選煤廠降低介耗措施探析

劉建杰

摘要：目前，大部分選煤廠主要的分選工藝為重介分選，而在重介質選煤的成本構成中，重介質費用占很大比例，因此，選煤廠要降低生產成本，提高利潤，必須從降低介質的消耗入手，只有控制住重介選煤的介質消耗費用，選煤的成本才會明顯降低。本文重點分析主要影響介質消耗的因素及有效降低介耗的途徑，并結合生產實際情況對降低介耗的辦法進行簡要地分析說明，以期能夠有益于選煤廠生產成本控制，實現利益最大化。

關鍵詞：重介選煤；介耗；成本控制

DOI：10.12433/zgkjtz.20233033

選煤廠使用重介系統作為主要的分選系統，介耗是選煤廠重要的技術經濟指標。磁鐵礦粉在重介系統中起著提高懸浮液密度的作用，使設備利用密度分選原煤，且易于回收。《中國制造2025》明確了智能制造是建設制造強國的主攻方向，要在重點產業和關鍵領域推進智能化升級。各能源企業開始建設智能化選煤廠，智能化選煤廠建設重介密控系統，監測密度、磁性物含量等，通過調整補水閥、分流閥達到穩定各項指標的目的，但是對介耗指標仍沒有得到有效的管控。介耗管控關系到選煤廠的成本、利潤，依然是選煤廠生產管理的一項主要內容。

一、重介選煤的原理

原煤在生成、開采和運輸過程中，不可避免混入各種礦物和巖石雜質。為了提高原煤的質量，需借助各種選礦設備將原煤中的雜質去除，使有用礦物更為富集，以滿足用戶需求。

重介質選煤是利用阿基米德原理將懸浮液中的輕重產物分離，選煤過程是將準備分選的原煤，放置于有固定密度懸浮液的分選設備中，精礦低于懸浮液密度上浮，尾礦高于懸浮液密度下沉，實現輕重產物分離。由于分選過程嚴格按被選物料的密度進行的，所以重介質選煤工藝的分選精度很高，其適用范圍及應用都較廣泛，可適應各煤種、不同可選性的煤質條件。洗煤廠用重介質主要有重液（真溶液）和重懸浮液（非均質溶液）兩種。目前，常用的洗煤介質為磁鐵礦粉與水配置的懸浮液，主要成分為四氧化三鐵，主要質量標準為磁性物質含量、目數、真密度、硫、磷、硅、全鐵、水份等。重介質選煤工藝較突出的優勢是精度高、效率高，處理量大，可以大大提高選煤廠的生產能力，節省選礦費用。

二、影響重介選煤介耗的因素

選煤廠的介質消耗通常由兩部分組成：管理損失和技術損失。管理損失是指的由于生產現場管理失誤造成的介質消耗，如生產過程中的介質跑冒滴漏，到貨驗收的卸料、儲藏、運輸中的損失等。技術損失是指重介系統精、中、矸產品帶走和磁選機尾礦流失介質之和，折算成每噸原煤的介質損失量，消耗原因多種多樣。如果正常生產的選煤廠介質消耗突然增加，應當從以下四個方面找原因：經過現場各環節技術檢查確認，當損耗中管理損失比例大時，要加強管理，要檢查介質的儲存、轉運、添加方式等方面。當技術損失占比大時，要檢查脫介篩、磁選機等各個工藝環節，產品帶走的比例大要提高脫介篩噴水、入料角度的工作效果，當磁選機尾礦介質損失大時，提高磁選機磁性物回收率。當因重介系統分流量突然加大而造成的損失大時，應該減少分流量，避免磁選機回收效果差的情況。

