＊王樂聲

（華陽一礦選煤廠 山西 045000）

一礦選煤廠原粒級(jí)煤系統(tǒng)（現(xiàn)已拆除改造）用于生產(chǎn)粒度9-13mm，灰分≤16.00，水分≤8.00的粒級(jí)煤產(chǎn)品。該系統(tǒng)采用的洗選工藝為跳汰選。由于入洗的是9-13mm粒級(jí)的篩后原煤，煤中所含限下物比重較大，所以在設(shè)計(jì)時(shí)采用了粗煤泥分選工藝，選用的主要分級(jí)設(shè)備是水介質(zhì)分級(jí)旋流器。這是一礦選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)中第一次使用粗煤泥分級(jí)工藝，在使用過程中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了一些問題并進(jìn)行了工藝改進(jìn)和設(shè)備革新，取得了很好的效果。

1.一礦選煤廠粗煤泥分級(jí)工藝及設(shè)備

(1)粗煤泥分級(jí)工藝

一礦選煤廠粗煤泥分級(jí)工藝采用的主要分級(jí)設(shè)備是水介質(zhì)旋流器組，并配套使用固定弧形篩和煤泥離心機(jī)脫水。它的主要工藝流程是：跳汰洗選后的精煤產(chǎn)品經(jīng)固定篩板和精煤篩1mm脫水，固定篩板和精煤篩-1mm篩下水進(jìn)入一個(gè)煤泥水池，砂泵將篩下水給入旋流器組，經(jīng)旋流器組分級(jí)，底流進(jìn)入固定弧形篩預(yù)先脫水，弧形篩篩上物再給入煤泥離心機(jī)脫水，脫水后的煤泥產(chǎn)品混入末煤中，旋流器組溢流、弧形篩篩下水和煤泥離心機(jī)離心液通過煤泥水桶回收和渣漿泵給入到遠(yuǎn)方的濃縮池濃縮沉淀。

(2)粗煤泥分級(jí)工藝使用的主要設(shè)備技術(shù)特征

表1 一礦選煤廠粗煤泥分級(jí)環(huán)節(jié)設(shè)備表

2.水簡(jiǎn)質(zhì)旋流器工作原理及影響參數(shù)

(1)水介質(zhì)旋流器工作原理

水介質(zhì)旋流器是用水作介質(zhì)，利用離心力進(jìn)行分選的設(shè)備。在分選過程中，錐體部分有一個(gè)懸浮旋轉(zhuǎn)床層。當(dāng)顆粒進(jìn)入錐體部分時(shí)，由于錐體角度的影響，錐壁對(duì)顆粒產(chǎn)生一個(gè)向上的推力，使旋轉(zhuǎn)床層形成上升和下降層流，小粒度（密度）顆粒上升成為溢流，大粒度（密度）下降成為底流。

(2)影響水介質(zhì)旋流器工作的參數(shù)

影響水介質(zhì)旋流器工作的參數(shù)可分為設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)兩大類。有影響的結(jié)構(gòu)參數(shù)有：旋流器直徑、給料口直徑、溢流管直徑、沉沙口直徑、溢流管插入深度、圓柱體高度及錐角大小。對(duì)于一礦選煤廠已經(jīng)安裝的旋流器組來說可以調(diào)整的只有沉沙口直徑，因此本文對(duì)別的參數(shù)不作討論。有影響的操作參數(shù)主要是指給料濃度和給料壓力。這是生產(chǎn)過程中影響較大的兩個(gè)因素。

3.分級(jí)效率

一礦選煤廠粒級(jí)煤系統(tǒng)粗煤泥回收環(huán)節(jié)的作用主要是用來回收0.5-1mm粒級(jí)的粗煤泥并脫水。實(shí)際上根據(jù)有關(guān)研究，水介質(zhì)旋流器同時(shí)具有分級(jí)和分選的功能，但是在本系統(tǒng)中只要求分級(jí)功能，對(duì)分選效果沒有要求。因此，在生產(chǎn)實(shí)際中，只測(cè)定水介質(zhì)旋流器組的分級(jí)效率，測(cè)評(píng)指標(biāo)選定的只有數(shù)量效率。當(dāng)時(shí)粗煤泥回收環(huán)節(jié)投用后，根據(jù)長期、有效的監(jiān)測(cè)證明在無其他因素影響的情況下，該旋流器組的數(shù)量效率波動(dòng)在80%-85%之間。但實(shí)際上，由于很多客觀因素的制約，旋流器組的數(shù)量效率長期維持在給定指標(biāo)以下，大約為60%左右。另外，粗煤泥系統(tǒng)中水介質(zhì)旋流器的配套設(shè)備固定弧形篩和煤泥離心機(jī)都用于底流脫水，它們工作效果的好壞也直接影響到煤泥產(chǎn)品的水分。在生產(chǎn)初期，這兩種設(shè)備也不同程度地發(fā)現(xiàn)了一些影響脫水的問題。

