φ1500/1100無壓給料三產品重介質旋流器在二塘選煤廠的應用

尹德江，羅元富，耿慶官，葛家君，公緒文，蔣春忠

(1.水城礦業集團公司二塘選煤廠，貴州 六盤水 553012；2.山西約翰芬雷華能設計工程有限公司，北京 100004；3.威海市海王旋流器有限公司，山東 威海 264203)

二塘選煤廠由原煤炭部重慶設計研究院設計，始建于1994年底，2000年1月正式投產。該廠原設計采用跳汰粗選、重介旋流器精選、煤泥濃縮浮選聯合工藝流程，后為適應選煤技術的發展與煤炭市場的需要，于2002年改為無壓給料三產品重介旋流器分選、煤泥直接浮選工藝流程[1-5]，年入選能力達1.8 Mt，主要產品為十一級煉焦精煤、洗混煤和篩混煤。2013年，二塘選煤廠開始擴能改造，新增了設計能力為4.5 Mt/a的生產系統，采用動篩排矸、三產品重介旋流器分選、TBS粗煤泥分選及浮選的分級入選方式，大幅度提高了選煤廠的原煤處理能力[6-8]。

1 原煤煤質分析

二塘選煤廠主要入選大灣煤礦、盛遠公司兩礦井生產的原煤，其中盛遠公司主要開采原煤有4#煤、8#煤、9#煤和11#煤。在兩礦開采的原煤中，大灣煤礦開采2#煤、4#煤和11#煤。在兩礦開采的原煤中，2#煤和4#煤均屬高灰原煤，精煤產率低，矸石含量高；11#號煤屬中灰原煤，精煤產率相對較高，矸石含量也不低；8#煤和9#煤因開采量極低，暫不加以考慮。各煤種三級浮沉數據見表1。

表1 各入選煤質三級浮沉數據表

從表1可看出，二塘選煤廠主要入選的幾種原煤煤質均較復雜，不僅矸石量大，灰分較高，而且不同煤層之間的分選密度差異也比較大。

鑒于煤種多且復雜的現狀，根據各煤種年產量，最終確定采用配煤入選方式進行原煤洗選，各煤種配選比例按照實際生產時各煤種供應量與煤質情況確定。對配比后的入選原煤煤質進行化驗分析，篩分試驗結果見表2，浮沉試驗結果如表3，可選性曲線如圖1所示。

表2 入選原煤(80～0.5mm粒級)篩分試驗結果

表3 入選原煤(80～0.5mm粒級)浮沉試驗結果

圖1 入選原煤(80～0.5 mm粒級)可選性曲線

由入選原煤的篩分、浮沉和可選性試驗數據可以看出：

(1)入選原煤中大顆粒物料以高灰矸石為主，其中>13 mm粒級物料占60.98%，且灰分均超過60%，大塊矸石較多。

(2)<0.5 mm粒級煤泥僅占7.22%，灰分為34.9%，入選原煤中原生煤泥量低，煤質易碎，不易泥化，故粗煤泥中精煤量將相對較高，需進行必要分選回收。

(3)>1.8 kg/L高密度級含矸量很高，達到63.2%，灰分為74.77%；<1.4 kg/L低密度級精煤僅占16.01%，灰分為10.99%。說明原煤內在灰分高，精煤產率低。

(4)當精煤灰分要求為10.5%時，原煤理論分選密度為1.388 kg/L，理論精煤產率為14.825%，分選密度±0.1含量為49.3%(去矸)，原煤可選性屬極難選煤種。

2 工藝流程

根據入選原煤的煤質特性，確定了二塘選煤廠的主要分選工藝流程(圖2)：入選原煤通過篩縫為50 mm的重型原煤分級篩分級后，>50 mm粒級原煤經檢查性手選,之后進入液壓動篩跳汰機進行排矸，選出的大塊精煤進行破碎后，和分級篩篩下原煤一起進入主選系統，由三產品重介質旋流器分選系統選出精煤、中煤、矸石三種產品。重介系統的精煤磁選尾礦通過分級濃縮后，底流進入TBS煤泥分選機，再次分選出精煤和尾煤兩種產品，其中精煤經離心脫水回收后作為最終精煤，尾煤經離心脫水后作為洗混煤產品。細顆粒煤泥進入一次浮選入料池，一次浮選精煤通過沉降離心機回收，離心液進入二次浮選，二次浮選精煤由壓濾機回收；浮選尾煤進入一段濃縮系統，一段濃縮的溢流和尾煤沉降離心機的濾液進入二段濃縮回收，二段濃縮的底流進入壓濾車間回收煤泥，溢流作為循環水使用。