（一）介質本身質量的影響

介質的質量主要包括粒度組成、真密度及磁性物含量三方面。其中，介質的粒度組成會影響重介選煤生產的分選精度和介質消耗，大塊煤重介與末煤重介的粒度組成不同。粒度過粗，受到重力影響，磁選機對磁鐵礦粉的吸附率下降，磁鐵礦粉得不到有效回收；組成粒度過細時，煤粒表面及細粒煤泥的對磁鐵礦粉吸附力增強，脫介篩、磁選機對磁鐵礦粉的處理回收效果降低。真密度不足，重介質內非磁鐵礦粉的成分多及弱磁性物含量高時，同樣增加介質消耗。介質的真密度要在4.5g/cm3以上，磁性物含量要達到95%以上，但是當前很多介質生產廠家為自身的利益，達不到介質質量標準，導致在生產時出現分選密度難以提高、介質消耗過高等問題。

（二）煤泥在系統中的影響

在生產過程中，介質會受到原煤煤質及次生煤泥的影響。煤泥在系統中是特殊物質，無法輕易排出，逐漸循環聚積，與介質摻雜在一起，使脫介過程效率變低。造成這種現象的原因是粗煤泥進入旋流器入料，影響了懸浮液密度，只能通過分流走磁選機脫泥，從而對脫介回收效果造成影響，循環往復會造成分選的效果大打折扣。

（三）回收效果的影響

選煤廠回收介質的主要手段是利用磁選機和脫介篩回收，脫介篩和磁選機的工況直接關系介質的回收效果。磁選回收效果的好壞主要體現在給料濃度、磁偏角、底板和滾筒之間的間隙、滾筒轉速等四個方面。磁偏角、間隙、轉速過大或者過小都會導致介質流失過高，介耗增大。脫介篩的來料需要分布均勻，否則會影響脫介效果，脫介效果不理想，大量的合格介質進入稀介，導致磁選機負荷過高，最終出現跑介現象。脫介篩的噴水及擋水堰篩板對脫介效果也有很大的影響，噴水質量差、壓力不足、擋水堰篩板少、位置不對，都會造成介耗增加。

（四）人工操作的影響

部分崗位工或集控操作工對設備操作不熟悉，系統開啟調整不熟練，造成介質損耗。在重介系統懸浮液煤泥含量高時，為保證設備分選效果，人為將分流閥開度增大，造成磁選機瞬時入料濃度過高，磁選機處理此部分物料無法達到高回收率，導致磁選機尾礦帶介嚴重。系統無故進水，表現為停車時合介桶桶位升高，或者打分流桶位不降反升。若不及時發現，將會造成系統密度降低，需要再添加介質的錯覺。

三、降低介耗的途徑

重介選煤廠降低介耗能夠實現提高生產工藝管控水平、降低成本費用。選煤廠應該針對本廠的實際情況，及時發現介耗較高的原因所在，嚴格把關介質質量、脫介篩和磁選機的工作效果、粗煤泥分選工藝及相關管理等各個環節，優化工藝流程，通常可采取以下十種降低介耗的辦法。

（一）嚴格把關介質質量

大量實踐表明，在其他因素都相同時，介質中磁性物含量與介耗成反比。有些介質廠家為了盈利在介質中摻雜其他物質充當磁鐵礦粉，這樣不僅使磁性物含量不合格，還會導致洗煤廠中洗水質量的惡化，最終使介耗越來越大，生產成本越來越高，利潤越來越低。因此，選煤廠在選用磁鐵礦粉時，一定要注意介質中磁性物含量，對介質質量嚴格把關，對于質量不合格的介質不予采用。

（二）脫介篩結構改造及帶煤量控制

在選煤廠中預脫介的主要設備是脫介篩，脫介效果是降低介耗的基礎。根據入洗量要求和煤質條件，合理確定小時帶煤量，脫介篩單位面積處理量不大于5t/m2，控制脫介篩篩上料層厚度，創造良好的脫介條件。加強固定篩（弧形篩）維護，入料均勻布料，保證合介預先泄介能力，定期清理篩面雜物，確保透篩效果。對脫介篩的結構改造同樣可以增強脫介效果，如加大弧形篩的篩縫尺寸或調整安裝角度都可以提高介質的透篩率。

