耿大將

(山東新巨龍能源有限責任公司，山東 菏澤 274000)

濟陽選煤廠是山東能源新礦集團濟陽煤礦配套的礦井型煉焦煤選煤廠，年處理能力90萬t；洗選工藝為：原煤不脫泥入選，小于50 mm級采用無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，0.3～0.75 mm級采用FBS分選，小于0.3 mm級采用浮選柱分選，浮選精礦和尾礦利用壓濾機脫水處理。由于受煤質(zhì)、工藝和設備等諸多因素的影響，濟陽選煤廠的矸石帶煤率為4.16%，存在煤炭資源的嚴重浪費現(xiàn)象。

1 存在的問題

1.1 煤質(zhì)分析

濟陽選煤廠重介質(zhì)系統(tǒng)為單系統(tǒng)，采用1臺無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器入洗濟陽煤礦開采的一層煤。根據(jù)濟陽煤礦礦井開拓方案計劃，2017年10月之后，礦井主要開采七層煤，一層煤進行配比開采。濟陽選煤廠入洗原煤浮沉資料見表1。

表1 濟陽選煤廠50～0.5 mm原煤浮沉資料

從表1可以看出，小于1.4 g/cm3密度級累計產(chǎn)率為33.89%，1.4～1.8 g/cm3密度級累計產(chǎn)率為20.82%，大于1.8 g/cm3密度級累計產(chǎn)率為45.29%。中煤和矸石合計產(chǎn)率為66.11%，這說明對于重介質(zhì)旋流器來說，二段旋流器的入料量占比較大，負荷壓力較大，進而會影響二段旋流器的分選效果。

根據(jù)入洗原煤浮沉數(shù)據(jù)，繪制可選性曲線，如圖1所示。

圖1 入洗原煤可選性曲線

濟陽選煤廠主要生產(chǎn)灰分為10.5%的煉焦煤產(chǎn)品。從圖1可以看出，精煤灰分為10.5%時，理論分選密度為1.41 g/cm3，分選密度臨近物含量，即δ±0.1含量為33%，判定為難選煤種。

1.2 設備分析

無壓三產(chǎn)品旋流器作為選煤廠主選設備，具有自動化程度高、分選精度好等優(yōu)點[1-3]，同時也存在影響因素復雜、旋流器二段生產(chǎn)過程不易調(diào)整的缺點。濟陽選煤廠入洗原煤中原生煤泥含量較高，達18.61%，由于工藝系統(tǒng)為不脫泥入選，易造成合格介質(zhì)中煤泥含量超標，合格介質(zhì)“虛密度”現(xiàn)象嚴重等問題，二段“虛密度”尤為突出。同時三產(chǎn)品旋流器二段密度不可調(diào)，“虛密度”的存在無形中降低了二段實際分選密度。另外，占比66.11%的中煤和矸石，增加了二段物料層厚度，導致中煤和矸石分層阻力加大，分層速度降低，錯配物增加，嚴重影響了二段分選效果。中煤和矸石在二段旋流器中不能得到有效分選，矸石帶煤損失高達4.16%。

為了提高二段旋流器的分選效果，將矸石帶煤率降至1.00%以下，需要對無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的結(jié)構參數(shù)進行重新優(yōu)化設計。

2 3-JHC G型旋流器性能優(yōu)勢

針對濟陽選煤廠入洗原煤煤質(zhì)特點，為了降低矸石帶煤率，需要提高二段旋流器的分選效果。濟陽選煤廠邀請煙臺金華選煤工程有限公司進行技術診斷，并根據(jù)煤質(zhì)特點設計了3-JHC G型三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器。改造前后主要參數(shù)對比見表2。新型旋流器的主要性能優(yōu)勢為：

表2 旋流器改造前后主要參數(shù)對比

(1)提高入料壓力。旋流器的分選主要靠離心力、重力等相互作用，旋流器的入料壓力越高，其內(nèi)部離心力場越強，分選效果就越好[4]。為了提高二段旋流器入料壓力，增加入料合格介質(zhì)管路的直徑，同時將一段旋流器長度由4 200 mm縮短至3 100 mm，減小壓力在一段旋流器內(nèi)部的損失，進而提高二段旋流器入料壓力。

(2)延長分選時間。二段旋流器分選時間越長，中煤和矸石越能夠得到高效分離。增加二段旋流器長度是有效延長二段旋流器分選時間的最佳方式。3-JHC G型旋流器將二段旋流器長度由2 400 mm延長至2 500 mm，圓柱體長度由600 mm增加至700 mm。

(3)增加濃縮效果。合格介質(zhì)中的高煤泥含量造成二段虛密度，進而影響二段實際分選密度。將二段旋流器由傾斜10°放置優(yōu)化為水平放置，增加二段旋流器中介質(zhì)的濃縮效果，減小虛密度影響。

(4)增加預分選流程。在一段旋流器入料錐體內(nèi)增加潤濕管，分流合格介質(zhì)沿切線方向進入入料錐體，既能夠起到潤濕原煤的作用，增加原煤的松透性，還能進行入料原煤的預分選，提高旋流器分選效果。

(5)凈化煤泥含量。在中煤和矸石合格介質(zhì)段分別增加分流閥，通過分流，不斷去除系統(tǒng)內(nèi)殘留的煤泥，凈化合格介質(zhì)，通?？刂泼耗嗪吭?5～35%。

3 應用效果

3.1 工藝效果分析

3-JHC G型三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器投入運行后，為對旋流器改造前后工藝效果進行對比分析，對旋流器進行了單機檢查，并繪制分配曲線，如圖2所示。

圖2 3-JHC G型三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分配曲線

從圖2可以看出，一段旋流器可能偏差E值為0.03 g/cm3，二段旋流器可能偏差E值為0.06 g/cm3，均達到合格指標(合格指標范圍：0.02～0.06 g/cm3)，工藝效果較好。

對精煤、中煤和矸石各產(chǎn)品進行浮沉實驗，得出改造前、后工藝指標對比數(shù)據(jù)，見表3。

表3 改造前后工藝指標對比

從表3可以看出，精煤中小于1.4 g/cm3含量提高6.76%，中煤中小于1.4g/cm3含量降低4.07%，說明一段旋流器的分選精度得到了提高。矸石帶煤降低3.23%，矸石發(fā)熱量降低785.84 kJ/kg，說明矸石跑煤得到了有效控制。總體表明，改造后的旋流器分選精度提高，分選效果明顯改善。

3.2 經(jīng)濟效益分析

3-JHC G型三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器投入使用后，中煤中小于1.4 g/cm3含量降低4.07%，每年增加精煤產(chǎn)量獲得的經(jīng)濟效益為545萬元。矸石帶煤率降至0.93%，降幅3.23%，每年增加中煤產(chǎn)量獲得的經(jīng)濟效益為315萬元。

4 結(jié) 語

三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器作為重介質(zhì)系統(tǒng)的主要分選設備，其分選效果的好壞直接影響到煤炭資源能不能得到有效回收和高效利用。濟陽選煤廠采用3-JHC G型三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器后，精煤產(chǎn)品產(chǎn)量增加，中煤中小于1.4g/cm-3含量降低4.07%，矸石帶煤率降至0.93%，取得了顯著的經(jīng)濟效益。