三錐角水介旋流器在華豐選煤廠的應用

許寶林，賀 強，曹 闖，王 翔

(1.山東超美清潔能源有限公司，山東 泰安 271000； 2.華豐選煤廠,山東 泰安 271000；3.山東科技大學,山東 青島 266000)

華豐選煤廠是一座設計能力為1.8 Mt/a的煉焦煤選煤廠，原設計工藝為原煤經篩孔為0.63 mm的脫泥篩預先脫泥，50～0.63 mm粒級物料進入兩段有壓兩產品重介質旋流器進行主再選，<0.63 mm的粗煤泥經過分級旋流器分級后，溢流進入浮選系統，底流進入主再選系統進行二次分選。近年發現由于粗煤泥含量增加，脫泥篩處理量變大，導致脫泥效果不佳，分級旋流器的分級效果變差，大量的細粒煤泥進入了主選系統，不但使主選系統的處理量減小，分選精度降低，而且增加了系統的水介消耗量，嚴重影響了企業的經濟效益。為解決以上問題，華豐選煤廠采用三錐角水介旋流器取代原來的水力分級旋流器對粗煤泥進行單獨分選。

1 粗煤泥分選工藝改造的依據

目前國內外處理粗煤泥的設備主要有螺旋分選機、TBS、煤泥重介質旋流器、三錐角水介旋流器等，其中三錐角水介旋流器因運行成本低，分選精度高，且不消耗介質，適用于老廠改造等優點，在選煤廠得到了廣泛應用[1-2]。為確定華豐選煤廠粗煤泥采用三錐角水介旋流器分選的可行性，進行了多組試驗分析。

1.1 煤泥粒度組成

按照《煤炭篩分試驗方法》GB/T 477—2008對華豐選煤廠脫泥篩下粗煤泥的粒度進行了分析，結果見表1，粗煤泥累積粒度特性曲線如圖1所示。

表1 粗煤泥粒度組成分析

圖1 粗煤泥累積粒度特性曲線

從表1和圖1中可以看出，該粗煤泥中>0.2 mm含量較多，達到50.58%；從粒度上看，適合采用旋流器分選[3-4]。0.8～0.375 mm和0.375～0.25 mm兩個粒級含量較多，產率分別為24.49%和15.19%， 0.125～0.045 mm各粒級顆粒含量很低，均在5%左右，<0.045 mm的含量適中，有利于旋流器分選；就灰分而言，該粗煤泥累計灰分為28.83%，>0.2 mm累計灰分為26.18%，灰分較高，仍需要進一步分選，各粒級灰分比較接近，分布均勻。由此可見，對>0.2 mm粒級實施有效分選可從中選出精煤，以提高精煤產率。

1.2 煤泥密度組成

按照《煤炭浮沉試驗方法》GB/T 478—2008，對華豐選煤廠脫泥篩下>0.2 mm粒級的粗煤泥進行了浮沉試驗，浮沉試驗結果見表2，并根據表2數據繪制了可選性曲線見圖2。

表2 煤樣中>0.2 mm粒級的浮沉試驗結果

圖2 煤樣中>0.2 mm粒級的可選性曲線

由表2和圖2可以看出，該粗煤泥中低密度級含量較多，其中<1.4 g/cm3密度級浮物累計產率高達68.39%，灰分僅為5.45%，說明該粗煤泥中精煤含量較多。從圖2可知，當要求灰分為9.00%時，鄰近密度物含量為3.88%(去除高密度物)，為易選煤，其精煤理論產率為77.00%，占煤泥全樣的38.95%。

2 三錐角水介旋流器的分選試驗

為了研究三錐角水介旋流器對華豐選煤廠粗煤泥的分選效果，采用山東科技大學自主研發的三錐角水介旋流器在實驗室對該廠的粗煤泥進行了分選試驗，最終確定了三錐角水介旋流器的參數[5]，見表3，粗煤泥最佳分選結果見表4。

表3 三錐角水介旋流器最終參數

由表4可知，實驗室用三錐角水介質旋流器對于該粗煤泥的分選，在選用100 mm筒體、Ⅱ錐體、溢流管插入深度為50 mm、溢流管直徑為50 mm、入料壓力為0.06 MPa的條件時，能夠取得較理想的分選效果，此時精煤灰分為6.61%，設定精煤脫泥效率95%時，則實際精煤灰分為7.70%，此時粗煤泥實際精煤產率為35.44%(占入料煤泥)，數量效率為90.99%。

表4 粗煤泥最佳分選結果

注：全樣產率為>0.2 mm物料占旋流器入料的比率。

3 改造方案的確定

由試驗結果分析可知，華豐選煤廠的粗煤泥采用三錐角水介旋流器能夠得到有效分選，因此考慮對原來的工藝系統進行改造，改造后原則流程如圖3所示。用三錐角水介旋流器代替了原來的水力分級旋流器，三錐角水介旋流器的溢流經振動弧形篩初步脫水分級后篩上物進入精煤泥離心機進一步脫水得到精煤，振動弧形篩篩下物與離心液進入浮選系統；三錐角水介旋流器底流經振動弧形篩脫水分級后篩上物進入中煤泥離心機，篩下物和離心液進入浮選，此次改造的優勢在于充分利用了原系統的管道及設備，降低了改造成本，增大脫泥篩最小篩孔后，進入主選系統的細粒煤泥量減少，提高了主選系統的處理量及分選精度，同時降低了介耗。由三錐角水介旋流器代替水力分級旋流器可以對粗煤泥進行單獨的分選，減輕了主選系統的壓力，同時可以從粗煤泥中回收更多的精煤[6]。

圖3 改造后原則流程

4 應用效果

為了對設備分選精度進行評價[7-8]，對三錐角水介旋流器的溢流與底流用篩孔為0.2 mm的篩子篩分后，取篩上物進行了浮沉試驗，根據浮沉數據作出的分配曲線如圖4所示。從圖4中可以查出分配率為50%時對應的實際分選密度為1.47 g/cm3,計算得可能偏差為0.095 g/cm3，不完善度為0.2，說明三錐角水介旋流器的分選精度較高。

圖4 >0.2 mm粒級重產物分配曲線

改造完成后精煤灰分完全滿足了灰分<8%的要求，且精煤產率基本保持穩定。工藝改造后比工藝改造前水介消耗量明顯降低，以上均說明三錐角水介旋流器對粗煤泥進行了有效的分選[9-10]。

5 結語

三錐角水介旋流器在華豐選煤廠的應用完善了該選煤廠工藝,解決了介耗大，主再選系統處理量小等實際問題，增加了企業的經濟效益。三錐角水介旋流器因成本低，結構簡單，分選精度高，穩定可靠，且不消耗加重后等優點在粗煤泥分選中得到越來越多的認可與推廣，具有很廣闊的發展前景。