巴關河選煤廠重介質旋流器優化改造實踐

萬冬梅

(川煤集團攀煤精煤分公司 洗煤一車間，四川 攀枝花 617068)

巴關河選煤廠重介質旋流器優化改造實踐

萬冬梅

(川煤集團攀煤精煤分公司 洗煤一車間，四川 攀枝花 617068)

針對巴關河選煤廠重介技術改造工程投產后出現的重介質旋流器分選效果差、精煤帶矸、旋流器失壓和損壞等問題，為保證生產的正常進行，通過認真分析問題產生的原因，并采取調整旋流器工藝參數、改進潤濕方式等措施，有效解決了生產中的問題。

重介質旋流器；合格介質泵；潤濕管；安裝方式

1 概述

巴關河選煤廠是川煤集團攀煤公司下屬的一座處理能力為1.80 Mt/a的大型礦區煉焦選煤廠，建于1965年,與攀枝花鋼鐵集團相配套，生產采用跳汰主再選、濃縮浮選聯合工藝流程。2009年5月，該廠對原有洗選工藝進行了技術改造，生產工藝變為重介質旋流器分選、直接浮選聯合工藝流程，其中50～0.35 mm粒級原煤采用3SNWX1300/920型三產品重介質旋流器分選，<0.35 mm粒級煤泥采用浮選、壓濾處理，洗水達到一級閉路循環。但是，在改造后的實際生產運行中，該廠生產出現了一些問題，主要表現為：大量的選煤矸石積壓在重介旋流器二段無法排出，不僅導致二段錐體磨損較大，而且嚴重制約了原煤的入選量，生產中還多次出現精煤跑矸現象，從而影響了選煤系統的正常生產和分選效果；此外，在生產過程中還常出現重介質旋流器突然失壓和旋流器二段損壞的狀況，直接影響了選煤生產的連續性和穩定性。因此采取有效措施，使重介旋流器矸石順暢排出，減小設備的磨損，降低精煤跑矸，是巴關河選煤廠的首要任務。

2 原因分析

為找到有效的解決方法，巴關河選煤廠組織技術人員，對生產中存在的問題進行了分析研究。

2.1 重介質旋流器分選效果不穩定分析

決定原煤分選效果好壞的因素在于原料煤的預潤濕程度、懸浮液的壓力和矸石的排放速度：入料預潤濕不好，物料就會 “成團”進入，對分選造成干擾，可導致物料在旋流器中停留的時間極短，使部分高密度物料不能獲得同步的切向速度，易混入精煤，影響產品質量；懸浮液的壓力突然失壓，會使托舉旋流器中分選的沿外螺旋上升的重產物的能量損耗增大，導致部分重產物易穿過輕、重產物相結合的分界面混入精煤，而輕產物穿過分界面進入重產物，從而使應該回收的精煤損失到了中、矸里，嚴重影響了原煤的分選效果；矸石的排放速度主要取決于矸石在旋流器內獲得的軸向速度，而軸向速度主要是由入料壓力決定，當矸石底流口尺寸一定時，矸石量越大，所需要的入料壓力就越大，但入料壓力不是越大越好，應有一定的限制，過大的入料壓力對分選反而不利，且大大增加設備的磨損。

在實際生產中，巴關河選煤廠已將入料壓力提高，但分選效果卻沒有得到相應的改觀。分析認為造成這個狀況的原因是：原煤中矸石含量過大，而旋流器一二段連接管的長度過長，造成一段重產物不能及時輸送給二段旋流器，使矸石在二段底流口不能及時地排放出去。旋流器二段流通不暢會形成一股反向壓力，此反向壓力傳遞回旋流器一段，可造成旋流器一段壓力發生變化，并形成干擾流，從而改變了旋流器內的離心力和向心力，影響切向速度、徑向速度和軸向速度，進而影響旋流器的分選效果。

