張夢瑤

(山西省大同市同煤集團(tuán)大地選煤公司，山西 大同 037001)

引 言

近年來，隨著我國綜采工作面采煤效率的提高，入洗原煤的質(zhì)量變差，進(jìn)而影響選煤廠最終的分選效率和分選效果。重介質(zhì)旋流器作為選煤廠分選操作的關(guān)鍵設(shè)備，其結(jié)構(gòu)和相關(guān)的工藝參數(shù)是影響最終分選效果的主要因素。重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)過程中不能及時(shí)改變，因此可通過穩(wěn)定或優(yōu)化重介質(zhì)旋流器的工藝參數(shù)達(dá)到提升最終分選效果的目的[1]。本文將通過工藝參數(shù)的在線檢測研究不同工藝參數(shù)影響重介質(zhì)旋流器分選效果的機(jī)理，為保證選煤廠重介質(zhì)旋流器分選效果提供指導(dǎo)。

1 工程概述

同煤某選煤廠的年洗選能力為345萬t，主要對綜采工作面的原煤進(jìn)行洗選操作。本選煤廠洗選系統(tǒng)共包含有A、B兩個(gè)系統(tǒng)，本文著重對其中的A系統(tǒng)進(jìn)行研究。A系統(tǒng)分選操作主要設(shè)備包括有脫泥無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、粗煤泥CSS分選機(jī)、浮選機(jī)、臥式沉降過濾離心機(jī)以及壓濾機(jī)等[2]。本選煤廠最終洗選的精煤用于煉鋼、發(fā)電等工廠使用，其余附加產(chǎn)生的煤泥供居民使用。A系統(tǒng)對應(yīng)重介質(zhì)旋流器的分選工藝流程如圖1所示。

圖1 重介質(zhì)旋流器分選工藝流程示意圖

2 重介質(zhì)旋流器工藝參數(shù)的在線檢測

不同工藝參數(shù)對應(yīng)重介質(zhì)旋流器的分選效果通過獲取分選工藝流程中不同位置的分選密度體現(xiàn)。為此，分別在對應(yīng)脫介篩處的原煤、中煤、矸石以及精煤的分選密度，并記錄相應(yīng)的循環(huán)介質(zhì)密度、入介壓力、給料量以及磁性物含量等參數(shù)[3]。

2.1 原煤灰分的在線檢測

本方案采用在線測灰儀對選煤廠原煤的灰分進(jìn)行檢測，在線測灰儀的應(yīng)用不僅解決了傳統(tǒng)灰分測試的滯后性，而且還降低了現(xiàn)場作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。但是，在線測灰儀在實(shí)際應(yīng)用中其所測的數(shù)值與原煤實(shí)際灰分存在一定的偏差。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)得出，在線測灰儀與原煤實(shí)際灰分的關(guān)系如圖2所示。

圖2 原煤實(shí)際灰分值與在線測灰儀所測數(shù)據(jù)之間的關(guān)系

經(jīng)對圖2中的關(guān)系整定得出原煤實(shí)際灰分值與在線測灰儀實(shí)際測得數(shù)據(jù)之間關(guān)系如式(1)所示。

y=1.173x-3.337

(1)

式中，y為原煤實(shí)際灰分值；x為在線測灰儀所測原煤的灰分值。

2.2 懸浮液密度的在線檢測

懸浮液密度的控制是重介質(zhì)旋流器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。某選煤廠采用γ射線密度儀對懸浮液的密度進(jìn)行在線檢測，重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)根據(jù)所監(jiān)測懸浮液的密度值在PID控制算法的指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。當(dāng)懸浮液密度超過限值時(shí)，可通過補(bǔ)水降低其密度值；當(dāng)懸浮液密度低于限值時(shí)，可通過增加介質(zhì)增大其密度值[4]。

總的來說，實(shí)現(xiàn)對懸浮液密度的實(shí)時(shí)在線檢測是提升重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)分選效果的基礎(chǔ)。經(jīng)實(shí)踐表明，當(dāng)將懸浮液的密度控制在1.37 g/cm3～1.4 g/cm3時(shí)重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)的分選效果最佳。

