摘 要：本文通過對(duì)分級(jí)旋流器分析研究，對(duì)選煤分公司景陽選煤廠粗煤泥分級(jí)旋流器的底流口直徑進(jìn)行試驗(yàn)性研究，找到合適的分級(jí)旋流器底流口直徑，提高粗精煤灰分，以此提高精煤灰分，進(jìn)而提高精煤產(chǎn)率，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：分級(jí)旋流器;底流口直徑;粗精煤產(chǎn)率;提高

0 引言

景陽選煤廠是太原煤炭氣化集團(tuán)選煤分公司在古交地區(qū)運(yùn)營(yíng)的一座主焦煤選煤廠，入洗爐峪口煤礦原煤4號(hào)煤，煤質(zhì)為主焦煤，原煤內(nèi)灰低且可選性好，景陽選煤廠年入洗量為120萬t。

目前采用的生產(chǎn)工藝為主流的重介旋流器主洗+分級(jí)旋流器分選粗煤泥+浮選末煤的工藝，其中主洗系統(tǒng)采用重介質(zhì)無壓三產(chǎn)品旋流器，粗煤泥分選設(shè)備為水力分級(jí)旋流器，尾煤分選采用的設(shè)備為XJM浮選機(jī)。景陽選煤廠目前精煤平均回收率為50.4%，精煤灰分10.1%，選煤分公司給的上限灰分為10.5%，通過提高精煤灰分和產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，是目前太原煤炭氣化集團(tuán)選煤分公司景陽選煤廠迫切亟待解決的一個(gè)問題。

1 存在的問題

景陽選煤廠自太原煤炭氣化集團(tuán)選煤分公司運(yùn)營(yíng)以來就存在精煤灰分較低，精煤產(chǎn)率偏低的現(xiàn)象。

通過開展了針對(duì)景陽選煤廠原煤來源爐峪口煤礦原煤的全級(jí)浮沉試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，-1.4g/cm3密度級(jí)灰分低;1.4g/cm3～1.8g/cm3密度級(jí)別之間產(chǎn)物產(chǎn)率較低。通過對(duì)重介主洗精煤再做小浮沉試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)精煤中含矸指標(biāo)已經(jīng)在2.7%～3.1%之間，再通過提升重介旋流器分選密度，提升精煤灰分及產(chǎn)率是較難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制的，所以不能通過提升主洗精煤的灰分來挺高綜合精煤的產(chǎn)率。

為了達(dá)到提高精煤產(chǎn)率的目標(biāo)，我們針對(duì)粗煤泥來料做了篩分試驗(yàn)并化驗(yàn)相關(guān)組別，并將目前在生產(chǎn)情況下的粗煤泥分選系統(tǒng)中離心機(jī)下粗精煤產(chǎn)物進(jìn)行化驗(yàn)。通過篩分試驗(yàn)得知粗煤泥來料中-0.25mm別占比約為30%左右，0.25mm～1.0mm級(jí)別占比約為60%，+1.0mm級(jí)別占比約為20%。可見0.25mm～1.0mm占比較大。通過對(duì)目前粗煤泥離心機(jī)下多組粗精煤泥進(jìn)行化驗(yàn)，得到平均灰分為8.6%。按照景陽選煤廠的設(shè)計(jì)要求粗精煤灰分上限為9.5%，下限為8.5%，而目前景陽選煤廠粗精煤灰分為8.6%，距離灰分上限有0.9%，所以提高粗精煤產(chǎn)率是有較大空間的，進(jìn)而提高綜合精煤產(chǎn)率，增加經(jīng)濟(jì)效益。

2 解決問題的技術(shù)方案及理論基礎(chǔ)

