安 洋
(山西蘭花科創(chuàng)玉溪煤礦有限責(zé)任公司, 山西 沁水 048214)
經(jīng)過多年的發(fā)展與創(chuàng)新,選煤工藝已經(jīng)逐漸趨于完善,并形成了以密度為基礎(chǔ)進(jìn)行分選的理論,但在實際選煤過程中,由于煤質(zhì)以及分選技術(shù)的問題,分選效果往往不盡人意,經(jīng)常會出現(xiàn)粗精煤背灰的現(xiàn)象,從而降低了精煤的產(chǎn)率和質(zhì)量,導(dǎo)致了精煤資源的浪費,因此有必要增加分選機(jī)的分選精度,穩(wěn)定精煤的灰分,提高精煤的產(chǎn)量。某選煤廠主要生產(chǎn)焦煤,年生產(chǎn)能力為6 Mt,該廠處于在建設(shè)期間,工程分為兩期進(jìn)行,前期生產(chǎn)量為400萬t,后期生產(chǎn)量為200萬t。其生產(chǎn)工藝流程為:首先對工作面采下的原煤進(jìn)行脫泥處理,該過程是由有壓重介質(zhì)旋流器來完成的,分選的粒徑為1~50mm;然后用粗煤泥分選機(jī)對其進(jìn)行二次分選,分選的粒徑為0.25~1mm,但在這個過程中,一期工程和二期工程所用的分選機(jī)是不同的,前期用RC分選機(jī),后期用TBS分選機(jī);而小于0.25mm的粒徑則由浮選機(jī)進(jìn)行分選,但要注意的是,浮選尾礦與浮選精煤所用的脫水裝置不同,前者用的是壓濾機(jī),后者用的是加壓過濾機(jī)。在該選煤廠進(jìn)行二期粗煤泥分選階段,采用的是干擾床分選機(jī),其設(shè)備型號為XGR-3000型,該分選機(jī)在實際應(yīng)用中存在著不少的問題,不僅底流排料不正常,而且精煤的灰分變化較大,因此導(dǎo)致了精煤質(zhì)量的降低,造成了精煤資源的極大浪費[1]。
近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,研究者們利用干擾沉降原理設(shè)計研制了一種物料分選設(shè)備——干擾床分選機(jī),該設(shè)備是利用底流上升以及物料下降來形成具有一定密度的干擾床層,從而對0.15~2mm粒徑之間的物料進(jìn)行分選。
該干擾床分選機(jī)在實際工作過程中,首先從槽體的上端將原煤加入,原煤需垂直于入料井,依靠自身重力進(jìn)入到筒體中,筒體底部位置處注入了上升水流,該水流的壓力和流量均勻分布,當(dāng)原煤下降到筒體后,與該水流在筒體的中部位置相遇混合,并發(fā)生干擾沉降作用,形成干擾床層;當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后,低于干擾床層密度的顆粒就會向筒體上方浮動,直到流出筒體進(jìn)入收集槽中,這部分煤炭就是精煤,而對于密度高于干擾床層的顆粒則進(jìn)入到筒體底部,由排料閥門排出,從而形成尾礦。
在選煤過程中,干擾床分選機(jī)之所以能通過密度的不同來實現(xiàn)對原煤的穩(wěn)定分選,主要是依靠控制系統(tǒng)來完成的。該控制系統(tǒng)的主要組成部分包括密度探測器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及控制器。密度探測器主要用來測量干擾床層的密度,在測定完成后,將該數(shù)值與設(shè)定的密度進(jìn)行比較后會產(chǎn)生一個差值,再利用編程控制器對該差值進(jìn)行運算,進(jìn)而輸出一個電流控制信號給執(zhí)行機(jī)構(gòu),實現(xiàn)對排放閥的控制,通過開啟或者關(guān)閉排放閥來使干擾床層的密度接近于設(shè)定值,從而達(dá)到自動調(diào)節(jié)的目的[2]。
該分選機(jī)的技術(shù)特征如表1所示。
表1 XGR-3000干擾床分選機(jī)技術(shù)參數(shù)情況
該選煤廠在建設(shè)后期進(jìn)行粗煤泥分選時,首先要將煤泥水進(jìn)行分級濃縮,所用的分選設(shè)備是水力分級旋流器,之后在旋流器底部沉降的0.25~1mm粒徑的物料會再次進(jìn)行分選,其分選的設(shè)備為XGR-3000型干擾床分選機(jī),物料在該分選機(jī)進(jìn)行分選后,分選出的煤泥水再經(jīng)過水力旋流器進(jìn)行濃縮,之后再經(jīng)過脫水作業(yè)產(chǎn)生精煤。但是在實際應(yīng)用過程中,該分選機(jī)還存在有不少的問題,具體有以下幾點。
1)該分選機(jī)筒體的底流在排料閥打開的過程中,常常會出現(xiàn)排料不正常的現(xiàn)象,使分選機(jī)不能進(jìn)行主動排料,此時必須經(jīng)過處理或者手動操作才能繼續(xù)進(jìn)行排料,使其恢復(fù)正常的運行,而在這個過程中就會造成精煤資源的浪費。經(jīng)過實際的探查可知,當(dāng)密度探測器附近的物料積聚的過多時,由于堆積物料過多,密度探測器在進(jìn)行密度測量時會產(chǎn)生很大的偏差,從而導(dǎo)致與設(shè)定值的差值變大,反饋給控制系統(tǒng)之后,干擾床層的密度就會由于遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)定值的密度而導(dǎo)致排料閥長時間處于開啟狀態(tài),這樣在筒體內(nèi)物料就很難沉降,形成穩(wěn)定的床層,繼而導(dǎo)致精煤不能被完全地分選出來,而隨物料被排出成為尾礦。
