許慧林，程 開，王占富，程會(huì)朝，李紅旗，高 航，劉鋼槍，史英祥，衛(wèi)中寬

(中煤(天津)地下工程智能研究院有限公司，天津 300100)

1 燕家河選煤廠簡介

燕家河選煤廠位于陜西省咸陽市旬邑縣，是一座年入洗能力300 萬t的礦井型動(dòng)力煤選煤廠。選煤工藝為200～50 mm 塊煤經(jīng)TDS干選機(jī)排矸或重介淺槽排矸，50 mm以下末煤進(jìn)入三產(chǎn)品重介旋流器分選，煤泥水采用二段浮選工藝，浮選精煤采用加壓過濾機(jī)脫水回收，煤泥濃縮壓濾回收。

燕家河選煤廠在生產(chǎn)過程中，每年要排放出幾十萬噸煤泥和煤矸石，需要占用大量土地，為了節(jié)約能源，減少對(duì)環(huán)境的污染和破壞，選煤廠投資建成了現(xiàn)代化的煤矸石制磚廠，將生產(chǎn)過程中的廢棄物——煤泥和煤矸石作為制磚原料加以利用。

2 傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器存在的問題及原因分析

2.1 存在的問題

選煤廠原煤經(jīng)過傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器分選，生產(chǎn)出精煤、中煤、矸石3種產(chǎn)品。由于礦井生產(chǎn)出原煤質(zhì)量不穩(wěn)定，當(dāng)中煤和矸石產(chǎn)品比例變化太大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)中煤帶矸石或者矸石帶中煤現(xiàn)象。

煤泥和煤矸石制磚一般要求原料的發(fā)熱量為2.090 MJ/kg以下，發(fā)熱量過高將給制磚生產(chǎn)(尤其是焙燒)帶來困難。燕家河選煤廠在生產(chǎn)過程中，采用傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器分選，偶爾會(huì)出現(xiàn)矸石帶煤現(xiàn)象，矸石發(fā)熱量過高，無法滿足作為制磚原料的要求。

2.2 原因分析

傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器(無壓)外形圖如圖1所示，控制系統(tǒng)如圖2所示。它是以磁鐵礦粉作為介質(zhì)，在離心力的作用下實(shí)現(xiàn)精煤、中煤、矸石分離，一般由兩段旋流器串聯(lián)而成，第一段外形為圓筒形，第二段外形為圓錐形。第一段底流口排出的中煤和矸石，經(jīng)過一二段的連通管進(jìn)入第二段，中煤從旋流器二段溢流口排出，矸石在離心力作用下經(jīng)二段底流口排出。

圖1 傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器(無壓)外形

圖2 傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器(無壓)控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器二段密度是經(jīng)一段旋流器分選后流入二段的。密度不可以調(diào)整，煤質(zhì)變化時(shí)容易產(chǎn)生中煤帶矸石或者矸石帶煤問題。傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器二段密度在線調(diào)節(jié)是困擾重介選煤生產(chǎn)的難題，目前國內(nèi)選煤廠多采用調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)解決二段密度調(diào)節(jié)問題。調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)一般包括：二段錐體角度、二段底流口大小、二段溢流管的插入深度。但是，調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)一般必須在停車狀態(tài)下完成，往往造成調(diào)節(jié)滯后，煤質(zhì)變化時(shí)不能及時(shí)調(diào)整。

3 可在線調(diào)整二段分選密度的高精度三產(chǎn)品重介旋流器

為了減少矸石帶煤量，降低矸石發(fā)熱量，選煤廠選用了1臺(tái)中煤天津設(shè)計(jì)公司研發(fā)的ZGX1300/920-W高精度三產(chǎn)品重介旋流器(無壓)的二段部分。高精度三產(chǎn)品重介旋流器(無壓)外形圖如圖3所示，控制系統(tǒng)如圖4所示。

圖3 高精度三產(chǎn)品重介旋流器(無壓)外形

圖4 高精度三產(chǎn)品重介旋流器(無壓)控制系統(tǒng)

高精度三產(chǎn)品重介旋流器相較傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器，通過在二段旋流器筒體上增設(shè)1個(gè)供介口，將來自中煤、矸石脫介篩的合格介質(zhì)引入，形成1個(gè)小的二段供介內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，來解決傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器二段密度在線調(diào)節(jié)問題，通過調(diào)整中煤篩下分流閥和矸石篩下分流閥開度，調(diào)整二段介質(zhì)密度。

