白亞光，李兵法，王世臣

(山東博選礦物資源技術(shù)開發(fā)有限公司，山東 濟寧 272073)

1 概 述

山東博選礦物資源技術(shù)開發(fā)有限公司許廠選煤廠屬礦井型煉焦煤選煤廠，原料煤為氣煤，設(shè)計處理能力2.1 Mt/a，小時處理量400 t。選煤廠分兩個車間：重介質(zhì)車間對升井毛煤采用重介質(zhì)斜輪分選機排出大塊矸石，生產(chǎn)大塊精煤和小于50 mm粒級的原煤，此原煤為主洗車間的原料煤；主洗車間為有壓給料兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器主再洗、粗煤泥精選、細(xì)煤泥浮選、尾煤泥濃縮壓濾、濕煤泥烘干的工藝流程，主要產(chǎn)品為精煤、中煤、煤泥。主洗車間入洗前對小于50 mm的原煤預(yù)先脫泥，0.50～50 mm粒級煤進(jìn)入旋流器分選，生產(chǎn)八級優(yōu)質(zhì)煉焦配煤。

2018年6月，為開拓新的客戶市場，決定開發(fā)灰分8.50%的精煤。組織生產(chǎn)前，選煤廠對2018年1—6月原煤的浮沉和篩分試驗、數(shù)質(zhì)量數(shù)據(jù)(見表1和圖1)進(jìn)行了綜合分析。分析認(rèn)為，礦井煤質(zhì)相對穩(wěn)定，入洗原煤灰分30%，小于0.5 mm粒級含量占28%，矸石泥化現(xiàn)象嚴(yán)重，生產(chǎn)灰分8.50%的精煤回收率40%，±0.1含量為60%，入洗原煤的可選性為極難選[1]。

表1 50～0.5 mm粒級原煤浮沉試驗綜合表采樣地點：1#原煤倉下入選原煤膠帶；浮沉前煤樣總重：192.10 kg，灰分：26.88%

圖1 原煤可選性曲線

在開始生產(chǎn)灰分8.5%的精煤時，曾出現(xiàn)低密度區(qū)旋流器分選紊亂的問題，主要表現(xiàn)為精煤量時大時小，精煤間歇性地跑入中煤，嚴(yán)重時幾分鐘一次，最糟糕的情況有高達(dá)80%的精煤跑入中煤，精煤損失嚴(yán)重，介質(zhì)損失嚴(yán)重，整個分選系統(tǒng)失控，生產(chǎn)無法進(jìn)行。為解決這一問題，選煤廠組織管理和技術(shù)人員進(jìn)行系統(tǒng)診斷，確定“旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)不適應(yīng)煤質(zhì)”為主要因素，并將工作方向全部放到旋流器技術(shù)參數(shù)調(diào)整上。經(jīng)過3個月的反復(fù)摸索，找到了適合許廠煤質(zhì)特性的旋流器結(jié)構(gòu)最佳配比參數(shù)。為排除設(shè)備磨損對旋流器設(shè)計技術(shù)參數(shù)的影響，首先更換新的旋流器，然后對旋流器安裝角度、入料口、底流口、中心管等逐一調(diào)整。最后確定的技術(shù)指標(biāo)為：安裝角度16°，入料口350 mm，溢流口530 mm，底流口260 mm，中心管長度和直徑分別為1 400 mm和380 mm。調(diào)整后，雖然生產(chǎn)得以維續(xù)，但分選紊亂的問題仍然沒有徹底解決，生產(chǎn)精煤錯配入中煤的現(xiàn)象仍然時有發(fā)生。

2 影響旋流器分選效果的因素分析

影響旋流器分選效果的因素除了煤質(zhì)、旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)外，懸浮液的性質(zhì)也是一個重要因素。從理論上講，磁鐵礦粉的密度越大，穩(wěn)定性越差。為使懸浮液具有一定的穩(wěn)定性和流變性，合格介質(zhì)中必須摻入一定量的煤泥，一般煤泥含量15%～45%[2]。如果煤泥含量高，懸浮液流動性會變差，粘滯阻力大，不利于2.00 mm以下粒級原煤的分選(許廠選煤廠2.00 mm以下粒級煤所占比例在30%左右)，也會為后續(xù)的產(chǎn)品脫介增加難度。具有理想分選效果的合格介質(zhì)懸浮液不但煤泥含量相對低，還能維系持續(xù)的動態(tài)穩(wěn)定性[3]。

2.1 懸浮液性質(zhì)分析

2018年1—6月11批磁鐵礦粉的綜合技術(shù)指標(biāo)為：全水分7.96%，磁性物含量95.5%，小于325目粒度占78.6%，真密度4.57 g/cm3。

2.2 低密度區(qū)合格介質(zhì)固體物含量分析

分三班連續(xù)一周對低密度區(qū)合格介質(zhì)固體物含量進(jìn)行分析，結(jié)果如表2。

表2 低密度區(qū)合格介質(zhì)固體物含量分析

3 方案制定

3.1 提高磁鐵礦粉的品質(zhì)

