馬頭洗選廠降低介耗的探索與實踐

陳 震，屈長剛

（河北冀中邯峰礦業(yè)有限公司 馬頭洗選廠，河北 邯鄲 056046）

0 引 言

馬頭洗選廠是冀中能源邯峰公司的主力中央型煉焦煤選煤廠，自2007年完成全重介技術(shù)改造后，設(shè)計能力4.0 Mt/a，采用不脫泥無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選+煤泥直接浮選工藝。自改造以來，馬頭洗選廠通過技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新，對介質(zhì)消耗的控制進行攻關(guān)，2014年將改造初期的2.30 kg/t原煤介耗不斷降低至0.80 kg/t原煤以下。但受到選煤生產(chǎn)成本不斷壓縮的影響，進一步降低介質(zhì)消耗也成為近些年馬頭洗選廠成本管控的重點課題。介質(zhì)損失包括技術(shù)損失與管理損失，馬頭洗選廠通過對介質(zhì)質(zhì)量加強驗收管理、介質(zhì)回收設(shè)備進行創(chuàng)新改造、生產(chǎn)過程嚴(yán)抓管控等多項措施將馬頭洗選廠介質(zhì)消耗降低至0.60 kg/t原煤以下，有效地降低了生產(chǎn)成本。

1 提高介質(zhì)驗收標(biāo)準(zhǔn)

馬頭洗選廠自2019年以來，介質(zhì)合同中對磁鐵礦粉的驗收粒度要求為-325目，占量高于85%正常接收，-325目占量低于80%不予接收，-325目占量在80%～85%采取扣噸結(jié)算的方式進行接收。但自2020年初以來，受介質(zhì)成交價格、磨礦成本以及其他外界因素影響，到廠介質(zhì)粒度-325目占量多數(shù)介于80%～85%，2020年1—9月整體介質(zhì)粒度-325目占量僅為84.69%，介質(zhì)粒度較正常接收值偏低，2020年10月后，到廠介質(zhì)各項指標(biāo)均較此前有所提升，尤其是-325目占量提升4.33%，在工藝、煤質(zhì)并未發(fā)生變化的情況下，介質(zhì)損耗也得到一定降低，見表1。通過長時間的對比實驗，馬頭洗選廠提高了介質(zhì)合同標(biāo)準(zhǔn)，對于滿足-325目占量低于85%、水分高于12.0%、磁性物含量低于95%、真密度低于4.2 g/cm3中任一條件的介質(zhì)不再接收，真密度低于4.4g/cm3大于4.2 g/cm3時加倍扣噸，同時加大對介質(zhì)入廠檢測關(guān)的管控力度，減小介質(zhì)質(zhì)量對介耗的影響。

表1 2020-2021年馬頭洗選廠介質(zhì)及消耗統(tǒng)計表Table 1 Statistics of medium and consumption in Matou washing plant from 2020 to 2021

2 過程管控降低技術(shù)損失

在生產(chǎn)過程中加強對產(chǎn)品帶介以及磁選機尾礦帶介量的檢查，其中檢查一般分為2種，一種為快速檢查，這種檢查由崗位司機進行操作，使用磁鐵對脫介篩篩上物與磁選尾礦進行快速吸附試驗，能夠在生產(chǎn)中快速判斷出介質(zhì)損耗點，并通過調(diào)量、增加補水等手段進行快速調(diào)整，降低生產(chǎn)過程中的管理損耗；另一種為技術(shù)檢查，由質(zhì)檢部門對帶介量進行專項的精細檢測，用于指導(dǎo)生產(chǎn)車間對脫介設(shè)備入料量、磁選尾礦限流口大小、磁選機入料濃度等進行精細調(diào)整，對介耗實現(xiàn)精細化調(diào)控。

2014年技改后，為保證噴水效果，直線振動篩噴水壓力提高至0.20 MPa以上，同時馬頭洗選廠采用1臺脫介篩對應(yīng)1臺磁選機的介質(zhì)回收工藝，精煤分流量由分料箱按需分配到各臺磁選機中，該種生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)控制要求較高，噴水量、帶煤量、篩板磨損、噴頭堵塞、轉(zhuǎn)排桶液位等都會造成磁選機回收效率的波動，其中精煤分流量由分料箱進行分配時常常出現(xiàn)液面波動的情況，直接造成磁選機尾礦液面時有時無，介質(zhì)流失較多。技術(shù)人員在對現(xiàn)場進行長期觀察后總結(jié)出出現(xiàn)箱體液位不穩(wěn)定的原因主要是分流箱底流管（磁選機煤泥管）沒有設(shè)置排氣閥，煤泥管閘門開度一般較小，從而導(dǎo)致管路內(nèi)產(chǎn)生氣壓，影響管路中循環(huán)液的正常流動。對此技術(shù)人員在分流箱管道入口中各插入1根4 m長的6分鍍鋅管，用以及時排出入料管內(nèi)積存的氣體，從而使分流管內(nèi)液體能夠連續(xù)不斷均勻地流出，進而穩(wěn)定磁選機液位，降低帶介量。實際應(yīng)用圖如圖1所示。