4 高精度三產(chǎn)品重介旋流器控制系統(tǒng)的主要功能

(1)監(jiān)測(cè)旋流器一段入料密度、壓力、磁性物含量。

(2)監(jiān)測(cè)旋流器二段入料密度、壓力。

(3)監(jiān)測(cè)旋流器一段和二段入料合格介質(zhì)桶液位。

(4)自動(dòng)調(diào)整旋流器一段和二段分選壓力，而且二段分選壓力隨一段分選壓力變化而變化。

(5)通過控制旋流器一段加介泵和加介閥、一段合格介質(zhì)桶補(bǔ)水閥(桶上補(bǔ)水和合格介質(zhì)泵入口補(bǔ)水)、精煤篩下分流閥，控制旋流器一段入料密度。

(6)通過調(diào)整中煤脫介篩下分流閥和矸石脫介篩下分流閥，控制旋流器二段入料密度。

(7)通過調(diào)整精煤脫篩下分流閥，控制一段合格介質(zhì)桶內(nèi)磁性物含量。

(8)控制旋流器一段合格介質(zhì)泵啟停和頻率、鼓風(fēng)閥開關(guān)。

(9)控制旋流器二段合格介質(zhì)泵啟停和頻率、二段合格介質(zhì)桶上攪拌電機(jī)啟停、二段合格介質(zhì)桶放料閥門打開和關(guān)閉。

(10)二段合格介質(zhì)泵出口壓力大于旋流器二段壓力，控制系統(tǒng)自動(dòng)打開二段旋流器入料氣動(dòng)閥門；二段合格介質(zhì)泵出口壓力比旋流器二段壓力低0.04 MPa，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉二段旋流器入料氣動(dòng)閥門，防止二段旋流器中的物料回流到二段合格介質(zhì)泵，堵塞二段合格介質(zhì)泵出口管路。

5 現(xiàn)場調(diào)試過程中遇到的問題和解決辦法

(1)二段密控合格介質(zhì)桶體積太大，桶內(nèi)介質(zhì)密度高、沉淀速度快。二段介質(zhì)桶的溢流大部分都是水，導(dǎo)致二段介質(zhì)桶內(nèi)密度越來越高；一段介質(zhì)桶內(nèi)加介后，介質(zhì)通過旋流器最終都滯留在二段介質(zhì)桶內(nèi)了，旋流器一段介質(zhì)密度無法提高。

解決辦法：① 減小二段合格介質(zhì)桶的體積；② 增大二段合格介質(zhì)泵頻率，增大介質(zhì)循環(huán)量；③ 二段合格介質(zhì)桶增加1臺(tái)攪拌電機(jī)；④ 二段合格介質(zhì)泵出口管路增加1根返回到二段合介桶的回流管。

(2)增大二段合格介質(zhì)泵的頻率到50 HZ后，精煤篩上出現(xiàn)矸石。增大二段合格介質(zhì)泵的頻率后，精煤篩上出現(xiàn)矸石。分析原因是二段旋流器內(nèi)物料壓力遠(yuǎn)大于一段旋流器內(nèi)物料壓力，阻礙了一段旋流器內(nèi)物料進(jìn)入二段旋流器，破壞了旋流器內(nèi)的物料分選。

解決辦法：① 二段合格介質(zhì)泵出口管路增加1根到二段合格介質(zhì)桶的回流管，回流管上安裝閥門，通過調(diào)整閥門開度，控制二段合介泵的出口管路壓力，使其和原來二段旋流器內(nèi)的壓力基本一致；② 調(diào)整二段合格介質(zhì)泵的頻率，控制二段合格介質(zhì)泵的出口管路壓力。

(3)矸石篩下分流閥損壞。二段密控的矸石篩下分流閥是電動(dòng)閥門，在管路上垂直向下安裝。矸石密度高，在管內(nèi)沉淀，關(guān)閥門時(shí)，閥門無法關(guān)到位，矸石分流閥一直關(guān)閉，閥門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)過扭矩保護(hù)未起作用，導(dǎo)致閥門損壞。

解決辦法：閥門水平安裝(也可以設(shè)計(jì)成分流箱)。

6 高精度三產(chǎn)品重介旋流器的使用效果

高精度三產(chǎn)品重介旋流器自2021年9月在燕家河煤礦選煤廠投入使用，生產(chǎn)應(yīng)用表明：中煤產(chǎn)品和矸石產(chǎn)品指標(biāo)得到有效保證，矸石帶煤量明顯降低。傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器和高精度三產(chǎn)品重介旋流器使用效果對(duì)比見表1、表2。

表1 傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器使用效果

表2 高精度三產(chǎn)品重介旋流器使用效果

7 結(jié) 語

高精度三產(chǎn)品重介旋流器實(shí)現(xiàn)了旋流器一段和二段入料密度和壓力的在線調(diào)整，解決了傳統(tǒng)三產(chǎn)品重介旋流器矸石帶煤和中煤帶矸石的問題，提高了三產(chǎn)品重介旋流器的產(chǎn)品指標(biāo)，提高了選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益，無需更換旋流器二段底流口，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)了選煤廠自動(dòng)化和智能化的發(fā)展。