2)精煤灰分不穩(wěn)定,發(fā)生上下波動。在使用該干擾床分選機(jī)進(jìn)行選煤過程中,各項技術(shù)參數(shù)都是一定的,但是在進(jìn)行分選時,精煤的灰分在9%~16%的范圍內(nèi)變化,而正是由于這種變化的存在,精煤的質(zhì)量得不到良好的保證,給生產(chǎn)造成了極大的阻礙。經(jīng)過對該問題進(jìn)行分析可知,原煤由入料口進(jìn)入筒體中,在進(jìn)入筒體的這段時間內(nèi),物料由于自身重量的作用沿入料井垂直下落,但是從橫向方向上來看,該物料的分布比較雜亂,不均勻,所以在沉降過程中,一旦干擾床層達(dá)到了穩(wěn)定,就會發(fā)生此床層并不是均勻的,其厚度分布不一,密度變化也比較大,因此在進(jìn)行物料實際分選的過程中,分選的密度會變大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)定好的密度值,從而產(chǎn)生較大的偏差,對精煤的分選造成影響,使精煤不能保證穩(wěn)定的灰分[3-5]。
綜合上述兩個原因可以發(fā)現(xiàn),造成該分選機(jī)出現(xiàn)問題的根本原因在于,物料在入料井中下降時,不能保證物料在橫向方向上具有一定的穩(wěn)定性,以及物料在筒體中沉降后,容易在密度探測器附近出現(xiàn)積聚現(xiàn)象,這兩個原因在共同作用后,極大地影響了干擾床層的穩(wěn)定性,降低了精煤的產(chǎn)率。
由于干擾床分選機(jī)的分選過程所基于的原理是密度的差異性,因此要想確保選煤過程高效地進(jìn)行,就必須保證該干擾床分選機(jī)密度的穩(wěn)定性,只有確保密度穩(wěn)定,才能更好地實現(xiàn)對物料的分選,提高精煤的灰分,加強精煤的產(chǎn)率。因此為了解決干擾床層密度不穩(wěn)定的問題,應(yīng)該從消除物料下降過程中的非均勻分布以及減少物料積聚出發(fā),從而達(dá)到分選效果增強的目的。為此特提出了以下改進(jìn)措施:
1)在入料井正下方設(shè)置一個旋流裝置,該旋流裝置如圖1所示,從圖中可以看出,該旋流裝置由兩部分組成,包括錐形底座以及旋流片,在整個裝置中,一共安裝有6片旋流片,呈均勻分布狀態(tài),作用是在物料由入料口給到入料井并下降的過程中,會經(jīng)過該旋流裝置,從而使物料在該裝置的作用下形成穩(wěn)定的旋流,從而使物料在進(jìn)入筒體之前是均勻分散的。
圖1 旋流裝置示意圖
2)為了很好地實現(xiàn)該旋流裝置的作用,還需要對入料井進(jìn)行改進(jìn),具體表現(xiàn)在減少入料井的直徑,使物料在通過旋流裝置時,不會由于入料井直徑過大,而從井壁附近直接下降到筒體,從而確保所有的物料都可以通過旋流裝置,呈均勻分散狀態(tài)。
通過上述改進(jìn)措施,對該選煤廠XGR-3000型干擾床分選機(jī)進(jìn)行改造后,對進(jìn)入到該分選機(jī)的原煤灰分以及分選后所得到的精煤和尾礦的灰分和精煤的產(chǎn)率進(jìn)行了測量和統(tǒng)計,其實驗數(shù)據(jù)見表2和表3。從表2和表3的數(shù)據(jù)中可以看出,經(jīng)過改造后,精煤的灰分波動程度減少,最大與最小值之間僅僅差2%,同時精煤的產(chǎn)率也相應(yīng)地增強,而對于尾礦來說,灰分的穩(wěn)定性也得到了提高,基本上穩(wěn)定在63%~68%范圍內(nèi)[6]。
表2 改進(jìn)前各項實驗數(shù)據(jù)情況 %
表3 改造后各項實驗數(shù)據(jù)情況 %
在XGR-3000型干擾床分選機(jī)中設(shè)置旋流裝置,減少入料井直徑后發(fā)現(xiàn),避免了物料的不均勻分布對干擾床層的影響,解決了精煤灰分波動程度大的問題,提高了分選裝置分選的效果,并且恢復(fù)了排料的正常進(jìn)行,消除了密度探測器附近的物料積聚的現(xiàn)象,通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)了排料的自動調(diào)節(jié)與控制,一旦發(fā)生排料異常時,不需要進(jìn)行手動操作就可以對積聚的物料進(jìn)行清理,不僅減輕了作業(yè)人員的負(fù)擔(dān),還提高了精煤的產(chǎn)率。因此該改進(jìn)措施既解決了此選煤廠分選機(jī)分選效果不理想的問題,還可為其他選煤廠提高精煤的產(chǎn)率提供新的解決途徑和參考。