圖1 分流箱改造現(xiàn)場Fig.1 Reconstruction site of shunt box

3 嚴(yán)查回收設(shè)備工況

3.1 保證弧形篩的回收效果

70%～90%的懸浮液需要通過弧形篩進行回收，因此弧形篩的脫介效果必須得到保證。受老廠房改造影響，馬頭洗選廠整體工藝布局較為緊湊，旋流器出料緩沖垂直距離短，會造成弧形篩的入料壓力與速度偏大，弧形篩磨損速度會加快，脫介效果會相應(yīng)變差，部分選煤廠在定壓箱內(nèi)增設(shè)了跌落板以減緩入料速度，但實際應(yīng)用中跌落板上易積存物料，在原煤中雜物較多時，如不及時清理鉤掛雜物，跌落板的增加一定程度上會使弧形篩入料分量不均勻，影響脫介效果，因此對弧形篩給料箱進行橫向擴大改造，改善弧形篩入料的緩沖效果；弧形篩入料需通過調(diào)整配重來確保切向入料，提高弧形篩實際使用面積；建立弧形篩使用臺帳，對不同廠家、不同規(guī)格的弧形篩的使用周期進行統(tǒng)計，定期對弧形篩進行翻轉(zhuǎn)，確保篩條的切割刃口鋒利[1]。

3.2 直線振動篩的維護與改造

3.2.1 篩板的維護與改造

目前馬頭洗選廠每臺精煤、矸石脫介篩配備4道噴水，中煤脫介篩配備3道噴水，為最大限度發(fā)揮每道噴水的脫介能力，將原來比較混亂的篩板重新布置，并做出調(diào)整。

（1）按順煤流的方向，噴水需安置在每排擋水堰后150 mm處，利用此處煤層最薄的優(yōu)勢進行高效脫介。

（2）每道噴水距篩面垂直高度260 mm，為保證橫斷面沒有漏點，每道噴水需配足14個噴頭，每個噴頭相距244 mm，相鄰噴頭短接長度為100 mm、50 mm交錯布置。

（3）每臺脫介篩按照噴水管數(shù)量配備相應(yīng)的擋水堰數(shù)量，其它篩板一律采用平直篩板。

所有脫介篩篩板進行編號，檢查更換篩板進行記錄，定期將更換下來的磨損程度小但透水效果差的篩板后側(cè)的絨毛狀纖維進行清理，清理后的篩板重新投入使用，不僅能夠降低材料費用，還能夠確保篩板的透篩效果[2]。

3.2.2 噴咀改造

馬頭洗選廠直線振動篩的噴水水源來自生產(chǎn)循環(huán)水池，該水池位于戶外濃縮機旁側(cè)，易進入樹葉等雜物，雖采取了除雜等手段，但是仍有少量噴咀在長時間開車后堵塞，進而影響直線振動篩的脫介效果。

在制定了脫介篩噴咀的清理制度后，噴咀在停車后能夠得到有效的清理，為后續(xù)生產(chǎn)的脫介效果提供有力保障。但受到噴咀接頭拆卸困難、多次拆卸后連接不牢靠易掉落等因素的影響，職工勞動強度增加的同時也造成清理效果差導(dǎo)致介耗升高。為此，通過市場調(diào)研，特購置了活接卡扣式的快速接頭用于噴咀與管路的連接，不僅提高了固定效果，同時便于清理噴咀中的雜物和積存煤泥，實際應(yīng)用情況如圖2所示。

圖2 快接噴咀在脫介篩上的應(yīng)用Fig.2 Application of quick nozzle on medium-removal screen

生產(chǎn)時物料在振動過程中易向直線振動篩兩側(cè)篩幫方向堆積，造成篩側(cè)幫處物料較厚且脫介效果差、重介精煤少量帶介，不僅影響介耗，同時產(chǎn)品帶介對生產(chǎn)灰分的檢測結(jié)果也有一定影響，進而造成重介密度操作的誤判。為此，特引進了新型雙幕噴咀，專用于兩側(cè)篩幫處的物料脫介，實際應(yīng)用情況如圖3所示。

圖3 雙幕噴咀在脫介篩噴水管兩側(cè)安裝應(yīng)用Fig.3 Application of double curtain nozzle on both sides of the spray pipe of the medium-removal screen

3.3 提升磁選機回收效率

3.3.1 減少瞬時入料量波動

加強對地溝水的管理，馬頭洗選廠地溝水的來源主要是泵的盤根水以及跑冒滴漏，地溝水泵在達到一定液位時會自動開啟，將物料排放至中煤脫介篩上，間歇性的物料排放會造成中煤磁選機的瞬時入料量變大，進而造成液面紊亂、尾礦帶介。因此，在生產(chǎn)過程中需要對泵的盤根水加強管理，避免盤根大量跑水，同時對跑冒滴漏也要采取臨時封堵的措施，減少地溝水量；停車后除打掃衛(wèi)生用水外，其余水源一律關(guān)閉。