（三）完善噴水指標規范

振動篩上噴水是脫介過程中的主要措施，噴水的質量對脫介效果的影響很大。選煤廠應對脫介篩上的噴水及噴水管道不斷完善，合理確定脫介篩噴水管位置，稀介段布置2～3道噴水管路（精煤3道、中矸2道），安裝高度200mm左右。選用出水口為切線方向的噴嘴，噴水扇面120°，脫介管路安裝壓力表，壓力不低于0.2MPa，噴水量35～50m3/m（篩面寬度），噴嘴沿篩箱橫斷面均布，形成交叉水幕，確保篩面噴水全覆蓋無間隙，保證噴射水流強而有力，沖擊篩上物料使其翻滾。加強煤泥水濃縮澄清環節管理，確保溢流水濃度不超過5g/L。采取循環水池入料篦粗措施，避免木雜等進入循環水系統，定期清理循環水池底部煤泥，保證噴水質量，實現清水洗煤。合理選擇篩板，在噴水管下方的篩板選用帶擋水堰的篩板，減緩煤流運行速度，形成沖刷水流脫除介質。

（四）完善粗煤泥分選

在重介選煤生產中，小于0.5mm粒級的煤泥中磁鐵礦粉損失的量占大部分，造成損失的主要原因包括：一是煤泥表面吸附磁鐵礦粉造成損失；二是煤泥積聚干擾了磁鐵礦粉中微細粒級部分的有效磁團聚造成漂流損失。同時，粗煤泥中含有部分低灰煤泥，在選煤廠煤泥水系統中根據現場條件增加TCS、螺旋分選機等粗煤泥分選環節，實現煤泥再次分選，回收低灰粗煤泥摻入精煤，也可以增強介質的回收效果，降低介質消耗。

（五）采用入洗前脫泥工藝

20世紀90年代，部分選煤廠在重介入洗前未設計脫泥環節，對原煤不進行脫泥入洗。雖然重介質懸浮液中存在部分煤泥有利于維持穩定性，但是從實際的生產情況來看，選煤廠采用重介質旋流器分選前不脫泥，系統介耗一般會高于2.0kg/t，且煤泥含量高會增加懸浮液的黏稠度，影響分選效果，產品質量無法保證。因此，在新的選煤廠設計時，要采用選前脫泥工藝，將介耗降低至1.0kg/t以下，同時降低細煤泥，防止煤泥含量過高對分選效果造成影響。

（六）提升磁選機回收效果

磁選機主要是回收振動篩二段稀介質中的介質，磁性物回收率較低將會導致介質直接損失。選煤廠應穩定調節系統合格介質分流，減少分流量。控制磁選機入料濃度不高于25％ ，分流物料不得直接進入磁選機回收，應將分流物料與稀介混合后均勻分布給入精煤磁選機，避免濃度過高影響回收效果。磁選機分選區間隙（轉筒與槽體的水平距離）一般為50mm，應通過軸承座加減墊片調整間隙。通過給入礦漿量和尾流調節板（閥）開孔大小調節液面的高度，保證溢流液面平整、無翻花。刮板確保剛好能虛搭在外筒皮上，刮板過緊會加大磁性物對外筒皮的摩擦，影響外筒皮的壽命。精礦卸除嘗試清掃器加周期性噴水方式，確保筒皮無黏附煤泥或介質。

磁選機入料濃度及入料量發生變化，需要調整磁偏角。調整磁偏角步驟如下：

（1）先將磁選機滾筒兩端軸座螺母松動幾扣，使大軸處于可調整的狀態。

（2）將磁選機入料端的精礦卸料刮板取下。

（3）取一顆2cm長的小釘子，從磁選機的入料端，用小釘子從滾筒的上半部分緩慢向下滑動，滑至中部偏下的位置，釘子會產生拉扯的力量，即為磁選機滾筒入料端第一塊磁極，再向下繼續滑動，直至釘子垂直立于筒體表面，此位置即為入料端第一塊磁極的中心線。