4.粗煤泥分級(jí)環(huán)節(jié)存在的影響因素及改進(jìn)措施

(1)水介質(zhì)旋流器組存在的影響因素及改進(jìn)措施

①給料壓力對(duì)水介質(zhì)旋流器工況的影響

水介質(zhì)旋流器給料方式一般有三種：一是借高差自流給料，二是穩(wěn)壓箱給料，三是砂泵直接給料。一礦選煤廠粒級(jí)煤系統(tǒng)粗煤泥分級(jí)環(huán)節(jié)采用的是第三種動(dòng)壓給料方式。這種給料方式的特點(diǎn)是給料管路少，但給料壓力波動(dòng)較大。給料壓力是旋流器正常工作的重要參數(shù)，因?yàn)榻o料壓力直接影響旋流器的處理量和分級(jí)粒度，給料壓力越大，礦漿流速越高，旋流器的處理量就越大，同時(shí)礦漿在旋流器中的旋轉(zhuǎn)速度和離心力也越大，分級(jí)粒度也越細(xì)。確定分級(jí)粒度以后，就要求一定的壓力與之相適應(yīng)，壓力過大則沉沙中混入的細(xì)粒增多，壓力過小則溢流中混入的粗顆粒增多，都會(huì)降低分級(jí)效率。在粒級(jí)煤系統(tǒng)水介質(zhì)旋流器的給料中確實(shí)存在壓力不穩(wěn)定的情況。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，主要原因是砂泵功率過大，給料的流量不穩(wěn)定，給料壓力變化后崗位人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)反饋調(diào)整等。對(duì)這幾個(gè)問題相應(yīng)地進(jìn)行了調(diào)整改造，具體措施：一是，針對(duì)砂泵能力過大，砂泵會(huì)喘氣的情況，在砂泵揚(yáng)出管上加裝了一根回流管，使得一部分礦漿短路回流到煤泥水池；二是，針對(duì)煤泥水池內(nèi)流量不穩(wěn)定的情況加砌了溢流隔墻；三是，在砂泵出料管上安裝了壓力表，通過調(diào)整出料電動(dòng)閘門開度將壓力控制在0.1-0.2MPa之間，并要求崗位人員每半小時(shí)觀察記錄一次旋流器給料壓力，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)反饋調(diào)整；四是，由于砂泵位置較低，停機(jī)時(shí)電動(dòng)閘閥關(guān)閉緩慢，出料管內(nèi)的高壓差水位沖擊容易造成砂泵損毀，因此在砂泵出料管處加裝了一個(gè)逆止閥門。

②給料質(zhì)量對(duì)水介質(zhì)旋流器工況的影響

給料質(zhì)量對(duì)水介質(zhì)旋流器工況有著非常重要的影響。給料質(zhì)量包括給料濃度、粒度組成以及密度組成等因素。因?yàn)楸竟に嚟h(huán)節(jié)對(duì)給料密度組成沒有要求，所以密度組成質(zhì)量不影響分級(jí)效果。

給料濃度是影響水介質(zhì)旋流器分級(jí)效果的一個(gè)主要因素。給料濃度過低，旋流器底流濃度太低，對(duì)下游設(shè)備弧形篩、煤泥離心機(jī)脫水效果有壓力；給料濃度過高，旋流器沉沙口容易堵塞，溢流中錯(cuò)配物也增多，容易發(fā)生跑粗現(xiàn)象。一礦選煤廠由于受井下生產(chǎn)條件制約，生產(chǎn)過程中原煤存在時(shí)大時(shí)小的變化，原煤水分波動(dòng)也大，因此進(jìn)入粒級(jí)煤系統(tǒng)跳汰機(jī)的9-13mm原煤限下物波動(dòng)也很大，在跳汰精煤脫水過程中，諸如精煤脫水篩篩板破損等狀況也經(jīng)常造成進(jìn)入水介質(zhì)旋流器給料煤泥水池的0-1mm煤泥水濃度忽高忽低，給旋流器穩(wěn)定工作帶來了很大的壓力。

給料粒度組成也是影響水介質(zhì)旋流器分級(jí)效果的另一個(gè)主要因素。當(dāng)給料中+1mm粗顆粒增多時(shí)，旋流器溢流就會(huì)出現(xiàn)明顯的跑粗現(xiàn)象，含有大量粗顆粒的溢流經(jīng)濃縮機(jī)濃縮沉淀后，濃縮機(jī)溢流要通過壓濾機(jī)脫水，溢流中仍然存在的粗顆粒會(huì)導(dǎo)致壓濾機(jī)濾餅難以成型。因此盡量減少或杜絕旋流器給料中+1mm粗顆粒的存在是給料質(zhì)量管理的重中之重。

