摘 要：在末煤處理系統(tǒng)中重介旋流器是主要的分選設(shè)備。提高重介旋流器的分選效果對我廠的產(chǎn)品質(zhì)量有較大的影響，為了優(yōu)化重介旋流器的分選效果，我們要通過加入可實現(xiàn)自動控制的電氣設(shè)備如變頻器，壓力傳感器等，使分選的工藝因素隨原煤灰分的變化而自動變化。本文討論了在懸浮液密度和液固比等因素處在計算得出的固定最佳值時，根據(jù)原煤的灰分變化來調(diào)節(jié)入料壓力。這樣可以更精確的控制旋流器的工藝參數(shù)，減少精煤損失，對提高分選效果提高經(jīng)濟(jì)效益有很好的實際意義。

關(guān)鍵詞：旋流器；液固比；入料壓力；灰分；分選效果

烏蘭木倫選煤廠始建于2003年6月，于同年10月份正式投入運行，本廠加工的原煤有侏羅紀(jì)煤、石炭紀(jì)氣煤兩個煤種，主要出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)混煤，所用生產(chǎn)工藝采用重力選礦法，洗選用水實現(xiàn)了一級閉路循環(huán)。原設(shè)計規(guī)模為3Mt/a，后經(jīng)過2011年的工藝改造后新加了-50mm末煤系統(tǒng)，現(xiàn)生產(chǎn)能力為6.6Mt/a。工藝改造加入的末煤系統(tǒng)對本廠的原煤入洗率有了很大的提升，產(chǎn)品品質(zhì)也有了了較大的提高，其中重介旋流器對末煤系統(tǒng)的分選效果有較大的影響。

1 末煤系統(tǒng)工藝簡介

原煤經(jīng)分級篩分級后，50mm以上進(jìn)入塊煤系統(tǒng)，50mm以下經(jīng)末煤入洗刮板轉(zhuǎn)載到末煤系統(tǒng)入洗，末原煤經(jīng)固定篩、脫泥篩預(yù)先脫泥，50～2mm進(jìn)入混料桶與重介混合，經(jīng)混料泵打入重介旋流器進(jìn)行分選，重介旋流器溢流出精煤，底流出矸石，精煤經(jīng)固定篩及脫介篩脫介，經(jīng)離心機脫水后經(jīng)精煤轉(zhuǎn)載刮板轉(zhuǎn)載到混煤膠帶機上。矸石經(jīng)脫介篩脫介后經(jīng)矸石轉(zhuǎn)載膠帶機到1膠帶機。

2 重介旋流器

原煤是煤、夾矸煤、矸石等的混合物，其密度范圍一般為1.2～2.6g/L。把這種不同密度的混合物放人具有中間密度的重介質(zhì)中，即可分出兩種不同密度級的產(chǎn)品：即低于重介質(zhì)密度的浮物和高于重介質(zhì)密度的沉物。浮物浮于重介質(zhì)液面，沉物沉于分選槽的底部，通過機械或溢流將浮物和沉物分別排出，這就是重介質(zhì)選煤。

實踐證明，在重力場中用重介質(zhì)分選粒度小于6mm（或 3mm）的粉煤時，分選效果較差，分選1mm以下的物料時；效果更差。這是因為顆粒的沉降速度與顆粒直徑成正比，當(dāng)粒度小于1mm時，沉降速度太小，以至于不能有效分選。為了降低分選下限，只有增加加速度。在離心力場中可使離心加速度比重力加速度大得多，從而大大強化對細(xì)粒難選煤的分選作用。例如，在重介旋流器內(nèi)，當(dāng)顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑為100mm.、轉(zhuǎn)數(shù)為400r/min時，顆粒在該離心力場中的移動速度比在重力場中自由沉降速度高178倍。因此，在重力場中得不到很好分選的細(xì)粒級物料，在離心力場中可取得滿意的分選效果。重介質(zhì)旋流器是目前最有效的末煤分選設(shè)備。

礦粒隨同懸浮液一起，在一定壓力下給入旋流器。旋轉(zhuǎn)運動中，在離心力作用下，位于包絡(luò)面里側(cè)的高密度礦粒便由中心向外移動，若礦粒密度高于包絡(luò)面處懸浮液密度，則該礦粒將穿過包絡(luò)面而進(jìn)入下降介質(zhì)流，并隨之下行，最后經(jīng)底流口排出。反之，若礦粒密度小于包絡(luò)面處懸浮液的密度，如原來就位于包絡(luò)面里面的，則仍然停留在上升介質(zhì)流中；若處于包絡(luò)面外側(cè)，由于重介質(zhì)的浮力及向心介質(zhì)流的作用，必將穿過包絡(luò)面向中心運動。最終，所有低于包絡(luò)面處懸浮液密度的礦粒，在上升介質(zhì)流及向心介質(zhì)流的掠獲下，從溢流口而去。所以，錐形包絡(luò)面上懸浮液的密度，就是礦粒在旋流器中的實際分選密度。但是，由于在整個包絡(luò)面上，懸浮液各點的密度并不相同，密度由上而下地逐漸增加。因此，礦粒在旋流器中的分選，可以看成是一個連續(xù)進(jìn)行的多次分選過程，而分選密度依次逐漸升高。包絡(luò)面最下端的懸浮液密度，是礦粒在重介質(zhì)旋流器內(nèi)的最終分選密度。

