鄒兆偉，綦守生

(1.黑龍江技師學(xué)院；2.黑龍江省雞西市潤德選煤廠，黑龍江 雞西 158100)

1 問題提出

重介旋流器選煤由于分選效率高，分選密度調(diào)節(jié)范圍寬且有利于實現(xiàn)自動化控制，因此在選煤行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。雞西市恒山區(qū)潤德選煤廠，年入洗原煤120 萬t，采用無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器分選+浮選工藝流程。主選設(shè)備采用國華科技生產(chǎn)的3GHMC1900/700三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，處理能力210～310 t/h，入料泵型號250ZJ-I-A96，流量850 m3/h，揚程45 m。該廠原料煤來源于3個礦層，地面存儲，混合入洗，原煤灰分在31%～42%之間，精煤灰分在9.5%～10.5%時，理論回收率在37%～48%之間，分選密度δ±0.1含量大于40%，屬于極難選煤。該廠在洗選加工過程中，時常出現(xiàn)精煤帶矸問題。

2 理論分析

無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器精煤帶矸是生產(chǎn)過程中常見的問題。原因是多方面的，研究和實踐表明，影響重介旋流器分選效果的主要因素有旋流器結(jié)構(gòu)、原料煤性質(zhì)和人工操作經(jīng)驗等。因設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)如入料口、底流口、安裝傾角等基本固定，故對原料煤因素和操作因素進(jìn)行分析。

2.1 原料煤因素

2.1.1 原煤可選性的影響

原煤性質(zhì)的變化是影響重介旋流器分選效果的主要因素。該廠原料煤來源于3個礦層，原煤可選性差異較大，相同密度級的灰分差別也是很大。當(dāng)精煤質(zhì)量要求相同時，因分選密度不同，那么重介質(zhì)懸浮液密度也不同，要想用相同的重介質(zhì)懸浮液分選，只有對原料煤采取分組入選、輪換洗選和混合入選方式。原煤浮沉試驗結(jié)果見表1。

表1 潤德選煤廠50～0.5 mm級原料煤混合后浮沉試驗綜合

2.1.2 粒度組成的影響

可能偏差E值越小，分選效果越好。對于重介選煤來說，可能偏差值隨入選原煤粒度的減小而增大，隨分選密度的提高而提高。該廠入選原煤含矸量較大，且含有高密度的片狀頁巖成分；原煤粒度組成呈減小趨勢，在分選過程中容易進(jìn)入精煤產(chǎn)品中造成污染。從表2中可知，該廠原料煤隨著粒度的減小，高密度物含量在逐步減少，但粒度在13～0.5 mm和小于0.5 mm時高密度物含量比較相近，分別為24.75%和24.11%，這部分高密度物在旋流器分選中極易泥化混入精煤中，造成實際精煤帶矸率上升，影響精煤質(zhì)量。

表2 潤德選煤廠原料煤中各粒度級和大于1.8 g/cm3密度級組成

2.2 操作因素

2.2.1 懸浮液密度的影響

合適的懸浮液密度是實現(xiàn)精煤、中煤和矸石有效分選的先決條件。懸浮液分選密度值確定后，保持循環(huán)懸浮液密度的穩(wěn)定是保證選煤質(zhì)量穩(wěn)定的關(guān)鍵。由于懸浮液的密度影響實際分選密度，在原煤質(zhì)量穩(wěn)定的前提下，為使精煤產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，必須保持實際分選密度的穩(wěn)定，因此懸浮液密度必須穩(wěn)定，波動范圍越小越好，該廠懸浮液密度的波動范圍正常水平在±0.01 g/cm3。如果密度選擇過高，就會使重產(chǎn)物矸石混入精煤中，造成精煤灰分過高。所以要根據(jù)煤質(zhì)情況確定產(chǎn)品合適的分選密度，并保持懸浮液的穩(wěn)定。該廠在生產(chǎn)中平均分選密度控制在1.435 g/cm3，因其原料煤來源于3個礦層，原煤可選性差異較大，相同密度級灰分差異也較大。如采取大于1.435 g/cm3的分選密度值，易使矸石混入精煤中，造成精煤帶矸。

2.2.2 懸浮液的粘度及煤泥含量影響

懸浮液的粘度隨著固體體積濃度的增大而上升，當(dāng)濃度超過40%時，懸浮液太稠密極不利于分選。對于重介選煤來說，可通過增加一定的煤泥量來提高懸浮液的穩(wěn)定性，但是當(dāng)煤泥量過高時，懸浮液的粘度增大，旋流器內(nèi)的切向速度梯度會減弱，底流和工作懸浮液的密度基本接近，懸浮液分層作用減弱。研究與實踐均表明，煤泥量對細(xì)顆粒的分選效果影響很大，當(dāng)煤泥量超過55%時，1～0.5 mm部分粒度級物料的分選效果就會變差，分選精度將惡化，因此煤泥量應(yīng)根據(jù)不同的粒度級控制在一定范圍內(nèi)。該廠在生產(chǎn)過程中懸浮液煤泥量一般控制在45%～50%之間，由于該廠小于0.5 mm粒度級高密度物含量為24.11%，這部分細(xì)粒級高密度物在分選中極易泥化，增加了懸浮液的粘度致使分選精度降低，造成精煤灰分增高。

