徐 州

(河南省正龍煤業(yè)有限公司 城郊選煤廠，河南 永城476600)

三門峽永龍精煤有限公司選煤廠(簡(jiǎn)稱“永龍選煤廠”)隸屬于河南能源化工集團(tuán)永煤公司，是一座設(shè)計(jì)能力為1.20 Mt/a的煉焦煤選煤廠，也是永煤公司在豫西地區(qū)的煤礦-選煤廠-焦化廠一體化產(chǎn)業(yè)建設(shè)項(xiàng)目之一。該選煤廠于2011年5月開工建設(shè)，2012年5月建成投產(chǎn)。原煤以不脫泥、不分級(jí)方式入選，選煤工藝為無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、浮選的聯(lián)合工藝。入選原煤主要來(lái)自龍王莊煤礦(屬于自有煤礦)，該煤礦位于豫西地區(qū)陜澠煤田，所產(chǎn)煤炭具有內(nèi)灰高、粒度細(xì)的特點(diǎn)。

為了滿足原煤高精度分選的要求，采用3GDMC1000/720AI無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器作為主選設(shè)備對(duì)原煤進(jìn)行分選[1]。2012年6月試生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn):重介精煤產(chǎn)品質(zhì)量合格，矸石帶煤量較低，但中煤帶煤量偏高(均值為14.66%)。為此，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。多年的生產(chǎn)實(shí)踐表明：原煤分選的工藝指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，不但能夠滿足焦化行業(yè)對(duì)主焦煤的質(zhì)量要求，而且可以提高產(chǎn)品附加值，符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1 3GDMC1000/720AI無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器

1.1 結(jié)構(gòu)與分選過(guò)程

3GDMC1000/720AI無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器由圓柱段、圓柱-圓錐段、分選室、給料管、潤(rùn)濕管、入介管、溢流管、底流管等組成[2]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 3GDMC1000/720AI無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)示意圖

合格介質(zhì)從入介管以一定壓力沿切線方向進(jìn)入旋流器一段，原煤從給料管沿軸向依靠重力進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部；在離心力作用下，高密度物料向旋流器器壁移動(dòng)，并在外螺旋流的軸向速度作用下進(jìn)入旋流器二段，在此進(jìn)行下一步分選；低密度物料向空氣柱移動(dòng)，并隨內(nèi)螺旋流通過(guò)位于中心底部的溢流管排出，經(jīng)過(guò)脫水、脫介等處理后成為精煤產(chǎn)品；隨高密度物料進(jìn)入旋流器二段的是經(jīng)過(guò)濃縮的重介懸浮液，物料在旋流器二段的分選過(guò)程與通用兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器相同[3]。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

(1)原煤以不脫泥、不分級(jí)方式分選，采用單一的低密度懸浮液即可實(shí)現(xiàn)精煤、中煤和矸石的精確分離[4]，且各產(chǎn)品錯(cuò)配率低，分選效果理想；同時(shí)，能夠簡(jiǎn)化選煤工藝，減少基建投資，有利于實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)。

(2)原煤進(jìn)入無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器后，可以實(shí)現(xiàn)>0.5 mm粒級(jí)矸石的首先分離，能夠減少對(duì)后續(xù)設(shè)備的磨損[5]。

(3)采用無(wú)壓給料方式，有利于提高入料上限，減少因原煤過(guò)度破碎產(chǎn)生的次生煤泥，并能減少后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的再次分選，有利于降低選煤成本[6]。

(4)單臺(tái)無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器即可滿足處理能力在2.40 Mt/a以下的生產(chǎn)系統(tǒng)要求，且配套的密度控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程精確集中控制，有助于智能化選煤廠建設(shè)。

(5)分流的合格介質(zhì)中的粗煤泥采用小型兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，能夠?qū)崿F(xiàn)粗煤泥的精確分選，進(jìn)而簡(jiǎn)化工藝流程[7]。

1.3 技術(shù)參數(shù)

3GDMC1000/720AI無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的主要技術(shù)參數(shù)如下：

入料粒級(jí)/mm

<50

處理能力/(t·h-1)

170

一段直徑/mm

1 000

二段直徑/mm

720

入介壓力/MPa

>0.18

分選效率/%

93～98

2 存在問(wèn)題與原因分析

2.1 存在問(wèn)題

2012年6月試生產(chǎn)后，在對(duì)3GDMC1000/720AI無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器所產(chǎn)產(chǎn)品檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，精煤產(chǎn)品質(zhì)量合格，矸石帶煤量也處于較低水平，但中煤帶精煤量偏高。矸石帶煤量、中煤帶精煤量檢查結(jié)果見表1。

