董永杰

（山西省太原市古交市西曲礦選煤廠， 山西 太原 030200）

引言

據(jù)相關(guān)資料顯示，我國(guó)的煤炭產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)步提升，2020 年，煤炭產(chǎn)量達(dá)到了38.4 億t，同比增長(zhǎng)0.9%。選煤廠在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，主要是對(duì)煤炭進(jìn)行分選，去除煤炭中的礦物雜質(zhì)，將煤炭分為不同規(guī)格和不同尺寸的產(chǎn)品，用于不同領(lǐng)域和行業(yè)。如常見的細(xì)碎的煤炭主要用于火力發(fā)電以及工業(yè)油的冶煉；塊狀的煤炭用于農(nóng)村日常家用；大塊的煤炭屬于精煤，主要是運(yùn)輸?shù)狡渌》輵?yīng)用于其他領(lǐng)域。選煤廠分選的主要是精煤和塊煤，以及中煤和煤泥等一些附加的分選物料[1-3]。目前，西曲礦采用的選煤分選工藝為：從煤礦井下輸送出來的原煤，由帶式輸送機(jī)輸送到準(zhǔn)備車間，通過采用尺寸為1.5 mm 的簡(jiǎn)單脫泥處理，進(jìn)入到旋流分選器中進(jìn)行分選，煤泥主要采用浮選和加壓過濾的方式進(jìn)行回收，脫泥篩下面的煤泥水在經(jīng)過濃縮分級(jí)后，進(jìn)入TBS 分選機(jī)進(jìn)行分選處理，最終得到三種產(chǎn)品，即精煤、中煤和矸石。

傳統(tǒng)的選煤廠分選系統(tǒng)在煤炭的分選上普遍存在分選物料不均勻、精煤混料嚴(yán)重等問題，導(dǎo)致分選不徹底、不達(dá)標(biāo)，很難滿足煤炭精度的要求。為此本文通過對(duì)傳統(tǒng)選煤廠分選系統(tǒng)的特點(diǎn)和存在的主要問題進(jìn)行分析，對(duì)選煤廠分選系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造。改造后的分選系統(tǒng)在原煤的處理能力上得到提高，有利于促進(jìn)煤礦企業(yè)更好更快發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 選煤廠分選系統(tǒng)存在的問題

選煤廠現(xiàn)有洗選工藝為：預(yù)先脫泥→三產(chǎn)品重介旋流器→TBS 分選→浮選系統(tǒng)。

在工業(yè)選煤生產(chǎn)過程中，原煤入洗量決定著一個(gè)洗選工程的經(jīng)濟(jì)效益，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)設(shè)備都設(shè)定了不均衡系數(shù)，不均衡系數(shù)設(shè)定都有一定的額定處理能力，包括洗選設(shè)備和運(yùn)輸轉(zhuǎn)載設(shè)備等，每個(gè)系統(tǒng)的不均衡系數(shù)之間不匹配就會(huì)相互制約額定處理量。西曲選煤廠現(xiàn)有的影響工藝設(shè)備不均衡系數(shù)的矛盾主要體現(xiàn)在轉(zhuǎn)載運(yùn)輸和末煤處理設(shè)備，運(yùn)輸和末煤處理設(shè)備是鏈接各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，每一臺(tái)設(shè)備的處理能力都是決定整個(gè)工藝處理量的關(guān)鍵，西曲選煤廠現(xiàn)有運(yùn)輸和末煤處理設(shè)備的設(shè)計(jì)能力由于原煤性質(zhì)的變化，不能適應(yīng)現(xiàn)有的工藝生產(chǎn)需要，制約了系統(tǒng)入洗原煤的處理能力，直接導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益降低。

現(xiàn)有選型無壓三產(chǎn)品重介旋流器額定處理能力為840 t/h，原設(shè)計(jì)系統(tǒng)原煤處理量700～750 t/h，現(xiàn)因礦井原煤煤質(zhì)頻繁變化，原煤中矸石和末煤含量出現(xiàn)無規(guī)則變化。煤質(zhì)正常情況下，矸石含量18%、末煤含量（原生煤泥和次生煤泥）25%。煤質(zhì)變化時(shí)，矸石含量高達(dá)40%、末煤含量（-0.5 mm)最高達(dá)到35%。在末煤含量高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)-0.045 mm 粒度級(jí)含量較高的現(xiàn)象，主要制約末煤回收系統(tǒng)中浮選機(jī)的回收效果，會(huì)出現(xiàn)藥劑耗量急劇升高的現(xiàn)象。

TBS 分選機(jī)是根據(jù)不同的顆粒密度和粒度在同一個(gè)流體分布中沉降速度不同的原理，將不同粒度和密度的物料進(jìn)行分選。當(dāng)提供一種上升流體的速度，高密度、粗粒度的顆粒有較大的沉降速度，低密度、細(xì)粒度的沉降速度相對(duì)比較小，高密度、粗粒度的物料將會(huì)沉降，低密度、細(xì)粒度的物料將會(huì)上浮，從而實(shí)現(xiàn)不同物料按照分組粒度和密度進(jìn)行分選沉降。