2.1 技術(shù)方案

景陽選煤廠粗精煤分選主要是由分級(jí)旋流器與煤泥弧形篩以及粗煤泥離心機(jī)組成的粗煤泥分選系統(tǒng)，粗煤泥來源主要為精煤弧形篩、中煤弧形篩篩下物。按照選煤分公司的要求，對(duì)粗煤泥分級(jí)旋流器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性研究。通過更換不同直徑的底流口探尋底流口直徑對(duì)粗精煤灰分及產(chǎn)率的影響，尋找最佳的合適景陽選煤廠的底流口直徑。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，分別選取90mm、100mm、110mm、120mm的四種通用分級(jí)旋流器底流口直徑進(jìn)行試驗(yàn)，并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。其中90mm口直徑底流口為目前使用口直徑。為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性及可靠對(duì)比性，試驗(yàn)期間原煤煤質(zhì)及入洗煤量須沒有較大差別，每?jī)蓚€(gè)生產(chǎn)班組試驗(yàn)一種底流口直徑，每2h測(cè)得一組數(shù)據(jù)，每班生產(chǎn)8h，八個(gè)班組連續(xù)生產(chǎn)64h。

2.2 理論基礎(chǔ)

分級(jí)旋流器是一種通過水力回轉(zhuǎn)流進(jìn)行分級(jí)的設(shè)備，并也具有濃縮、脫水的作用。常用于細(xì)顆粒礦物的分選，具有較高的的分選效率，是目前國(guó)內(nèi)洗選行業(yè)細(xì)粒礦物常用的一種分級(jí)、濃縮、脫水、分選設(shè)備。

分級(jí)旋流器工作原理如下：礦漿在一定下的壓力下通過切線方向進(jìn)料口給入旋流器，于是在旋流器內(nèi)形成一個(gè)回轉(zhuǎn)流。在旋流器中心處礦漿回轉(zhuǎn)速度達(dá)到最大，因而產(chǎn)生的離心力也最大。礦漿向周圍擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，在中心軸周圍形成一個(gè)低壓帶。水力分級(jí)設(shè)備一直概率分級(jí)設(shè)備，水力旋流器存在分級(jí)效率和分離精度的問題，主要存在溢流跑粗和底流夾細(xì)現(xiàn)象;其中底流夾細(xì)形成的原因是：在運(yùn)動(dòng)中有極少數(shù)細(xì)粒顆粒本應(yīng)該向上運(yùn)動(dòng)從溢流口排出，但受到各種強(qiáng)烈的隨機(jī)干擾而改變方向，甚至是折返運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入了外旋流器而從底流口排出。

通過對(duì)分級(jí)旋流器底流口直徑工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，增大底流口直徑實(shí)現(xiàn)提高底流排放量，提高末精煤產(chǎn)率及灰分，實(shí)現(xiàn)精煤綜合產(chǎn)品灰分及產(chǎn)率提升。分級(jí)粒度與溢流管/底流口比值成正比，溢流管直徑/底流口的比值越小分級(jí)粒度越小[1-2]。

3 方案實(shí)施

3.1 方案材料準(zhǔn)備

由于現(xiàn)有分級(jí)旋流器使用的是90mm直徑的底流口，在確定好技術(shù)方案后向分級(jí)旋流器廠家購買100mm、110mm、120mm直徑的分級(jí)旋流器底流口，并開始實(shí)施技術(shù)方案。

3.2 方案實(shí)施具體內(nèi)容

按照預(yù)定技術(shù)方案，在購買的底流口到廠之后，設(shè)置時(shí)間節(jié)點(diǎn)，準(zhǔn)備好可供入洗64h以上的原煤，并設(shè)定好入洗密度以及入洗量，然后開始實(shí)施技術(shù)方案。在現(xiàn)有90mm直徑下底流口連續(xù)工作兩個(gè)班共計(jì)16h后，更換100mm直徑的底流口繼續(xù)生產(chǎn)。以此類推，直至所有底流口都被更換試驗(yàn)生產(chǎn)完畢。在試驗(yàn)生產(chǎn)期間，每2h從粗煤泥離心機(jī)底流口進(jìn)行采樣并作篩分試驗(yàn)及粒級(jí)灰分化驗(yàn)，確保化驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比及分析

4.1 數(shù)據(jù)對(duì)比

通過對(duì)不同直徑底流口下粗精煤離心機(jī)篩下物料進(jìn)行采集，并進(jìn)行化驗(yàn)，獲得多組數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納整理，得到如表1：

