淺談介質(zhì)粒度對(duì)重介分選的影響

李樹軍

(晉城礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司成莊礦洗選廠，山西 晉城 048000)

重介質(zhì)分選工藝是當(dāng)今煤炭洗選加工行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一種分選手段，分選精度高，適用范圍廣，便于操控，工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單等是其突出的優(yōu)點(diǎn)。其中的分選媒介—重介質(zhì)，是該洗選加工方法的核心因素，因此，選用何種物質(zhì)作為分選媒介也成為重介質(zhì)分選工藝的關(guān)鍵課題之一。

1 重介質(zhì)的條件及分類

1．1 可用做重介質(zhì)的加重質(zhì)必須滿足的條件

1)理化性質(zhì)穩(wěn)定，可適用于大多數(shù)常態(tài)環(huán)境，特別是能抗擊洗選過(guò)程中各種理化條件下的侵蝕、腐蝕、摩擦、碰撞、浸泡的損害。

2)密度較大，一般應(yīng)不小于3．5 g/cm3(或3．5 g/mL)。

3)可研磨性好，粒度可達(dá)到－100網(wǎng)目以下。4)可回收復(fù)用，且回收工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。5)在水中懸浮性好，懸浮液性質(zhì)穩(wěn)定、均衡。6)對(duì)人及自然環(huán)境無(wú)害。

1．2 重介質(zhì)的分類

重介選煤通常所用的重介質(zhì)有兩類：重液和重懸浮液。

1)重液是各種可溶性的高密度鹽類的水溶液(如氯化鋅、氯化鈣等)或某些高密度的有機(jī)液體(如苯、三溴甲烷、四氯化碳等)，雖然重液有長(zhǎng)時(shí)間保持其他物理性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但由于它們價(jià)格高，不易回收，腐蝕性強(qiáng)且多數(shù)有毒，所以工業(yè)上很少采用。

2)重懸浮液是用磨得很細(xì)的高密度的固體(如磁鐵礦、重晶石、沙、黃土、浮選尾礦等)微粒與水配制成的懸浮狀態(tài)的兩相流體，所用的固體微粒稱為加重質(zhì)，水稱為加重劑。由于重懸浮液價(jià)格便宜，無(wú)毒無(wú)腐蝕性，特別是用磁鐵礦粉與水配制的重懸浮液，加重質(zhì)容易回收，配制的懸浮液密度范圍較寬。所以目前在選煤工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。

選煤用的重懸浮液既要達(dá)到要求的懸浮液的密度，又要使懸浮液有一定的穩(wěn)定性，同時(shí)還要具備較好的流動(dòng)性(即黏度不能過(guò)高)。而其中加重質(zhì)的性質(zhì)將直接決定懸浮液的性質(zhì)，當(dāng)懸浮液密度一定時(shí)，加重質(zhì)的粒度越粗，則懸浮液黏度越低，加重質(zhì)沉降速度越快，回收越容易，但懸浮液越不穩(wěn)定;反之，加重質(zhì)的粒度越細(xì)，加重質(zhì)沉降速度越慢，懸浮液穩(wěn)定性越好，但黏度增加，加重質(zhì)回收困難。另外，加重質(zhì)的密度越高，懸浮液容積濃度越低，穩(wěn)定性也越差，因此，加重質(zhì)的性質(zhì)對(duì)于重介質(zhì)分選來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，值得進(jìn)一步對(duì)其各項(xiàng)理化性質(zhì)進(jìn)行探討和研究。而這其中，重介質(zhì)粒度對(duì)分選工藝影響至關(guān)重要。

2 重介質(zhì)粒度對(duì)分選工藝的影響

加重質(zhì)的粒度大小決定了它在水中沉降速度的快慢，也代表著懸浮液的穩(wěn)定性。因此，懸浮液的穩(wěn)定性和黏度是隨加重質(zhì)顆粒平均直徑的減小而增加，而懸浮液的穩(wěn)定性和黏度對(duì)實(shí)際分選影響巨大。

這一特性在成莊洗選廠末煤車間投產(chǎn)初期得到了充分的印證。當(dāng)時(shí)，即1999年末煤車間投產(chǎn)時(shí)，采用與塊煤重介一樣的磁鐵礦粉(－200網(wǎng)目)，其各項(xiàng)性能指標(biāo)見表1。

表1 －200網(wǎng)目磁鐵礦粉性能指標(biāo)

但在實(shí)際生產(chǎn)中，卻發(fā)生了嚴(yán)重“跑煤”現(xiàn)象，生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行，具體的各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 －200網(wǎng)目洗選時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)率

經(jīng)過(guò)相當(dāng)一段時(shí)間的調(diào)試、分析，在逐一否定了煤質(zhì)、水質(zhì)、分選比重、處理量、重介旋流器入料壓力、混料桶固液比、重介旋流器錐比、傾角、溢流管長(zhǎng)度、尾錐長(zhǎng)度等諸多因素后，確定了問題原因是由于磁鐵礦粉細(xì)度不夠，導(dǎo)致懸浮液穩(wěn)定性下降。再經(jīng)重介旋流器的濃縮分級(jí)作用，懸浮液穩(wěn)定性和均衡性進(jìn)一步惡化，使分選過(guò)程變得極不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致嚴(yán)重“跑煤”。該車間工藝流程示意圖圖見圖1。

圖1 末煤重介旋流器+螺旋分選機(jī)洗選工藝流程圖

為驗(yàn)證這一分析，采用球磨機(jī)進(jìn)行磨介，僅僅在系統(tǒng)中引流出一部分介質(zhì)進(jìn)行磨細(xì)、循環(huán)、再磨細(xì)、再循環(huán)，之后生產(chǎn)大為改觀，磨介系統(tǒng)圖見圖2。因此，采用了－325網(wǎng)目磁鐵礦粉配制重懸浮液，該磁鐵礦粉的性能參數(shù)見表3。

經(jīng)過(guò)對(duì)介質(zhì)細(xì)度的改善，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)很快趨于正常，產(chǎn)品質(zhì)量也隨之大為改善，不僅保證了精煤的灰分要求，而且大幅度提升了精煤產(chǎn)率，更換介質(zhì)后的產(chǎn)品、產(chǎn)率數(shù)據(jù)見表4。

表3 －325網(wǎng)目磁鐵礦粉性能指標(biāo)

表4 －325網(wǎng)目洗選時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)率

圖2 磨介系統(tǒng)示意圖

3 效果

通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)比前后兩種介質(zhì)的使用效果，特別是在末原煤性質(zhì)、灰分基本一致，生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備性能參數(shù)及各項(xiàng)洗選工藝設(shè)定參數(shù)不變的情況下，僅改變了重介質(zhì)的細(xì)度(由原來(lái)的－200網(wǎng)目改為現(xiàn)在的－325網(wǎng)目，而其它性能指標(biāo)基本不變)，產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)際產(chǎn)率發(fā)生了大的改變。而且，由于不再“跑煤”，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)得到了衡定，提升了系統(tǒng)處理能力，由剛開始只能帶載300～350 t/h，提升到現(xiàn)在的500～550 t/h，最終達(dá)產(chǎn)甚至略超設(shè)計(jì)能力(600 t/h)。

以上這些變化和各項(xiàng)數(shù)據(jù)的對(duì)比說(shuō)明：重介質(zhì)的粒度在重介質(zhì)分選中的影響巨大，特別是在末煤重介旋流器生產(chǎn)工藝中的作用非常重要。同時(shí)，這一生產(chǎn)實(shí)踐也為今后的末煤重介分選領(lǐng)域中，提供了值得借鑒的案例和進(jìn)一步探究的課題。