使用小于325目含量90%的特細(xì)粒級介質(zhì)，保證低密度區(qū)分選密度合格，主要靠特細(xì)粒級磁鐵礦粉自身特性維系懸浮液的穩(wěn)定性。

3.2 降低合格介質(zhì)懸浮液中煤泥的比例

降低進(jìn)入分選系統(tǒng)的煤泥含量，降低合格介質(zhì)的粘滯力，以提高合格介質(zhì)懸浮液的流動性，提高分選精度。

3.3 效果預(yù)測

選煤廠使用的是兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，低密度區(qū)的分選原理[4]為：煤和合格介質(zhì)的兩相混合液以一定壓力從旋流器入料口切向進(jìn)入旋流器內(nèi)，產(chǎn)生強烈的三維橢圓型強旋轉(zhuǎn)運動。利用輕產(chǎn)物與重產(chǎn)物之間存在的密度差，在離心力、向心力、重力、流體動力等作用下，其中主要受離心沉降作用，重產(chǎn)物經(jīng)旋流器底流口排出，輕產(chǎn)物由溢流管排出，實現(xiàn)精煤和中煤的分離。

通過提高磁鐵礦粉品質(zhì)和減少合格介質(zhì)中的煤泥含量，期望達(dá)到如下效果：物料和懸浮液以一定壓力沿切線方向給入旋流器時能形成強有力的旋渦流，使?jié)饪s效果更佳；占比高的細(xì)磁鐵礦粉形成的懸浮液在一定程度上消減煤泥引起的粘滯阻力；液流從入料口開始沿旋流器內(nèi)壁形成下降的外螺旋流理論上界限更清晰，旋流器軸心附近形成的螺旋流更加理想，內(nèi)螺旋流負(fù)壓吸入的空氣在旋流器軸心形成的空氣柱更趨完整；精煤能夠接近理想狀態(tài)、無阻礙的隨內(nèi)螺旋流向上排出 ，中煤隨外螺旋流從底流口排出，分選精度提高，分選效果改善[5]。見圖2所示。

圖2 旋流器分選原理示意[4]

4 工藝優(yōu)化

(1)與介質(zhì)供應(yīng)部門協(xié)調(diào)，變更磁鐵礦粉購買技術(shù)協(xié)議。調(diào)整磁鐵礦粉的技術(shù)指標(biāo)為：全水分8%，磁性物含量98%，小于325目粒度含量90%，真密度4.7 g/cm3。

(2)提高脫泥效果，減少懸浮液中煤泥比例[6]。增加脫泥篩的噴水量和噴水壓力后，脫泥效果有所改善[7]。

(3)持續(xù)測定合格介質(zhì)中的煤泥含量。通過精煤在線測灰儀和視頻監(jiān)控跟蹤生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，分選紊亂現(xiàn)象有所改善，但超過30 mm厚的煤層通過孔徑0.5 mm的脫泥篩時脫泥效果仍然不理想。為此又嘗試延長入洗原煤膠帶，合理利用有限空間增加一部脫泥篩，對原料煤二次脫泥。在投入品質(zhì)更高的特細(xì)級介質(zhì)后，打股問題徹底解決。上述方案實施后低密度區(qū)合格介質(zhì)固體物含量分析數(shù)據(jù)[8]如表3。

方案實施后，合格介質(zhì)中的煤泥含量平均降低5個百分點，合格介質(zhì)品質(zhì)大幅提高(小于325目含量占比90%)，結(jié)合旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)的系統(tǒng)調(diào)整，選煤廠利用4個月的時間自主解決了極難選煤分選紊亂的難題，分選效率達(dá)到了96%。2018年第四季度，選煤廠為礦井創(chuàng)收6 400萬元，按噸煤創(chuàng)收30元計算，合計創(chuàng)效240萬元。

表3 改造方案實施后低密度區(qū)合格介質(zhì)固體物含量

5 結(jié) 語

在對極難選煤進(jìn)行分選時，由于煤質(zhì)特性、旋流器組合分選參數(shù)、合格介質(zhì)的性質(zhì)、生產(chǎn)操作等因素的綜合作用，可能出現(xiàn)負(fù)面的蝴蝶效應(yīng)，各因素對分選效果的非線性影響可能會成幾何比例激增，最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰性的紊亂。許廠選煤廠的探索帶有個別性和特殊性，甚至打破了常規(guī)，但解決問題的思路具有可復(fù)制性。隨著市

場需求的變化和煤層機械化挖掘深度增加，很多選煤廠將會遇到入選原煤可選性變差[8]的問題。對極難選煤分選技術(shù)的個性化研究探索，將使博選公司在以選煤廠托管運營為主業(yè)的發(fā)展中更加具有競爭力和發(fā)展前景。