4.2 數(shù)據(jù)分析

通過對(duì)表1進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得到以下幾點(diǎn)：①隨著分級(jí)旋流器底流口直徑的增大，各粒級(jí)灰分均有不同程度提升，但是提升幅度逐漸在減小;②隨著分級(jí)旋流器底流口直徑的增大，>0.5mm粒級(jí)、0.5mm～0.25mm粒級(jí)產(chǎn)率均有不同程度的降低;③隨著分級(jí)旋流器底流口直徑的增大，0.25mm～0.125mm粒級(jí)、0.125mm～0.075mm粒級(jí)、0.075mm～0.045mm粒級(jí)、-0.045mm粒級(jí)產(chǎn)率均有不同度提升;④隨著分級(jí)旋流器底流口直徑的增大，離心機(jī)篩上粗煤泥灰分不斷在提升，但是提升幅度在逐漸在減小;⑤在分級(jí)旋流器底流口直徑90mm時(shí)，粗精煤泥灰分為8.53%;直徑100mm時(shí)，粗精煤泥灰分為9.05;直徑110mm時(shí)，粗精煤泥灰分為9.39%;直徑為120mm時(shí)，粗精煤泥灰分為9.64%?？梢郧宄吹街睆?20mm時(shí)灰分已超過目標(biāo)灰分上限，而直徑110mm是則接近灰分上限，通過數(shù)據(jù)比對(duì)評(píng)價(jià)，認(rèn)為四個(gè)底流口中最適宜的為直徑110mm的底流口。

5 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)研究結(jié)果，選煤分公司生產(chǎn)技術(shù)部建議景陽選煤廠分級(jí)選旋流器組采用110mm直徑底流口代替原有90mm直徑底流口，并進(jìn)行為期三個(gè)月的工業(yè)試驗(yàn)。測(cè)得粗精煤灰分、精煤灰分及產(chǎn)率，并與工業(yè)試驗(yàn)前三月的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得到數(shù)據(jù)如表2、表3：

通過為期三個(gè)月的工業(yè)試驗(yàn)后，對(duì)比表2與表3可以發(fā)現(xiàn)工業(yè)試驗(yàn)后粗精煤平均灰分較試驗(yàn)之前提升0.85%;精煤平均灰分較實(shí)驗(yàn)前精煤平均灰分上升0.25%，精煤產(chǎn)率提升0.57%，保守估計(jì)提升0.5%。按照景陽選煤廠設(shè)計(jì)入洗能力120萬t/a計(jì)算，精煤年產(chǎn)量將提高0.5%*1200000=6000，按照目前景陽選煤廠銷售精煤價(jià)格1300元/t計(jì)算，則年增加經(jīng)濟(jì)效益約780萬元。

本次研究更換旋流器組底流口共花費(fèi)約10萬元。

因此共提高經(jīng)濟(jì)效益約7800000-100000=7700000元。

6 結(jié)論

通過對(duì)分級(jí)旋流器底流口直徑對(duì)景陽選煤廠粗精煤回收的影響的研究，發(fā)現(xiàn)并證實(shí)分級(jí)旋流器底流口直徑對(duì)粗煤泥分選的影響規(guī)律，伴隨分級(jí)旋流器底流口直徑的增大，粗精煤產(chǎn)品灰分及產(chǎn)率都將有不同程度的提升，但提升幅度逐漸減小。此規(guī)律對(duì)日后生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。此次研究中由于配件的限制，未能找到最佳的分級(jí)旋流器直徑（非標(biāo)），是此次研究唯一的缺憾。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊廣武，李長(zhǎng)魁，王艷麗.濃縮分級(jí)旋流器結(jié)構(gòu)的研究與實(shí)踐[C].全國(guó)細(xì)粒煤分選技術(shù)會(huì)議論文集，2009.

[2]王元文，張少明，方瑩.水力旋流器分離性能實(shí)驗(yàn)研究[J].化工礦物與加工，2005，34（11）：25-28.

作者簡(jiǎn)介：

付小龍（1989- ）男，陜西周至人，本科，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，從事煤炭洗選加工利用方面的研究工作。