表1 矸石帶煤量、中煤帶精煤量檢查結(jié)果

注：中煤帶精煤量是指中煤產(chǎn)物中密度小于等于循環(huán)懸浮液密度物料的質(zhì)量百分比；矸石帶煤量是指矸石中密度≤1.80 g/cm3(無(wú)煙煤矸石中密度≤2.00 g/cm3)物料的質(zhì)量百分比[8]。

2.2 原因分析

(1)對(duì)原煤浮沉資料分析發(fā)現(xiàn)：當(dāng)理論分選密度為1.40 g/cm3時(shí)，精煤理論產(chǎn)率為40.79%，灰分為8.51%，δ±0.1含量為41.76%，其屬于極難選煤；當(dāng)理論分選密度為1.50 g/cm3時(shí)，精煤理論產(chǎn)率為55.64%，灰分為11.69%，δ±0.1含量為20.10%，其屬于較難選煤[9]?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求精煤灰分為10.50%，對(duì)應(yīng)的理論分選密度為1.45 g/cm3，推算的δ±0.1含量在30%左右，這就需要精準(zhǔn)控制分選密度。

(2)原設(shè)計(jì)原煤進(jìn)入無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選前的潤(rùn)濕介質(zhì)為清水，且所需清水量較大。大量清水進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部后使實(shí)際分選密度低于設(shè)定分選密度，且旋流器一段的重介懸浮液不穩(wěn)定，導(dǎo)致分選密度波動(dòng)較大，部分輕產(chǎn)物容易進(jìn)入旋流器二段。

(3)配套礦井所采煤層為豫西地區(qū)典型的“三軟”煤層，所產(chǎn)原煤具有粒度細(xì)、易破碎的特點(diǎn)。由于短盤、推堆、上煤等環(huán)節(jié)的影響，產(chǎn)生了大量細(xì)粒煤(入選原煤中<1 mm粒級(jí)產(chǎn)率在50%以上)，這些細(xì)粒煤在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)成為煤泥，并有部分集聚在重介懸浮液中，導(dǎo)致合格介質(zhì)內(nèi)的磁性物含量低，重介懸浮液的流動(dòng)性差，進(jìn)而影響無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選精度。

3 改進(jìn)措施與分選效果

(1)采用控制精度更高的清水添加閥門，減少閥門動(dòng)作時(shí)間和生產(chǎn)過(guò)程中調(diào)整分選密度的操作。準(zhǔn)確控制磁選精礦分流到原煤合格介質(zhì)桶和煤泥合格介質(zhì)桶的數(shù)量，杜絕多環(huán)節(jié)控制對(duì)分選密度的影響。

(2)將原煤分選前的潤(rùn)濕介質(zhì)改為合格介質(zhì)(重介懸浮液)，提高無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器內(nèi)重介懸浮液的穩(wěn)定性。

(3)將原來(lái)的精煤脫介篩(弧形篩)篩孔尺寸由1 mm改為0.75 mm，以減少合格介質(zhì)內(nèi)的煤泥量。

(4)由于采用同一分選密度可以實(shí)現(xiàn)重介質(zhì)旋流器對(duì)<0.75 mm粗煤泥的精確分選，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，因此將精煤弧形篩的篩下水盡可能分流到煤泥合格介質(zhì)桶內(nèi)，進(jìn)一步減少合格介質(zhì)內(nèi)的煤泥含量。

(5)確保電子密度控制儀、磁性物含量檢測(cè)儀測(cè)量準(zhǔn)確，每班兩次對(duì)原煤分選合格介質(zhì)的密度進(jìn)行檢測(cè)，保證磁性物含量在0.45 g/cm3左右，進(jìn)而使分選密度處于穩(wěn)定狀態(tài)[10]。

在采取這些改進(jìn)措施后，原煤分選合格介質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選精度得到提高，其分選效果見表2。

表2 改進(jìn)后的3GDMC1000/720AI無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選效果Table 2 Performance of the cyclone after renovation %

由表2可知：在改進(jìn)措施實(shí)施后，中煤帶精煤量下降10.56個(gè)百分點(diǎn)，矸石帶煤量基本沒有變化。該選煤廠洗選能力為1.20 Mt/a，重介精煤占洗選精煤的比例為50%，在中煤帶精煤量下降10.56個(gè)百分點(diǎn)的同時(shí)重介精煤產(chǎn)率提高0.84個(gè)百分點(diǎn)，而洗選精煤產(chǎn)率提高0.20個(gè)百分點(diǎn)，故每年可多回收精煤2 400 t，這對(duì)促進(jìn)選煤廠經(jīng)濟(jì)效益的提升和保護(hù)寶貴的主焦煤資源有著重要的意義。

4 結(jié)語(yǔ)

永龍選煤廠的生產(chǎn)實(shí)踐表明：在不脫泥、不分級(jí)的條件下，合理控制生產(chǎn)條件，采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)灰高、粒度細(xì)、細(xì)粒含量高的原煤的有效分選，不但可為選煤企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且能為這類原煤的高效分選積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。