棋盤井國(guó)能蒙西洗煤廠單號(hào)三產(chǎn)品重介旋流器故障診斷

袁治國(guó)

（神華蒙西煤化工股份有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 016100）

重介質(zhì)洗選技術(shù)因其高效的洗選過程[1-2]而在我國(guó)得到了廣泛的使用。近年來(lái)，棋盤井洗煤廠主要洗三產(chǎn)品的重介旋流器存在著較低的壓力、中損和矸損高（中損通常在5%～10%，矸損率在2%～3%之間），造成了分選指標(biāo)不理想（分選效率低于90%），并且煤泥重介旋流器工作不穩(wěn)定，煤泥合介桶液面變化較大。因此需要對(duì)其進(jìn)行檢查，根據(jù)檢查結(jié)果提出對(duì)應(yīng)建議。

1 旋流器的單機(jī)檢查

1.1 篩分、浮沉試驗(yàn)結(jié)果

按照《煤炭篩分試驗(yàn)方法》（GB/T 477-2008）的規(guī)定，對(duì)三產(chǎn)品重介旋流器入料、精煤、中煤、矸石樣品分別進(jìn)行25 mm、13 mm、6 mm、3 mm、1 mm、0.5 mm 粒級(jí)的篩分試驗(yàn)，并對(duì)-0.5 mm 的煤泥進(jìn)行了小篩分試驗(yàn)得到試驗(yàn)結(jié)果[3]。

（1）原料中的主要顆粒等級(jí)是+25 mm 的產(chǎn)量和灰分分別為49.44%和66.60%，隨著粒徑的減小，各個(gè)顆粒的產(chǎn)量和灰分都在逐步下降[4]。

（2）-0.5 mm 的 煤 渣 中 的0.5～0.25 mm 是 主要的顆粒級(jí)別，其產(chǎn)率和灰分分別為36.10%和29.55%。產(chǎn)率隨粒度的減小逐漸降低，而其灰分的變化情況不是很大。

（3）精煤的顆粒級(jí)數(shù)隨著粒徑的減小而增大，產(chǎn)量先增加后下降，灰分先下降再上升。

（4）-0.5 mm 的煤渣隨著粒徑的減小而增加，主要顆粒等級(jí)在0.5～0.25 mm 之間。收率73.41%，其中，灰分為12.11%。

（5）隨著粒徑的減小，中煤的產(chǎn)量逐步下降，灰分先降后升[5]。

（6）中煤煤漿中的主要顆粒級(jí)在0.5～0.25 mm之間；產(chǎn)率74.04%，灰分41.75%，每一種的產(chǎn)量都隨顆粒尺寸的減小而下降，灰分則是先下降后上升的。

（7）矸石中的顆粒級(jí)隨著粒徑的減小，其產(chǎn)率逐漸下降，而灰分則整體上呈下降趨勢(shì)。

（8）隨-0.5 mm 粒徑的煤泥粒度減小，產(chǎn)率逐步下降，灰分含量先下降后上升。

分粒級(jí)浮沉試驗(yàn)結(jié)果：

根據(jù)《煤炭篩分試驗(yàn)方法》（GB/T 477-2008）這一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)三產(chǎn)品重介旋流器進(jìn)行篩分試驗(yàn)，其主要是針對(duì)入料煤泥、精選煤、中煤以及主要矸石樣品進(jìn)行25 mm、13 mm、6 mm、3 mm、1 mm、0.5 mm 粒級(jí)的篩分試驗(yàn)，選擇對(duì)-0.5 mm 的煤泥進(jìn)行了小篩分試驗(yàn)，最終得到試驗(yàn)結(jié)果如下。

針對(duì)入料煤泥中的最大粒徑+25 mm 中，低密度級(jí)產(chǎn)率很低，僅為5%，然而高密度級(jí)產(chǎn)率能夠達(dá)到70%；隨粒徑的變小，低密度級(jí)產(chǎn)率上升，高密度級(jí)產(chǎn)率卻降低，然而針對(duì)1～0.5 mm 的粒級(jí)，-1.4 g/cm3密度級(jí)產(chǎn)率達(dá)到45%，+2.0 g/cm3密度級(jí)產(chǎn)率降低到22%。結(jié)果說(shuō)明煤較易發(fā)生破碎，但低灰精煤主要集中在細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品中；矸石很硬，并且主要是以體積較大的形式存在。

運(yùn)用相同方法對(duì)精煤、中煤以及矸石樣品中的+25 mm、25～13 mm、13～6 mm、6～3 mm、3～1 mm、1～0.5 mm 各粒度級(jí)樣品進(jìn)行縮分、浮沉試驗(yàn)，得到試驗(yàn)結(jié)果如下所示。

由于粒徑的變小，精煤中低密度級(jí)產(chǎn)率先上升后下降，在粒級(jí)為中度即13～6 mm 時(shí)達(dá)到最大值90%，灰分則為10%，隨著粒徑逐漸變小，低密度級(jí)的產(chǎn)率慢慢降低，但與入料中低密度級(jí)產(chǎn)率的規(guī)律有些矛盾，其原因可能是因?yàn)?6 mm 細(xì)粒級(jí)煤炭在三產(chǎn)品重介旋流器中沒有得到有效分選，這充分表明中煤產(chǎn)品中損失了大量的細(xì)粒度精煤。