2.3 磁性物含量和煤泥含量的在線檢測

重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)中磁性物的含量直接影響懸浮液中煤泥的含量，繼而影響重介質(zhì)旋流器中懸浮液的穩(wěn)定性。在實(shí)際生產(chǎn)中，保證重介質(zhì)旋流器中懸浮液的穩(wěn)定性是保證設(shè)備分選效果的關(guān)鍵因素。因此，需對分選過程中磁性物(磁鐵礦粉)和懸浮液的含量進(jìn)行在線實(shí)時(shí)檢測。目前，磁性物含量可采用磁性物含量計(jì)進(jìn)行在線檢測，而煤泥含量無法直接測得，需通過懸浮液中磁性物的含量換算而來，具體關(guān)系如式(2)所示。

(2)

式中，DC為懸浮液中煤泥的含量；D為懸浮液的密度；DM為所測得磁性物的含量；δ1為磁性物的密度；δ2為煤泥的密度。根據(jù)某選煤廠所提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，δ1=2.54 g/cm3，δ2=0.84 g/cm3；懸浮液的密度為γ射線密度儀所檢測出的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。磁性物含量在線檢測及和煤泥含量的換算結(jié)果如表1所示。

表1 磁性物含量在線檢測及和煤泥含量的換算結(jié)果

3 重介質(zhì)旋流器分選效果研究

目前，可用于評價(jià)重介質(zhì)旋流器分選效果的指標(biāo)很多，包括有可能偏差、數(shù)量效率、錯(cuò)配物含量、精煤產(chǎn)率和分選密度。其中，精煤產(chǎn)率較為直觀，而分選密度直接決定重介質(zhì)旋流器介質(zhì)和動(dòng)力的效果[5]。因此，本文選用精煤產(chǎn)率和分選密度對重介質(zhì)旋流器的分選效果進(jìn)行評價(jià)。

對分選系統(tǒng)中原煤、精煤、中煤以及矸石進(jìn)行浮沉試驗(yàn)得出如下結(jié)論：對應(yīng)精煤的產(chǎn)率為58.43%，灰分含量為8.66%；對應(yīng)中煤的產(chǎn)率為9.38%，灰分含量為30.88%；對應(yīng)煤矸石的產(chǎn)率為32.19%，灰分含量為82.73%。在各產(chǎn)品產(chǎn)率計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，研究不同分選密度對應(yīng)各級產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的關(guān)系，由于本次重介質(zhì)旋流器經(jīng)歷兩段分選操作。因此，本次研究中將分別體現(xiàn)兩種不同分選密度下對應(yīng)各級產(chǎn)品的比例，即驗(yàn)證不同分選密度下對應(yīng)重介質(zhì)旋流器的分選效果。

結(jié)合同煤某選煤廠對最終精煤產(chǎn)品的灰分要求為9%，因此選擇精煤灰分為9%時(shí)對應(yīng)的一段實(shí)際分選密度和二段分選密度為最佳工藝參數(shù)。經(jīng)試驗(yàn)可得，當(dāng)一段分選密度為1.46 g/cm3～1.52 g/cm3，二段分選密度大于1.8 g/cm3時(shí)能獲得最佳分選效果。

4 結(jié)語

重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)的分選效果直接決定選煤廠產(chǎn)品的質(zhì)量，在實(shí)際生產(chǎn)中原煤灰分、懸浮液密度、磁性物含量以及煤泥含量等工藝參數(shù)均是影響重介質(zhì)旋流器分選效果的關(guān)鍵參數(shù)。因此，需加強(qiáng)對上述工藝參數(shù)的在線檢測并及時(shí)對超限值參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)研究表明，對于同煤某選煤廠而言，保證重介質(zhì)旋流器的一段的分選密度控制在1.46 g/cm3～1.52 g/cm3，二段的分選密度控制在1.8 g/cm3以上才能保證重介質(zhì)分選效果滿足要求。