基于射流原理的風力射流乳化器在渦北選煤廠的應用實踐

鄧建軍，郭崇濤，王傳真

(1.中國礦業(yè)大學 化工學院，江蘇 徐州 221000；2.淮北礦業(yè)集團 渦北選煤廠，安徽 淮北 235000)

基于射流原理的風力射流乳化器在渦北選煤廠的應用實踐

鄧建軍1，郭崇濤2，王傳真1

(1.中國礦業(yè)大學 化工學院，江蘇 徐州 221000；2.淮北礦業(yè)集團 渦北選煤廠，安徽 淮北 235000)

針對渦北選煤廠浮選生產(chǎn)中礦漿準備器霧化效果不佳的問題，通過采用基于射流原理的風力射流乳化器，并對礦漿準備器的結(jié)構(gòu)進行相應改造，從而提高了霧化效果，降低了浮選油耗，改善了浮選效果。

浮選；礦漿準備；風力乳化器；浮選油耗；浮選效果

目前，國內(nèi)選煤廠大多采用泡沫浮選工藝來處理細粒(<0.5 mm)煤泥，主要采用的設備是浮選機或浮選柱[1-4]。在浮選工藝中，礦漿預處理作業(yè)是浮選工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不僅對浮選過程的好壞起到重要影響，同時還關(guān)系到浮選藥劑消耗量，對浮選生產(chǎn)成本與浮選精煤產(chǎn)率均起到較大影響[5-9]。

1 概述

渦北選煤廠隸屬于淮北礦業(yè)集團公司，是一座設計能力為12.00 Mt/a的大型礦區(qū)型選煤廠。該廠分兩期建設，已投產(chǎn)的一期工程年入選原煤6.00 Mt，采用無壓三產(chǎn)品重介旋流器+機械攪拌式浮選機生產(chǎn)工藝。但在實際生產(chǎn)中，浮選作業(yè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了礦漿準備器進油不暢、霧化效果不好等問題，嚴重影響選煤廠生產(chǎn)的連續(xù)性和浮選工藝各項指標。針對該問題，渦北選煤廠在礦漿預處理環(huán)節(jié)采用了基于射流原理的風力乳化器，實際應用表明，該乳化器不但動力消耗低，而且霧化效果好。

2 存在問題及原因分析

渦北選煤廠采用不脫泥直接浮選工藝，具體工藝流程圖如圖1所示，浮選系統(tǒng)主要設備及型號規(guī)格見表1。生產(chǎn)中，末精煤弧形篩和高頻篩的篩下物進入φ30 m的濃縮機，濃縮機底流進入礦漿準備器，與浮選藥劑充分混合后，進入浮選機。

圖1 浮選系統(tǒng)工藝流程圖

2.1 存在問題

在實際生產(chǎn)過程中，渦北洗煤廠礦漿準備器存在進油不暢、霧化效果不佳等問題，甚至出現(xiàn)礦漿準備器沒有霧化效果的狀況，嚴重影響浮選操作，制約了油耗的降低和浮選效果的提高。

改造前浮選月度生產(chǎn)情況統(tǒng)計表見表2，從該表中可以看出，浮選油耗在0.30 kg/t左右，浮精合格率僅為32%，浮選精煤產(chǎn)率約為60 %。

由于霧化效果不佳造成的浮選油耗較高，不僅造成藥劑的嚴重浪費，并且使得浮選生產(chǎn)效果波動較大，同時多余的浮選藥劑在系統(tǒng)積聚后，不利于生產(chǎn)系統(tǒng)的連續(xù)性。因此，徹底解決礦漿準備器霧化效果較差問題是十分必要的。

2.2 原因分析

經(jīng)過深入分析發(fā)現(xiàn)，造成礦漿準備器霧化效果不佳的根本原因是部分空氣隨輸油管進入礦漿準備器內(nèi)，并在其內(nèi)部的豎管中逐漸集聚，形成“氣阻”，由于現(xiàn)用浮選輸油系統(tǒng)落差偏小，使得浮選藥劑進入礦漿準備器時的壓力不足，流速過慢，無法沖破“氣阻”， 進而造成進油不暢，甚至油管堵塞，嚴重阻礙油劑與起霧盤接觸，從而喪失了霧化效果。輸油管越長，管阻越大，現(xiàn)象越嚴重。

表1 浮選系統(tǒng)主要設備明細表

表2 改造前浮選月度生產(chǎn)情況統(tǒng)計表

3 改造方案

3.1 增設風力射流乳化器

由于原礦漿準備器霧化系統(tǒng)中浮選藥劑無法克服阻力到達起霧裝置，故可采取引入外力方式促進藥劑霧化。由于高壓風源在選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)中較為豐富，故考慮采用基于射流原理的風力乳化裝置。

風力射流乳化器(圖2)主要由進油管、進氣管、油氣負壓混合區(qū)、出油管等組成。其工作原理為：高壓風從出氣孔高速噴出，在負壓混合區(qū)內(nèi)形成高度負壓，浮選油劑被吸入并卷裹到射流中，受風力的強力沖擊和剪切作用，分散成微小油滴，最后從出油管噴出。