3 重介旋流器運行時存在的問題

由于受礦井開采方式、煤層等因素變化等各種外在因素的的影響，其入洗煤質(zhì)與設(shè)計時情況相比不太一致，而是處于變化之中?？咳斯ふ{(diào)試好的固定的工藝參數(shù)如入料壓力、固液比等等不能隨著變化的煤質(zhì)做出相應(yīng)的改變，從而不能達(dá)到理想的分選效果。廠里沒有安裝原煤灰分監(jiān)測裝置，導(dǎo)致對入洗原煤的灰分無法實時監(jiān)測，從而無法反饋該數(shù)值給PLC系統(tǒng)，從而無法實現(xiàn)配合入料泵變頻器對入料壓力進(jìn)行精細(xì)化控制的目的。

4 影響重介旋流器的主要工藝因素

烏蘭木倫選煤廠新建末煤系統(tǒng)采用的重介旋流器為D48B-T241型克萊博斯旋流器，處理量Q=620t/h，V=2068m3/h。其直徑為1200mm。根據(jù)實際的分選目的，入料口、溢流口和底流口的尺寸分別為600mm、750mm、400mm。

4.1 懸浮液的密度

懸浮液密度是預(yù)先根據(jù)原料煤性質(zhì)和產(chǎn)品品質(zhì)要求，規(guī)定出分選密度，然后把懸浮液密度配制到這個規(guī)定值。分選過程中，當(dāng)懸浮液密度超過這個規(guī)定值時，浮物灰分將超過要求的指標(biāo)；而當(dāng)懸浮液密度低于這個規(guī)定值時，則造成浮煤在沉物中損失量增大。因此，為了保證產(chǎn)品品質(zhì)要求，必須保證懸浮液密度穩(wěn)定。在實際生產(chǎn)中，懸浮液密度測定可用密度計進(jìn)行測定。目前，在選煤廠較為普遍采用的是雙壓差密度計，并配有自動控制裝置對懸浮液密度進(jìn)行自動控制。

在原煤煤質(zhì)一定的情況下，通過對2～50mm的原煤進(jìn)行浮沉試驗，結(jié)合浮物灰分、產(chǎn)率和錯配物含量，得出本廠重介質(zhì)旋流器最佳分選密度。通過末原煤浮沉試驗，再結(jié)合可選性評定表確定出實際分選密度，當(dāng)分選密度在1.6g/cm3時，末精煤灰分為11.51%，產(chǎn)率為93.83%，且此時錯配物含量最小，因此本廠末煤系統(tǒng)最佳分選密度為1.6g/cm3。

4.2 液固比

液固比就是懸浮液與礦粒的體積比。入料的液固比直接影響旋流器的處理量和分選效果。

（1）一般入料煤粒度較細(xì)時，要求離心系數(shù)大一些，即加大循環(huán)量，隨著液固比增大。但是循環(huán)量加大會使加重介質(zhì)的濃縮作用加強，所以在介質(zhì)較粗時，加大液固比反而會使分選效果變壞。

（2）在懸浮液穩(wěn)定性較好時，分選效果隨液固比的加大而變好，因為減少了分選物料的體積濃度，加大了干擾沉降速度，減少了錯配物的含量。endprint

（3）通常介質(zhì)細(xì)、濃度小、液固比大時分選好。因此在一般情況下采用4：1～6：1 的液固比比較適宜。但在此范圍內(nèi)，為了滿足精細(xì)化控制的目的，我們還是通過實驗來更加精細(xì)化的分析出不同煤質(zhì)對應(yīng)的最佳分選液固比。

4.3 入料壓力

進(jìn)料壓力越高，懸浮液進(jìn)料速度就越快，旋流器的處理量就增加。這一點與分級用的水利旋流器相同。此外，進(jìn)料壓力越高，離心力也越大，因此，在一定程度上增大進(jìn)料壓力可以加速分選過程，提高分選效果。但隨著入料壓力增高，懸浮液本身的濃縮作用也加強，一方面增大礦粒實際分離密度，另一方面使旋流器中密度分布更加不均勻，反而降低分選效果。因此，壓力過大，對分選并不是有利的。所以，壓力增加時，應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟蟮琢骺趤碚{(diào)節(jié)排放量。此外，壓力增大還會增加動力消耗和設(shè)備的磨損?，F(xiàn)在一般是無壓給料，給料壓力在0.05～0.1Mpa。對于具體的各個煤質(zhì)對應(yīng)的最佳給料壓力還是需要通過實驗、數(shù)據(jù)的處理來得出。