2.2 旋流器損壞、失壓原因分析

旋流器損壞的主要原因是金屬雜物的混入。重介質旋流器的外壁由6 mm厚的鐵板卷制而成，內壁粘貼了一層剛玉，剛玉是由Al2O3組成，雖強度大、硬度高，較為耐磨，但卻不耐敲擊。由于礦區內各礦井采煤機械化程度的提高，不僅原煤中矸石含量大幅增加，并且還易混入一些合金鉆頭、鐵器等雜物，盡管原煤運輸系統已設置了兩道除鐵裝置，但仍有一些埋在煤層里的金屬類雜物不能完全清除。當金屬類雜物進入旋流器后，在離心力作用下與物料一起旋轉由旋流器一段進入旋流器二段，由于旋流器二段的中心線與水平線重合，錐體底部與底流口垂直位置上有一個高差，而金屬類雜物的密度大于物料密度，因此金屬類雜物不能隨物料一起有效排出，這就造成金屬類雜物滯留在旋流器二段，在二段錐體內反復旋轉、敲擊，使旋流器內壁剛玉襯里逐漸脫落，最終使旋流器外壁被擊穿，造成介質噴漏，導致生產中斷，嚴重影響選煤生產的正常、連續運行。

旋流器失壓的主要原因則是因過長的矸石塊狀物卡堵在一二段連接管導致的。一旦卡堵，就會導致旋流器的突然失壓。

通過以上分析得出，在生產中宜考慮改變底流口徑與長度，縮短一二段連接管的長度，改變旋流器的安裝方式，從而使旋流器內的金屬雜物和矸石獲得一個向下的重力分力，使軸向速度增大，促使重產物快速通過排料口。

3 解決措施

通過分析與研究，巴關河選煤廠采取了一系列行之有效的措施。

3.1 調整合格介質泵的啟動順序

大合格介質泵額定流量為1 250 m3/h，工作壓力為200～250 kPa，主要是輸送旋流器工作時所需的大部分合格介質；小合格介質泵額定流量為350 m3/h，工作壓力為250～300 kPa，主要用于調整旋流器工作時的生產壓力。生產初期，設備的啟動順序并沒有經過嚴格的研究和考慮，認為控制輸送大流量合格介質的介質泵應先啟動，只有保證了足夠的合格懸浮液，生產才能得以繼續。但是，在生產中常常發現旋流器的入料壓力波動大，且達到穩定的時間為5～8 min，在其他條件都不變的情況下，分選效果無法達到設計的預期效果。

原合介泵物料流的走向為：大小合介泵的物料流經上、下兩個不同的切線入口進入，最終合并在一起，沿旋流器內壁作旋轉運動，其中大合介泵的物料是從旋流器下部往上旋入，且流量極大，它或多或少會抑制從上部往下旋入的小合介泵的物料流量的快速加大，從而延緩了小合介泵壓力上升的速度，進而延長了開機時間。

因此調整了合格介質泵啟動順序，在生產中先開啟小合介泵，待壓力升高到規定值且穩定后，再啟動大合介泵。從而避免了大合介泵的物料流抑制小合介泵壓力的上揚，解決了入料壓力波動問題，且大大縮了開機時間。

3.2 旋流器工藝參數調整

3.2.1 潤濕管改造

如圖4所示，為解決入料潤濕效果不好的問題，將潤濕管的切向入料角度由62°減少為36°，潤濕管的管頭數由4個減少為2個，潤濕管的管徑由φ89 mm加大為φ108 mm，潤濕管與混料筒之間的距離由150 mm增大為400 mm，

改進后的潤濕管充分保證了介質的切向入料角度，通過介質切向入料，使混料筒內的物料隨著介質一起高速旋轉進入旋流器，起到預旋加速作用。在介質的旋轉作用下，原煤潤濕時間增長，保證了原料煤的潤濕效果，從而提高了分選精度，降低了生產損失，同時減少了潤濕管堵塞問題，降低了潤濕管的事故率。

圖1 優化改進前后潤濕管介質運動與潤濕管結構示意圖Fig.1 Diagram of wetting tube and medium movement in wetting tube before and after improvement