2.2.3 重介旋流器入料壓力

重懸浮液和礦粒切向速度的大小與入料壓力有關(guān)。入料壓力的變化會給分選效果帶來顯著的影響，隨著入料壓力的增加，旋流器內(nèi)離心力場加強(qiáng)，懸浮液的等密度曲面形成較快，顆粒的定位較快，所以分選較為徹底。當(dāng)入料泵葉輪磨損嚴(yán)重，或有雜物進(jìn)入合格介質(zhì)桶造成入料泵局部堵塞或入料管中有堵塞現(xiàn)象時，就會造成入料壓力不足。入料壓力偏低時，懸浮液在旋流器內(nèi)形成的空氣柱達(dá)不到一定的負(fù)壓，難以在有效的時間內(nèi)形成等密度曲面，外旋流的上升加速度偏小，上升力不足，從而會造成矸石和中煤不能全部進(jìn)入旋流器二段，部分從精煤排料口排出，導(dǎo)致分選效果差，產(chǎn)生精煤帶矸現(xiàn)象。潤德選煤廠所使用的3GHMC1900/700三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器入料壓力約為0.28 MPa。由于該廠輔助設(shè)備如入料泵使用過久，葉輪磨損嚴(yán)重或入料管局部堵塞或管道有跑、滴、漏的地方等，無形中降低了旋流器的入料壓力，致使旋流器無法正常工作，降低了分選效果，產(chǎn)生了精煤夾帶矸石，精煤灰分增高等不良現(xiàn)象。

3 制定對策

根據(jù)理論分析，并結(jié)合潤德選煤廠生產(chǎn)實際，為防止無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器在生產(chǎn)過程中精煤帶矸，制定了“四穩(wěn)一保證”措施。

(1)穩(wěn)定處理量，防止超載運行。過大的處理量將降低旋流器分選精度，并出現(xiàn)堵、冒現(xiàn)象，造成精煤帶矸。

(2)穩(wěn)定旋流器入料壓力。入料壓力過大，離心力場加強(qiáng)，懸浮液等密度面形成較快，顆粒定位較快，分選徹底；入料壓力過小，矸石在一段旋流器向上的推力不夠，就會造成矸石滯留在旋流器筒體下部，落入溢流口，混入精煤，造成精煤帶矸。

(3)穩(wěn)定原料煤性質(zhì)。采取均勻混合入選，原煤入料粒度要小于50 mm，清除入料雜物，尤其是鐵器和木屑，防止堵塞旋流器分料箱、管道等，旋流器底料口堵塞會直接導(dǎo)致精煤帶矸。

(4)穩(wěn)定懸浮液密度。通過增加一定的煤泥量來提高懸浮液的穩(wěn)定性，改善分選效果，降低精煤帶矸量。

(5)保證原煤充分潤濕，消除結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，使原煤松散后再進(jìn)入重介旋流器分選。

4 對策實施及效果

4.1 對策實施

根據(jù)“四穩(wěn)一保證”措施，確定了該廠在生產(chǎn)過程中防止精煤帶矸的具體操作方案。

(1)在原煤輸入膠帶上安裝電子皮帶稱計量裝置，時時在線計量，控制進(jìn)入旋流器的入選量在一個穩(wěn)定范圍內(nèi)，防止超載。

(2)根據(jù)介質(zhì)總循環(huán)量合理選擇入料泵，經(jīng)常檢查旋流器各連接段尤其是入料口、出料口、二段入料口以及入料管，防止出現(xiàn)堵塞、物料流通不暢的情況。

(3)采取均勻混合入選，穩(wěn)定原料煤性質(zhì)。

(4)通過適當(dāng)增加煤泥量來提高懸浮液的穩(wěn)定性，改善分選效果，降低精煤帶矸量。

(5)在旋流器入料漏斗中設(shè)置一分散罩或在旋流器一段增設(shè)旋向一致的合格介質(zhì)環(huán)形潤濕管，起到預(yù)分選和提前潤濕作用，相當(dāng)于增加了一段筒體長度，有效防止精煤帶矸。

4.2 實施效果

潤德選煤廠在生產(chǎn)中嚴(yán)格遵守“四穩(wěn)一保證”措施，最終取得了精煤帶矸為零，矸石中精煤損失為零的效果，同時提高了分選精度指標(biāo)。見表3、表4。

表3 潤德選煤廠三產(chǎn)品重介旋流器生產(chǎn)結(jié)果

表4 采取措施前、后主要分選精度指標(biāo)對比

從表3中可以看出，在1.40～1.80 g/cm3密度級中，在原煤產(chǎn)率20.15%、灰分34.86%的情況下，分選后中煤、精煤產(chǎn)率分別為79.95%、8.89%，灰分分別為23.12%、9.43%。在小于1.40 g/cm3密度級產(chǎn)率41.96%的情況下，分選后中煤和精煤回收率分別為18.24%、91.11%，且灰分為零，生產(chǎn)效果良好。

從表4中可看到，選煤效率在采取措施前、后對比中，分別為82.39%和95.20%，提高了12.81%的回收率，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié) 語

在實際生產(chǎn)中，不同選煤廠的原料煤煤質(zhì)情況和無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器的操作各有不同，造成精煤帶矸問題的原因也千差萬別，但只要對原料煤性質(zhì)和設(shè)備操作因素進(jìn)行深入分析，就能找到問題的癥結(jié)所在，對癥下藥制定對策，精煤帶矸問題迎刃而解。