3GDMC1000/720AI無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器在永龍選煤廠的應用

徐 州

(河南省正龍煤業(yè)有限公司 城郊選煤廠，河南 永城476600)

三門峽永龍精煤有限公司選煤廠(簡稱“永龍選煤廠”)隸屬于河南能源化工集團永煤公司，是一座設計能力為1.20 Mt/a的煉焦煤選煤廠，也是永煤公司在豫西地區(qū)的煤礦-選煤廠-焦化廠一體化產(chǎn)業(yè)建設項目之一。該選煤廠于2011年5月開工建設，2012年5月建成投產(chǎn)。原煤以不脫泥、不分級方式入選，選煤工藝為無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、浮選的聯(lián)合工藝。入選原煤主要來自龍王莊煤礦(屬于自有煤礦)，該煤礦位于豫西地區(qū)陜澠煤田，所產(chǎn)煤炭具有內(nèi)灰高、粒度細的特點。

為了滿足原煤高精度分選的要求，采用3GDMC1000/720AI無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器作為主選設備對原煤進行分選[1]。2012年6月試生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn):重介精煤產(chǎn)品質(zhì)量合格，矸石帶煤量較低，但中煤帶煤量偏高(均值為14.66%)。為此，對生產(chǎn)系統(tǒng)進行改進。多年的生產(chǎn)實踐表明：原煤分選的工藝指標優(yōu)于設計指標，不但能夠滿足焦化行業(yè)對主焦煤的質(zhì)量要求，而且可以提高產(chǎn)品附加值，符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益。

1 3GDMC1000/720AI無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器

1.1 結(jié)構與分選過程

3GDMC1000/720AI無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器由圓柱段、圓柱-圓錐段、分選室、給料管、潤濕管、入介管、溢流管、底流管等組成[2]，其結(jié)構如圖1所示。

圖1 3GDMC1000/720AI無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器結(jié)構示意圖

合格介質(zhì)從入介管以一定壓力沿切線方向進入旋流器一段，原煤從給料管沿軸向依靠重力進入設備內(nèi)部；在離心力作用下，高密度物料向旋流器器壁移動，并在外螺旋流的軸向速度作用下進入旋流器二段，在此進行下一步分選；低密度物料向空氣柱移動，并隨內(nèi)螺旋流通過位于中心底部的溢流管排出，經(jīng)過脫水、脫介等處理后成為精煤產(chǎn)品；隨高密度物料進入旋流器二段的是經(jīng)過濃縮的重介懸浮液，物料在旋流器二段的分選過程與通用兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器相同[3]。

1.2 技術特點

(1)原煤以不脫泥、不分級方式分選，采用單一的低密度懸浮液即可實現(xiàn)精煤、中煤和矸石的精確分離[4]，且各產(chǎn)品錯配率低，分選效果理想；同時，能夠簡化選煤工藝，減少基建投資，有利于實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)。

(2)原煤進入無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器后，可以實現(xiàn)>0.5 mm粒級矸石的首先分離，能夠減少對后續(xù)設備的磨損[5]。

(3)采用無壓給料方式，有利于提高入料上限，減少因原煤過度破碎產(chǎn)生的次生煤泥，并能減少后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的再次分選，有利于降低選煤成本[6]。

(4)單臺無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器即可滿足處理能力在2.40 Mt/a以下的生產(chǎn)系統(tǒng)要求，且配套的密度控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠程精確集中控制，有助于智能化選煤廠建設。

(5)分流的合格介質(zhì)中的粗煤泥采用小型兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，能夠?qū)崿F(xiàn)粗煤泥的精確分選，進而簡化工藝流程[7]。

1.3 技術參數(shù)

3GDMC1000/720AI無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的主要技術參數(shù)如下：

入料粒級/mm

<50

處理能力/(t·h-1)

170

一段直徑/mm

1 000

二段直徑/mm

720

入介壓力/MPa

>0.18

分選效率/%

93～98

2 存在問題與原因分析

2.1 存在問題

2012年6月試生產(chǎn)后，在對3GDMC1000/720AI無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器所產(chǎn)產(chǎn)品檢查時發(fā)現(xiàn)，精煤產(chǎn)品質(zhì)量合格，矸石帶煤量也處于較低水平，但中煤帶精煤量偏高。矸石帶煤量、中煤帶精煤量檢查結(jié)果見表1。