3.3.2 提高磁選機滾筒筒面介質(zhì)的回收效果

磁選機卸礦水管是磁選機高效脫介的重要輔助手段，卸礦水管的噴水效果如何在一定程度上影響介質(zhì)消耗指標(biāo)的好壞。馬頭洗選廠磁選機原精礦卸料方式是增設(shè)卸礦噴水管，在噴水鐵管上開小孔，循環(huán)水以一定壓力通過小孔噴射在滾筒表面將磁鐵粉介質(zhì)沖洗掉。2018年1月將脫介篩噴頭應(yīng)用到磁選機噴水管上，用以改善噴水效果。磁選機噴水最早采用直接在噴水管上開孔的方法，由于噴水管較長，開孔數(shù)多達58個左右。后采用在噴水管上加裝扁嘴脫介篩噴頭的方式，增加噴水面積，在出水孔直徑不變的情況下，數(shù)量減少為15個，同時增大了噴水壓力。實際應(yīng)用中，效果顯著，在節(jié)水、增壓上有明顯地改善，滾筒表面的磁鐵粉基本都能沖刷掉。

由于卸礦噴水使用的是循環(huán)水，原噴水管噴咀偶爾會堵塞，空間狹小清理費力，尤其當(dāng)噴咀距離滾筒較近且需要清理時，容易被筒皮上焊接的用于處理跑粗事故的刮塊方鋼碰到手，造成不必要的傷害。為此增設(shè)了卸礦噴水管旋轉(zhuǎn)接頭，不僅解決了卸礦水管與磁選機滾筒距離不合適而出現(xiàn)的磕絆噴咀、卸礦壓力小等問題，可根據(jù)實際生產(chǎn)的情況，自由調(diào)整噴水管距離滾筒的距離，從而保證良好的卸礦效果。并在噴水管堵頭處增設(shè)了限位檔桿，保證了噴咀距離滾筒的最近距離，避免了調(diào)節(jié)不當(dāng)導(dǎo)致噴咀的磕絆。磁選機卸礦噴水管旋轉(zhuǎn)接頭改造前后示意如圖4所示。

圖4 磁選機卸礦噴水管旋轉(zhuǎn)接頭改造前后示意Fig.4 Before and after the transformation of the rotary joint of the ore discharge water jet pipe of the magnetic separator

3.3.3 改進磁選機液面調(diào)整機構(gòu)

馬頭洗選廠磁選機尾礦液面一直沿用限流板，即在一塊不銹鋼板上鉆取不同尺寸的孔，在生產(chǎn)中無法做到隨著入料量大小的變化而調(diào)整，常常出現(xiàn)磁選機翻花或者溢流過小的現(xiàn)象。后經(jīng)過改進，制作了便攜式尾礦調(diào)整機構(gòu)，能夠做到根據(jù)來料變化而及時調(diào)整，穩(wěn)定磁選機尾礦液面，提高磁選機回收效率。

4 提高放介后的回收效率

由于馬頭洗選廠因老廠房改造，整體一樓布局較為緊湊，合介泵周邊無法建造較大容積的專用于存放介質(zhì)的事故池，因此在檢修合介泵及其泵前閘門等設(shè)備需要放空合介桶時，桶內(nèi)介質(zhì)只能臨時存放至地溝，通過掃地泵備用管道將介質(zhì)回收至合介桶中，據(jù)統(tǒng)計，此前每次相關(guān)檢修后介質(zhì)損耗均在10 t以上，因此介質(zhì)的存放與回收是影響當(dāng)月介質(zhì)整體消耗的一個重要影響點。為降低檢修放介后的介質(zhì)損耗，馬頭洗選廠特制定了相關(guān)的管控方法與措施：保證放介檢修前合介桶的低液位操作，并提前清理周邊地溝；增設(shè)地溝插板，放介前將地溝用插板封堵，減少地溝間的物料流通；使用沙袋將周邊地面以及插板上方地溝篦子進行圍堵，形成一個臨時的存放池；檢修結(jié)束后，將地溝內(nèi)的介質(zhì)通過高壓水的沖洗進行回收，泵坑內(nèi)也需要重點清理。通過多項措施，馬頭洗選廠放介檢修后的介質(zhì)損耗均能控制在2 t以下，提高了放介后的回收效率。

5 效益分析

自各項改造實施以來，馬頭洗選廠本部介質(zhì)消耗已可以從0.80 kg/t原煤控制在0.60 kg/t原煤以下，2021年馬頭洗選廠本部全年入洗272.95萬t原煤，每年可降低介質(zhì)消耗545.9 t，按照介質(zhì)800元/t計算，每年可節(jié)約生產(chǎn)成本43.67萬元[3]。

6 結(jié) 語

馬頭洗選廠通過多項技術(shù)與管理措施，圍繞介質(zhì)回收設(shè)備的技術(shù)改造，有效地提升了介質(zhì)回收設(shè)備的回收效率，通過過程管控降低介質(zhì)技術(shù)損失，噸原煤介質(zhì)消耗得到了降低，節(jié)約了大量的生產(chǎn)成本，同時為相同工藝的其它選煤廠的介耗管理提供了借鑒依據(jù)。