3.2.2 調整旋流器二段中心溢流管、矸石出料口尺寸參數

中心溢流管插入深度的增加會使分選密度提高。因中心溢流管增長時，溢流管下端至錐體下部的距離縮短，使被送物料的實際分選密度增大，從而可加大溢流產品的灰分。中煤產品質量定位為灰分在55%～60%之間，而生產中中煤灰分大都穩定在40%左右，為提高中煤灰分以增加中煤產率，將旋流器二段的中心管長度由805 mm增加到955 mm，從而有效地增加了中煤產量。

此外，利用重介質旋流器內工作懸浮液隨產品排出數量的分配原理和二段底流口直徑與其流量的關系，將重介旋流器底流口直徑由240 mm調整到280 mm，并延長了矸石出料管，系統一延長130 mm，系統二延長170 mm，從而增加了底流口的通過流量，解決了旋流器分料不均和堵塞的問題。

3.2.3 調整旋流器安裝方式

為了有效地對重介質旋流器結構進行優化改進，對大塊雜物和矸石的受阻原因進行了全面分析，認為旋流器二段的角度導致大塊雜物和矸石在器壁處有一個向后的分力，這個分力導致雜物和矸石反復在容器內旋轉無法排出。為克服這個受阻分力，選煤廠曾將旋流器的生產壓力調高，雖說取得了一定的效果，但卻增加了旋流器的磨損和能耗。為了能夠把這個分力抵消，使大塊雜物和矸石能夠順利排出，選煤廠調整了旋流器安裝角度(圖2)。

圖2 優化改造前后重介質旋流器安裝方式示意圖Fig.2 Diagram of installation method of heavy medium cyclone before and after improvement

具體方案為：將一二段連接管的長度縮短到420 mm，同時將連接管的安裝角度由原來的20°變為33°；將二段旋流器整體上移150 mm，并向下傾斜13°安裝，使旋流器內的金屬雜物和矸石獲得一個向下的重力分力，從而使軸向速度增大，達到加快重產物通過排料口的目的。

4 改造效果

通過優化改造，旋流器的分選效果得到大大改善，分選效率與分選精度也大大提高，再也沒有出現過影響生產的失壓或損壞事故發生，設備磨損也顯著降低，旋流器的使用壽命也大大延長，為生產系統的集中、連續、穩定、高效運行提供了保障。改進后，精煤中已無明顯矸石出現，各項技術指標均達到較好水平(表1)，中煤損失也大為減少，由8%降至了3%；在降低中煤損失的同時也提高了精煤產率，精煤產率較之前增加約0.3個百分點。按照年入選原煤250萬t計算，選煤廠每年可多生產精煤7 500 t,經濟效益良好。

表1 優化改造前后生產狀況對比Table 1 Comparative result of production situation before and after improvement

[1] 吳式瑜，岳勝云.選煤基本知識[M].北京：煤炭工業出版社，2003.

[2] 歐澤深，張文軍.重介質選煤技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2011.

[3] 呂秀麗，張力強.重介質旋流器二段安裝角度與物料排出關系的研究[J].選煤技術，2012(5)：14-17.

[4] 雷本民.永川洗選廠重介旋流器精煤帶矸問題的解決措施[J].選煤技術，2009(5)：42-43.

Upgrade and improvement on heavy medium cyclone in Baguanhe coal preparation plant

WAN Dong-mei

(First Coal Preparation Workshop,Clean Coal Branch of Sichuan Coal Group Panmei Company,Panzhihua,Sichuan 617068,China)

In order to solve problems caused by bad separation of heavy medium cyclone,refuse carried in clean coal,insufficient pressure and breakdown of cyclone after modified heavy medium technological process in operation in Baguanhe coal preparation,ensuring normal production,some efficient measures are taken in form of adjusting technological parameter of cyclone,improving wetting method etc by analysis of origin of these problems. The application shows that these problems in operation get solved.

heavy medium cyclone; qualified medium pump; wetting tube; installation method

1001-3571(2015)02-0056-03

TD942

A

2014-11-27

10.16447/j.cnki.cpt.2015.02.016

萬冬梅(1983—)，女，湖南省平江市人，助理工程師，從事選煤生產技術管理工作。

E-mail：343678088@qq.com Tel: 13408126390