然而，事實(shí)上，在實(shí)際生產(chǎn)中，要想徹底杜絕旋流器給料中的+1mm粗顆粒是不可能的，再者由于一礦選煤廠受井下條件制約，完全平衡穩(wěn)定給料濃度也很難，對(duì)于給料質(zhì)量不穩(wěn)定給旋流器工作造成的問題，一礦選煤廠主要從兩方面進(jìn)行調(diào)整管理。一是加強(qiáng)前端工序的原煤篩分和精煤脫水篩分管理，盡量減少限下物進(jìn)入洗選系統(tǒng)，和加強(qiáng)篩機(jī)管理，避免篩板破損造成大顆粒物進(jìn)入煤泥水系統(tǒng)。二是在給料質(zhì)量出現(xiàn)大幅波動(dòng)，又無法及時(shí)改變的情況下，調(diào)整旋流器組開停數(shù)量和沉沙口直徑，以使旋流器工況適應(yīng)給料質(zhì)量的變化。

③沉沙口直徑對(duì)水介質(zhì)旋流器工況的影響

沉沙口直徑是一礦選煤廠粒級(jí)煤系統(tǒng)使用的水介質(zhì)旋流器唯一可調(diào)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。沉沙口增大，溢流量減少，溢流變細(xì)；反之，沉沙口減小，則溢流中粗顆粒增多，溢流量增大。該廠粒級(jí)煤系統(tǒng)使用的水介質(zhì)旋流器組為一臺(tái)十組，在實(shí)際使用中旋流器分別安裝了φ35mm、φ45mm、φ55mm直徑的沉沙口，通過調(diào)整沉沙口直徑來適應(yīng)給料質(zhì)量的變化。另外，沉沙口噴料狀態(tài)還能直接觀察到旋流器的分級(jí)效果，也是對(duì)旋流器工況進(jìn)行調(diào)整的直接依據(jù)。比如噴射角在40-70°之間時(shí)，基本可以判斷旋流器工作正常；沉沙口呈傘狀噴出時(shí)，說明沉沙口大；沉沙口呈繩狀排出時(shí)，說明沉沙口??；沉沙口有明顯喘氣，斷斷續(xù)續(xù)排料時(shí)，說明旋流器錐體位置可能有木屑、鐵器等雜物堵塞，需要立即清理。

(2)弧形篩和煤泥離心機(jī)存在的影響因素及改進(jìn)措施

水介質(zhì)旋流器的配套設(shè)備弧形篩和煤泥離心機(jī)都用于底流脫水。一礦選煤廠粒級(jí)煤系統(tǒng)粗煤泥分級(jí)環(huán)節(jié)使用的弧形篩是固定翻轉(zhuǎn)弧形篩，它的工作原理是入料沿切線方向給入篩機(jī)，倒梯形篩絲對(duì)煤泥水流有切割作用，從而實(shí)現(xiàn)脫水功能。在實(shí)際使用中，發(fā)現(xiàn)這種固定弧形篩由于沒有震動(dòng)源，脫水受布料限制，篩面須經(jīng)常清理，還需經(jīng)常檢查篩絲變化，周期性翻轉(zhuǎn)篩機(jī)方向。另外，在生產(chǎn)過程中最應(yīng)關(guān)注的還是弧形篩布料情況，發(fā)現(xiàn)脫水效果不好時(shí)，也可通過調(diào)整弧形篩的數(shù)量來改善脫水效果。煤泥離心機(jī)的工況受入料影響很大，入料濃度過大或過小都會(huì)造成離心機(jī)工作不正常，一般來講入料濃度在300-500g/L時(shí)是比較適宜的。因此在一礦選煤廠粒級(jí)煤系統(tǒng)粗煤泥分級(jí)環(huán)節(jié)這樣的工藝中，由于旋流器底流濃度變化頻繁，煤泥離心機(jī)和弧形篩必須配合使用。

5.工業(yè)應(yīng)用效果評(píng)定

在使用初期分級(jí)效率不穩(wěn)定的情況下，一礦選煤廠通過對(duì)粒級(jí)煤系統(tǒng)粗煤泥分級(jí)環(huán)節(jié)水介質(zhì)旋流器、固定弧形篩、煤泥離心機(jī)工況參數(shù)的調(diào)整，很大程度改善了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和有效性。在長期的監(jiān)測(cè)中，水介質(zhì)旋流器組分級(jí)的數(shù)量效率穩(wěn)定在了75%-85%之間，達(dá)到了生產(chǎn)系統(tǒng)整體對(duì)粗煤泥回收的要求。但是需要特別指出的是在一礦選煤廠的生產(chǎn)環(huán)境下，要想保證水介質(zhì)旋流器工況的穩(wěn)定，必須在生產(chǎn)實(shí)際中全面管理上下游各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工序指標(biāo)，否則它的工作效果無法保證，這也是水介質(zhì)旋流器的一個(gè)特點(diǎn)。

6.結(jié)束語

在多年來的應(yīng)用實(shí)踐中，一礦選煤廠對(duì)于水介質(zhì)旋流器分級(jí)粗煤泥工藝積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，通過針對(duì)性地調(diào)整改進(jìn)水介質(zhì)旋流器的給料壓力，給料質(zhì)量和沉沙口直徑等操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及配套脫水設(shè)備弧形篩和煤泥離心機(jī)的工作制度，極大地改善了粗煤泥分級(jí)設(shè)備的分級(jí)效率，滿足了生產(chǎn)實(shí)際的需要。