TBS 分選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如下頁圖1 所示，TBS分選系統(tǒng)主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、擾動(dòng)板和上升流供水管等部分組成。采用TBS 分選系統(tǒng)，入料從槽體內(nèi)的上端沿著切線進(jìn)料，上升的水流按照一定的壓力和流量從槽底部進(jìn)入，入料和上升水流在分選干擾床內(nèi)部產(chǎn)生干擾沉降床層，將原本懸浮于干擾床層的顆粒形成一種分選介質(zhì)。分選顆粒在TBS 槽體內(nèi)部一邊做沉降運(yùn)動(dòng)，一邊隨著內(nèi)部介質(zhì)進(jìn)行分選，密度小的物料上浮到溢流槽內(nèi)部，同時(shí)從溢流槽內(nèi)排出，密度小的顆粒進(jìn)入擾動(dòng)板，隨后流入到排矸閥中，通過排料閥排出，成為尾礦。

圖1 TBS 分選機(jī)結(jié)構(gòu)組成圖

目前該選煤廠主要采用重介和粗煤泥分選、浮選的聯(lián)合工藝流程進(jìn)行選煤，采用傳統(tǒng)的選煤技術(shù)，煤泥分選效率不高，可采煤回收率比較低，精煤的精度不夠。選煤廠分選系統(tǒng)原理圖如圖2 所示。

圖2 選煤廠分選系統(tǒng)原理圖

綜上，目前選煤廠分選系統(tǒng)存在的主要問題有：煤質(zhì)不好，較重的介質(zhì)分選效果比較差，原煤中的煤質(zhì)變差，主要產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)比較大，產(chǎn)品指標(biāo)達(dá)不到要求。煤泥量比較大，介質(zhì)損耗比較大。原煤的質(zhì)量波動(dòng)比較大，煤泥水系統(tǒng)的流量和濃度常常會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致磁鐵礦粉回收比較困難，生產(chǎn)成本較高。

2 選煤廠重介質(zhì)旋流器的優(yōu)化改造

本文提出的重介質(zhì)旋流器是作為煤礦選煤系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，運(yùn)行效率將會(huì)直接決定選煤工藝的順利執(zhí)行。重介質(zhì)旋流器是一種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，沒有運(yùn)動(dòng)部件的一種選煤設(shè)備，由于本身在分選過程中沒有任何運(yùn)動(dòng)部件，因此，重介質(zhì)旋流器在實(shí)際分選過程中主要是靠自身的結(jié)構(gòu)以及外部的操作，達(dá)到最佳分選效果。對(duì)重介質(zhì)旋流器的改造優(yōu)化就需要從結(jié)構(gòu)參數(shù)和外部操作方面入手，對(duì)重介質(zhì)旋流器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的靈活配合，改善分選效果，提高分選的效率，從而降低精煤和中煤的損失，提高重介質(zhì)旋流器的分選效率。通過對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提出了一種可以實(shí)現(xiàn)有壓給料的雙椎體重介質(zhì)旋流器，在其中一小段有一個(gè)10°的錐角，可以實(shí)現(xiàn)更好地流動(dòng)，提高了最終重介質(zhì)旋流器末端的分選效果。采用雙椎體型的重介質(zhì)旋流器，對(duì)入料口、溢流口和連接部分都進(jìn)行了參數(shù)調(diào)整，并且對(duì)二級(jí)流動(dòng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。采用錐角結(jié)構(gòu)也使重介質(zhì)旋流器礦粒旋轉(zhuǎn)半徑減小，通過改造后的重介質(zhì)旋流器內(nèi)部的浮液切向速度，比傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)旋流器要高，加大了礦粒的受力面積，最終分選效率和分選的密度提高了大約18%，分選后的原煤精度提高32%，很好地解決了傳統(tǒng)選煤廠分選系統(tǒng)存在的分選精度低的問題。

3 選煤廠粗煤泥水分選系統(tǒng)優(yōu)化改造

目前原煤泥水處理系統(tǒng)是選用兩臺(tái)GPJ-120 型加壓過濾機(jī)處理浮選尾煤泥，加壓過濾機(jī)的過濾液最終進(jìn)入到尾部濃縮機(jī)中進(jìn)行濃縮，過程相對(duì)比較復(fù)雜。目前煤泥水處理系統(tǒng)主要面臨的問題，一是原煤泥水系統(tǒng)負(fù)載過大，粗煤泥的分選機(jī)、浮選機(jī)的過濾分選能力不足；二是煤泥水系統(tǒng)的質(zhì)量影響最終的入選量和產(chǎn)品的質(zhì)量。在孟家窯煤礦選煤廠分選系統(tǒng)中，大量的細(xì)煤泥進(jìn)入到主洗選系統(tǒng)中，影響旋流器的正常分選以及分選的精度。

經(jīng)過對(duì)煤泥水分選系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，將傳統(tǒng)的原煤處理量由最初的650 t/h 提高到了750 t/h，浮煤精產(chǎn)率由最初的73.25%提高到目前的77.68%，粗精煤產(chǎn)率從最初的75.25%提高到現(xiàn)在的78.39%，介質(zhì)損耗從最初的1.82 降低到1.62。通過煤泥水分選系統(tǒng)改造，原煤的處理能力、精煤的質(zhì)量以及產(chǎn)率均得到提高，同時(shí)，生產(chǎn)消耗減小，取得了良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

4 結(jié)語

隨著煤礦開采量的逐年增加，原煤的分選成為當(dāng)前原煤處理中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。本文通過對(duì)選煤廠分選系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析，并對(duì)選煤廠TBS 分選系統(tǒng)重介質(zhì)旋流器和煤泥水分選系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，改造后的重介質(zhì)旋流器性能更好，分選的效率和質(zhì)量均得到一定程度的提高。煤泥水分選系統(tǒng)改造效果良好，分選精度、精煤產(chǎn)率提高，生產(chǎn)成本降低，企業(yè)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。