圖2 二塘選煤廠工藝流程(重介部分)Fig.2 The process flowsheet at Ertang Coal Washery (heavy medium separation circuit)

3 應用效果

3.1 技術參數

本次技改，根據設計工藝要求，最終選定φ1500/1100型無壓給料三產品重介質旋流器(圖3)作為主選設備。

圖3 三產品重介質旋流器應用現場

該設備為國內現今在工業上使用的最大直徑三產品重介質旋流器，其主要技術參數如表4所示。

表4 φ1500/1100型無壓給料三產品重介質旋流器工藝參數

3.2 效果評定

為了解重介旋流器的各項工藝指標，檢測旋流器的分選效果，于2014年12月對該重介質旋流器進行了單機檢查。本次檢測嚴格按照GB/T478—2008《煤炭浮沉試驗方法》、GB/T15715—2005《煤用重選設備工藝性能評定方法》等標準操作，歷時 7 d，通過試驗數據的采集、計算、分析，對重介旋流器工藝效果進行了比較科學、客觀的評定。入料與產品浮沉結果如表5所示，對應分配曲線見圖4。

表5 重介旋流器入料和產品浮沉試驗結果

圖4 三產品重介質旋流器產品分配曲線

由表5檢測數據可知，該旋流器在生產過程中選出的精煤、矸石灰分穩定，中煤中<1.4 kg/L密度級物料占10%左右，但此密度級錯配物灰分偏高，中煤里含有10%以上的1.8～2.0 kg/L密度級的低灰矸石，未出現>2.0 kg/L密度級的高灰矸石。

重介旋流器產品評定結果如圖5所示。由圖5可知：旋流器分選精度EP1=0.022 kg/L，EP2=0.020 kg/L，數量效率為98.95%，從而表明該大直徑三產品重介質旋流器分選效果較好，產品質量穩定，分選指標達到了行業要求，應用取得了成功。

3.3 分選下限檢測

根據旋流器生產效果分析，依據三產品旋流器分選下限的檢測標準，分別對<0.5 mm粒級的入料、精煤、中煤及矸石進行篩分浮沉檢測，得到0.5～0.25 mm粒級物料分選結果(表6)，并繪制出相應分配曲線見圖6。按照MT/T 811—1999《煤用重選設備分選下限評定方法(Ⅰ)》進行計算，得到0.5～0.25 mm粒級分選精度為0.095 kg/L。

檢測結果表明，按MT/T 811—1999《煤用重選設備分選下限評定方法(Ⅰ)》標準規定，在重選工藝中，當一粒度級的EP≤0.10 kg/L時，即認定該設備的有效分選下限達到此粒度級。因此可以判定二塘選煤廠應用的WTMC1500/1100型三產品重介質旋流器的分選下限已經達到0.5～0.25 mm這一粒度級。

表6 0.5～0.25mm粒級入料與產品浮沉試驗

圖6 0.5～0.25mm粒級產品分配曲線

4 結語

二塘選煤廠4.5 Mt/a擴建工程是針對矸石含量大、精煤產率低及入選原煤可選性差的情況而增設的，工藝系統投運后取得了良好效果，選用的超大直徑φ1500/1100無壓三產品重介質旋流器較好地滿足了生產要求，洗選精度達到了預期目標。由于我國各地區煤種復雜，且原煤可選性逐漸變差的趨勢以及煤炭工藝設備大型化的需求，二塘選煤廠超大直徑三產品重介質旋流器系統的應用不僅為其他選煤廠工藝系統改造提供了參考，同時也為難選煤單系統大型化工藝發展積累了寶貴經驗。

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