根據(jù)前人關(guān)于射流方面的研究可知，在一定范圍內(nèi)，進氣管的壓力越大，射流的速度越大，負壓混合區(qū)的負壓也越大，形成的對藥劑的抽吸作用越激烈，從而可將藥劑快速吸入，并劇烈剪切粉碎成微小液滴，進而達到預分散效果。因此生產(chǎn)過程中，只需通過調(diào)整風壓即可控制霧化效果[10-11]。

圖2 風力射流乳化器結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 礦漿準備器內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造

為實現(xiàn)風力射流乳化器效果最佳，需對礦漿準備器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行配套改造。

圖3所示為礦漿準備器改造示意圖，具體內(nèi)容是：首先，將原礦漿準備器的進油管改為風力乳化助力器的進氣管；其次，對礦漿準備器的回油管進行改造，將回油管改造成為助力器儲油區(qū)的進油管；最后，將助力器的出油管與通往霧化盤的管道連接好，用普通六分管取代原礦漿準備器的油嘴，進行霧化試驗。

圖3 礦漿準備器改造示意圖

4 改造效果

4.1 起霧效果

圖4所示為改造前后礦漿準備器起霧效果對比圖。由圖4(a)可以看出，改造前，起霧效果較弱；圖4(b)顯示，改造后起霧效果顯著改善，霧化油滴充滿整個礦漿準備器。

(a) 改造前 (b) 改造后

4.2 浮選油耗與浮選效果

表3所示為改造后該選煤廠浮選月度生產(chǎn)情況統(tǒng)計結(jié)果。對比表3可知，改造后浮選油耗下降約30個百分點，浮選精煤產(chǎn)率上升約20個百分點，浮選精煤產(chǎn)量也有一定提高，有利于產(chǎn)量最大化。

表3 改造后浮選月度生產(chǎn)情況統(tǒng)計結(jié)果

4.3 效益分析

渦北選煤廠目前的年處理量為6.00 Mt，藥劑耗量降低0.17 kg/t，藥劑按照0.60萬元/t計算，則每年可節(jié)約藥劑費用360萬元。

綜上可知，風力射流乳化器在渦北選煤廠浮選生產(chǎn)取得了良好的應用，不僅顯著改善了霧化效果，保障了浮選生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行，并且大大降低了浮選藥劑消耗，提高了浮選效果，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

[1] 呂一波,李 勃. 浮選藥劑射流乳化參數(shù)的試驗研究[J]. 選煤技術(shù), 2009(6): 6-9.

[2] 石建光, 李家壕.煤礦末煤重介分選工業(yè)試驗與分析[J]. 神華科技, 2012(3): 30-32.

[3] 延云生,劉德華. 利用高壓水射流多功能清洗機清理儲煤倉[J]. 選煤技術(shù), 2003(1): 26-27.

[4] 王永君,劉文禮, 符東旭,等.噴射技術(shù)乳化浮選藥劑的規(guī)律研究[J]. 選煤技術(shù), 2008(4): 32-34.

[5] 陸芳琴, 劉令云,劉文禮.射流乳化后浮選藥劑破乳情況研究[J]. 選煤技術(shù), 2012(1): 5-7.

[6] 洪美玲,陳 飛.渦北選煤廠采用二次浮選工藝的改造實踐[J]. 煤炭加工與綜合利用, 2016(3): 39-40,43.

[7] 陳 飛,洪美玲.渦北選煤廠粗煤泥回收工藝優(yōu)化研究[J]. 煤炭加工與綜合利用, 2015(7): 67-69.

[8] 蔣國興.渦北選煤廠煤泥水處理過程影響因素研究[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟, 2015(12): 186,190.

[9] 蔣 淦.渦北選煤廠重介中煤灰分偏低的解決方案[J]. 選煤技術(shù), 2014(1): 81-83.

[10] 劉炯天.旋流-靜態(tài)微泡柱分選方法及應用(之三):射流微泡與管流礦化的研究[J]. 選煤技術(shù), 2000(3): 1-4.

[11] 安彩紅, 楊宏麗, 董連平,等.旋流-射流分選充氣器充氣性能的試驗研究[J]. 選煤技術(shù), 2009(3): 1-3.

Application of the pneumatic emulsifier working on getting principle at Guobei Coal Preparation Plant

DENG Jian-jun1, GUO Chong-tao2, WANG Chuan-zhen1

(1. School of Chemical Engineering & Technology, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221000, China; 2. Guobei Coal Preparation Plant, Huaibei Mining Group, Huaibei, Anhui 235000, China)

Because of the poor atomizing performance of the pulp pre-processor originally used in flotation circuit, work is made on the development of a pneumatic emulsifier based on get principle and the according reform of the structural design of the pulp pre-processor. The use of the new emulsifier has led to match better atomization effect, reduced consumption of flotation agents and improved flotation performance.

flotation; pulp preprocessing; pneumatic emulsifier; consumption of flotation agent; flotation performance

1001-3571(2016)05-0063-04

TD943

B

2016-09-11

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.017

鄧建軍(1973—), 男, 江西省樂安縣人,副教授, 從事礦物加工工程的教學與研究工作。

E-mail：djjlc@163.com Tel：0516-83883530

鄧建軍，郭崇濤，王傳真.基于射流原理的風力射流乳化器在渦北選煤廠的應用實踐[J]. 選煤技術(shù)，2016(5)：63-66.