5 解決方法

在烏蘭木倫選煤廠中，重介旋流器的入料來源是2～50mm的末煤經(jīng)過脫泥篩的篩上排料進(jìn)入混料桶，同時合介桶里的合格介質(zhì)由合介泵打入混料桶與末煤混合后，經(jīng)混料泵打入重介旋流器進(jìn)行分選。

5.1 加裝原煤灰分實時檢測系統(tǒng)

在末煤分選系統(tǒng)中，要根據(jù)末原煤的品質(zhì)來調(diào)節(jié)入料壓力，使不同灰分的末原煤在其相應(yīng)的入料壓力下進(jìn)行分選，從而能夠達(dá)到最佳的分選效果，首先就要對末原煤的品質(zhì)進(jìn)行實時是監(jiān)測，而烏蘭木倫選煤廠的末原煤入洗皮帶上沒有安裝灰分儀，所以我們首先得在末原煤入洗皮帶上安裝一臺灰分儀，從而使末原煤灰分得到實時的監(jiān)測并反饋到集控系統(tǒng)。這樣我們就能夠通過末原煤灰分值反饋給旋流器給料泵的變頻器，使變頻器得到信號后，自動調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速來滿足該原煤灰分下的最佳入料壓力，從而使分選效果達(dá)到最優(yōu)化。

5.2 液固比的控制

在末煤系統(tǒng)中，重介旋流器的入料來源是桶中的合格介質(zhì)通過合介泵打入混料桶與同樣給入混料桶的篩上物（2～50mm）攪拌混合后再有混料泵送入中介旋流器中進(jìn)行分選的。

液固比可以通過兩種方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。一種是通過改變合格介質(zhì)的添加量即改變懸浮液的給入量來控制，操作方法是給合介泵加裝變頻器，可以改變泵的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)液固比的。另一種是通過控制原煤入洗量即改變礦粒的給入量來控制，操作方法是調(diào)節(jié)末煤入洗刮板前端的液壓插板來調(diào)節(jié)，在實際生產(chǎn)過程中，可根據(jù)實際情況來選擇調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速或調(diào)節(jié)液壓插板調(diào)節(jié)液固比。如果入洗量按要求給定，可以按給定的入洗量來調(diào)節(jié)懸浮液密度即合介泵的轉(zhuǎn)速來改變液固比，如果入洗量需要調(diào)整我們通過調(diào)節(jié)液壓插板來改變液固比。總之保證液固比處在我們通過實驗和計算得出的最佳值附近就能實現(xiàn)分選效果的最佳化。

5.3入料壓力的控制

要控制給料壓力可以通過調(diào)節(jié)混料泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，可以給泵加裝變頻器控制其轉(zhuǎn)速。在旋流器的入料口處加裝一只壓力傳感器，利用變頻器傳感器的配合使用，可很好地解決這一問題。洗煤生產(chǎn)中通過在旋流器入料口處加裝的液位傳感器實時監(jiān)測入料壓力準(zhǔn)確反映入料的壓力變化并輸出4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號至PLC模擬量輸入模塊，這樣便可在上位機上作出畫面實時監(jiān)控旋流器入料壓力。系統(tǒng)起車時，PLC輸出4～20mA模擬量控制信號到變頻器，通過變頻器控制電機獲得計算得出的最佳入料壓力，當(dāng)壓力小于最佳壓力時PLC輸出控制信號加速入料泵的轉(zhuǎn)速；當(dāng)壓力大于最佳壓力值時，PLC輸出控制信號降低入料泵的轉(zhuǎn)速。從而實現(xiàn)了入料壓力可隨煤質(zhì)灰分的不同而自動進(jìn)行調(diào)節(jié)的目的。

6 結(jié)語

在末煤處理系統(tǒng)中，通過引入各種電氣設(shè)備，如變頻器、壓力傳感器、灰分儀等實現(xiàn)了在重介旋流器洗選過程中對工藝參數(shù)的自動控制。這樣可使重介旋流器在不同的原煤性質(zhì)下，通過自動控制提供最佳的分選工藝因素。使分選效果更高效，更精細(xì)化。

參考文獻(xiàn)：

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[2]葛懷峰，展紅霞.重介工藝系統(tǒng)的改造及完善[J]. 煤炭加工與綜合利用.2003（02）

作者簡介：

曾紅久，男，漢族，1989年出生，四川遂寧人，畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)，礦物加工工程專業(yè)，本科生，助理工程師，主要從事選煤廠生產(chǎn)外運組織和工藝優(yōu)化工作。endprint