表1 矸石帶煤量、中煤帶精煤量檢查結(jié)果

注：中煤帶精煤量是指中煤產(chǎn)物中密度小于等于循環(huán)懸浮液密度物料的質(zhì)量百分比；矸石帶煤量是指矸石中密度≤1.80 g/cm3(無煙煤矸石中密度≤2.00 g/cm3)物料的質(zhì)量百分比[8]。

2.2 原因分析

(1)對原煤浮沉資料分析發(fā)現(xiàn)：當理論分選密度為1.40 g/cm3時，精煤理論產(chǎn)率為40.79%，灰分為8.51%，δ±0.1含量為41.76%，其屬于極難選煤；當理論分選密度為1.50 g/cm3時，精煤理論產(chǎn)率為55.64%，灰分為11.69%，δ±0.1含量為20.10%，其屬于較難選煤[9]?，F(xiàn)場生產(chǎn)要求精煤灰分為10.50%，對應的理論分選密度為1.45 g/cm3，推算的δ±0.1含量在30%左右，這就需要精準控制分選密度。

(2)原設計原煤進入無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選前的潤濕介質(zhì)為清水，且所需清水量較大。大量清水進入設備內(nèi)部后使實際分選密度低于設定分選密度，且旋流器一段的重介懸浮液不穩(wěn)定，導致分選密度波動較大，部分輕產(chǎn)物容易進入旋流器二段。

(3)配套礦井所采煤層為豫西地區(qū)典型的“三軟”煤層，所產(chǎn)原煤具有粒度細、易破碎的特點。由于短盤、推堆、上煤等環(huán)節(jié)的影響，產(chǎn)生了大量細粒煤(入選原煤中<1 mm粒級產(chǎn)率在50%以上)，這些細粒煤在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)成為煤泥，并有部分集聚在重介懸浮液中，導致合格介質(zhì)內(nèi)的磁性物含量低，重介懸浮液的流動性差，進而影響無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選精度。

3 改進措施與分選效果

(1)采用控制精度更高的清水添加閥門，減少閥門動作時間和生產(chǎn)過程中調(diào)整分選密度的操作。準確控制磁選精礦分流到原煤合格介質(zhì)桶和煤泥合格介質(zhì)桶的數(shù)量，杜絕多環(huán)節(jié)控制對分選密度的影響。

(2)將原煤分選前的潤濕介質(zhì)改為合格介質(zhì)(重介懸浮液)，提高無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器內(nèi)重介懸浮液的穩(wěn)定性。

(3)將原來的精煤脫介篩(弧形篩)篩孔尺寸由1 mm改為0.75 mm，以減少合格介質(zhì)內(nèi)的煤泥量。

(4)由于采用同一分選密度可以實現(xiàn)重介質(zhì)旋流器對<0.75 mm粗煤泥的精確分選，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，因此將精煤弧形篩的篩下水盡可能分流到煤泥合格介質(zhì)桶內(nèi)，進一步減少合格介質(zhì)內(nèi)的煤泥含量。

(5)確保電子密度控制儀、磁性物含量檢測儀測量準確，每班兩次對原煤分選合格介質(zhì)的密度進行檢測，保證磁性物含量在0.45 g/cm3左右，進而使分選密度處于穩(wěn)定狀態(tài)[10]。

在采取這些改進措施后，原煤分選合格介質(zhì)穩(wěn)定，無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的分選精度得到提高，其分選效果見表2。

表2 改進后的3GDMC1000/720AI無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選效果Table 2 Performance of the cyclone after renovation %

由表2可知：在改進措施實施后，中煤帶精煤量下降10.56個百分點，矸石帶煤量基本沒有變化。該選煤廠洗選能力為1.20 Mt/a，重介精煤占洗選精煤的比例為50%，在中煤帶精煤量下降10.56個百分點的同時重介精煤產(chǎn)率提高0.84個百分點，而洗選精煤產(chǎn)率提高0.20個百分點，故每年可多回收精煤2 400 t，這對促進選煤廠經(jīng)濟效益的提升和保護寶貴的主焦煤資源有著重要的意義。

4 結(jié)語

永龍選煤廠的生產(chǎn)實踐表明：在不脫泥、不分級的條件下，合理控制生產(chǎn)條件，采用無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器可以實現(xiàn)內(nèi)灰高、粒度細、細粒含量高的原煤的有效分選，不但可為選煤企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益，而且能為這類原煤的高效分選積累寶貴經(jīng)驗。