中煤的每一粒級(jí)都有少量的低密度級(jí)產(chǎn)品，尤其是在細(xì)粒級(jí)上，6～3 mm 和3～1 mm 低密度級(jí)的產(chǎn)量約為20%，這表明中煤產(chǎn)品中損失了大量的細(xì)粒級(jí)精煤。

矸石制品的各個(gè)顆粒級(jí)別都有一段灰分，約30%的中間密度，表明其中有一定的中煤損耗。

浮沉試驗(yàn)綜合結(jié)果：

通過對(duì)精煤、中煤和矸石等不同粒級(jí)浮沉試驗(yàn)的分析，得出精煤中平均密度級(jí)的產(chǎn)率為17%，灰分含量為22%，精煤中有中煤的污染；中煤產(chǎn)品的低密度級(jí)收率分別為13%和12%，表明中煤精煤損耗較大；矸石產(chǎn)物中-1.8 g/cm3密度級(jí)的產(chǎn)率為3%，灰分占36%，表明中煤的損耗也相當(dāng)大。

1.2 可選性分析

根據(jù)《煤炭可選性評(píng)定方法》（GB/T 16417-2011），采用分選密度δ±0.1 含量來(lái)定量判斷原煤50～0.5 mm 粒級(jí)的可選性，得出入料50～0.5 mm粒級(jí)可選性曲線如圖1。

圖1 入料50～0.5 mm 粒級(jí)可選性曲線

由圖1 可知：

（1）在精煤灰比例為10%時(shí)，精煤的理論產(chǎn)率和理論分選密度分別為38%和1.43 g/cm3。

（2）在精煤灰比例為10.50%時(shí)，精煤的理論產(chǎn)率和理論分選密度分別為37 %和1.44 g/cm3。

（3）在精煤灰按11.00%的要求下，精煤的理論產(chǎn)率是20%，理論分選密度是1.45 g/cm3，而δ±0.1 的含量是35.9%。以上可選性均為難選。

原煤50～0.5 mm 粒級(jí)可選性見表1。

表1 原煤50～0.5 mm 粒級(jí)可選性

1.3 各產(chǎn)品產(chǎn)率計(jì)算

根據(jù)《煤用重選設(shè)備工藝性能評(píng)定方法》（GB/T 15715-2014），對(duì)三產(chǎn)品旋流器進(jìn)行工藝性能評(píng)價(jià)[3]，各產(chǎn)品產(chǎn)率計(jì)算見表2。

表2 三產(chǎn)品旋流器產(chǎn)率計(jì)算表

將g01、g11、g02、g12、g22的合計(jì)值代入以下公式計(jì)算：

根據(jù)表2 和表3 中數(shù)據(jù)并通過計(jì)算可知：50～0.5 mm 精 煤、 中 煤、 矸 石 的 產(chǎn) 率 分 別 為12.94%、31.89%、55.17%。

表3 計(jì)算入料50～0.5 mm 粒級(jí)可選性計(jì)算表

1.4 入料生成、數(shù)量效率和灰分誤差的計(jì)算

根據(jù)《煤用重選設(shè)備工藝性能評(píng)定方法》（GB/T 15715-2014），對(duì)入料50～0.5 mm 粒級(jí)入料生成、數(shù)量效率及灰分誤差進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表3。

由表可知：

精煤灰分為11.25 %時(shí)，精煤的理論產(chǎn)率為17.35 %，因此數(shù)量效率為74.58%。

精煤產(chǎn)率為12.94 %時(shí)，精煤灰分為9.20 %，因此灰分誤差為2.05 %。

1.5 分配率和錯(cuò)配量計(jì)算

根據(jù)《煤用重選設(shè)備工藝性能評(píng)定方法》（GB/T 15715-2014），對(duì)三產(chǎn)品旋流器的錯(cuò)配量進(jìn)行計(jì)算，則可畫出錯(cuò)配物曲線如圖2、圖3。

圖2 第一段錯(cuò)配物曲線

圖3 第二段錯(cuò)配物曲線

由圖2 可知：一段的等誤密度1.34 g/cm3，總錯(cuò)配物含量為7.47%。

由圖3 可知：二段的等誤密度為2.03 g/cm3，總錯(cuò)配物含量為4.87%。

2 結(jié)論與建議

上述結(jié)果表明，單一體系三產(chǎn)品重介旋流器的分選效果不佳，其原因是原料中的細(xì)顆粒沒有被有效地分選，中煤中大量的細(xì)顆粒含量較低，導(dǎo)致了精煤的回收率較低。因此，提出了三種重介旋流器的改造方案（結(jié)構(gòu)和工作條件的優(yōu)化比較困難），改用對(duì)目前煤質(zhì)更好、性能更好的超級(jí)旋流器。