（4）轉動連接在大軸上的花籃螺栓，使入料端第一塊磁極中心線位置，比精礦堰高出50mm。轉動到合適位置后，用螺母緊固花籃螺栓，上好精礦卸料刮板，緊固大軸兩端螺母，此時磁偏角調節完成。

（七）降低管理介耗

管理損失也是選煤廠介耗的重要組成部分，應該加強各個環節管理損失的管控。第一，嚴格磁鐵礦粉的到貨質量，做到每車檢驗，均勻采樣，確保磁鐵礦粉的質量達到合同標準，質量不達標要扣噸處理；第二，加強介質庫房的管理，提高周轉率，避免磁鐵礦粉被氧化；第三，掌握介質的用量，核算介耗，形成日統計、周分析、月考核；第四，保持重介系統各個桶、池位的平衡，強化設備管道、溜槽維護，避免出現工藝設備跑冒滴漏等現象；第五，嚴禁重介選煤廠外排水，重復回收介質，確保介質回收率。盡量保持懸浮液質量穩定，減少重懸浮液循環量和原料帶水量提高脫泥效率，同時保持磁選機的入料濃度。

（八）完善工藝環節參數

選煤廠應將重介系統各設備的工作效果調整到良好狀態。例如，將重介質旋流器一段介質入料體改為錐形，增強濃縮效果，這樣既保證旋流器正常的分選效果，又能通過降低泵的頻率減低介質的循環量，進而減少介質與煤泥混合，影響介質回收，降低介耗。通過類似這種措施來控制介耗，可以改變各工藝設備的參數，從而使介質消耗降到最低。

（九）從磁選機尾礦中再回收

由于受到介質產品質量及磁選機本身結構的影響，部分弱磁性的介質難以回收，進而造成磁選機固定介質損耗，這種情況需要將煤泥水中介質再回收，降低洗煤系統介質單耗。采用理論分析、實驗研究、數值模擬和現場測試相結合的方法，突破介質無法100%回收的技術瓶頸，實現水介分離。采用密度差異螺旋分選技術，解決介質與煤泥水的分離難題。通過流體運動力學算法，尋找最優分選參數及形式，滿足本次科技項目的分選精度要求。通過試驗研究，采用結構性能穩定的布料器，并采用效率高、效果好的“面式”布料形式，摒棄傳統集中式布料的弊端。優選水介分離機構，實現介質與煤泥水準確分離與回收。

（十）介耗在線監測手段

目前，對于生產過程中介質使用情況及消耗量主要依靠加介鏟車秤、合介桶液位計、磁性物含量計三個環節計量，并通過對磁選機尾礦水介質回收檢測作為檢測介質回收情況的輔助手段，調度員根據這些檢測結果經驗進行判斷介耗情況。這種方法原始、粗略，沒有過程分析判斷，缺乏預見性，又沒有倒查分析功能，不利于實時掌握生產過程中的介質消耗情況。針對以上情況，可以設計介耗曲線分析系統，根據合介桶液位計、磁含量計等實時檢測數據，計算生成系統內介質總量曲線和實時消耗曲線。通過介耗曲線分析管理系統界面，可以實時監測系統內介質總量、分鐘消耗量、煤泥含量，方便操作人員發現介質消耗的異常情況，并及時采取措施加以解決。

四、結論

綜上所述，介質消耗高低是評價選煤廠的生產工藝水平和管理水平重要考核指標。介質消耗是重介系統選煤的主要材料消耗，也是選煤廠成本構成因素之一，關系到洗煤生產系統的穩定生產，而且影響成本利潤管控。選煤廠控制好重介選煤過程中的介耗，能夠有效降低生產成本，實現精細化控制洗選生產，有利于提高經濟效益。

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