重介旋流器操作方法對生產超低灰純煤的研究

朱亞麗

（山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤礦洗煤廠化驗室，山西 臨汾 041600）

回坡底煤礦洗煤廠立足實際情況，充分發揮資源優勢，利用精小粒再次進行分選作業，能生產出灰分小于3.00%超低灰純煤產品。該產品能用來生產綠質碳化硅、制備富勒烯碳納米材料、制備活性炭、高純度碳化硅材料等，具有理化指標穩定、價格低廉等優點，具有很好的市場前景。論文針對該洗煤廠生產超低灰純煤產品確定的高壓力高密度和低壓力低密度兩種操作方法進行比較分析，同時掌握影響操作技術的因素。

1 重介工藝流程的分析

1.1 入料可選性

基于入選原料粒煤性質的穩定性，一般灰分在4.00%～5.00%之間，主要密度在1.30～1.40kg/L之間。對回坡底煤礦原煤的煤質資料分析可知：要求精煤灰分＜2.00%時，分選密度理論值為1.36kg/L左右，±0.1含量接近100%；要求精煤灰分＜3.00%時，分選密度理論值為1.42kg/L左右，±0.1含量約為95%，從這一數據可知入選原料的可選性極難。

1.2 工藝流程的確定

基于入選原料屬于極難選煤，因此需要確定選煤方法。可供選擇的方法主要有重介質選煤法、煤泥浮選法、搖床選煤法。技術部門從分選精度、處理量、產品脫水、包裝及生產成本多方面因素進行全面的考察，確定采用重介質選煤法做為選煤工藝。同時選用HMCC精選型圓筒重介旋流器做為關鍵設備進行分選，并以此配備相應的其他設備。重介質選煤法工藝流程如圖1所示。

2 精選型圓筒重介旋流器的工作原理

HMCC精選型圓筒重介旋流器非常適應于難選和極難選煤的分選，主要用于生產超低灰純煤等高精確度二產品分選。工作原理：分選物料與懸浮液分開給入，懸浮液沿切線壓入圓筒下部，然后形成上升的空心旋渦流，部分高密度懸浮液從反壓力筒排出。純煤與低密度懸浮液聚集在空心旋渦流的作用下向下流動，采用下部排料口排出。該旋流器主要優點：（1）物料、懸浮液分開給入減少了物料的提升作業；有利于懸浮液的測定和調整。（2）物料與懸浮液接觸時間短，分選物料的無壓給入，使煤在分選過程中過粉碎小，減少了次生煤泥的產生，并且減小了介質對旋流器的磨損。（3）工藝流程簡單，便于與其他重選設備的聯合布置。

圖1 回坡底煤礦洗煤廠重介質選煤法工藝流程示意圖

3 兩種操作方法的比較

回坡底煤礦洗煤廠從2013年10月對調整后的工藝及設備進行了調試和試運行。生產初期就確定了穩定的灰分指標，穩定了密度的控制。從2013年10月到2014年9月近一年的生產期間內，技術人員經多次技術探索，掌握了兩種操作方法。第一種為高壓力高密度（0.09～0.13MPa與1.380～1.420kg/L）的操作方法，第二種為低壓力低密度（0.065～0.10MPa與 1.330～1.360kg/L）的操作方法。不同的操作方法下，懸浮液磁性物的含量也是變化的。實踐結果表明在高壓力高密度、低壓力低密度的狀態下，懸浮液磁性物含量分別控制在450～530g/L、400g/L左右。在入選煤質較好時，采用高壓力高密度，在該操作方式下產品指標性能達要求，處理量可達70～90t/h。

以2014年4月26日的生產為例，此時的工藝參數設定如下：

（1）懸浮液密度控制1.380～1.395kg/L，介質泵頻率43Hz，混和桶入口壓力0.11MPa，懸浮液磁性物含量440～500g/L。

（2）生產產品指標見表1所示。

表1 各產品指標表

從2014年5月下旬開始，入洗原煤煤質變差，主要為入料灰分升高，-1.36kg/L密度級含量下降，造成了洗選難度加大。在高壓力高密度下操作生產，產品質量不穩定，灰分值超過規定值，處理最變小。技術人員重新探索操作方式，確定了在低壓力低密度下，探索合適的入料壓力與懸浮液密度，分選出了合格產品，同時也提高了處理量。

以2014年4月26日的生產為例，此時的工藝參數設定如下：

（1）懸浮液密度控制1.350g/左右，介質泵頻率41Hz，混合桶入口壓力為0.09MPa，懸浮液磁性物含量為350～400g/L。

（2）生產產品指標如表2所示。

表2 各產品指標表

4 影響操作技術分析

4.1 入料中-1.36kg/L密度級含量

通過高壓力高密度和低壓力低密度的操作方法實踐表明，入選原料中-1.36kg/L密度級含量是影響該選煤廠重介質選煤工藝的重要因素。1.36kg/L密度級含量能影響煤粒之間按密度分層的錯誤概率，從而錯誤地混入其他密度層。實踐結果表明：當-1.36kg/L密度級含量超過50%時，該密度級與其他密度級之間相互污染嚴重，當小于50%時，會導致相當其他高灰污染比例。因此必須確定好-1.36kg/L密度級含量，提高純煤的質量。

4.2 旋流器入口壓力

旋流器入口壓力高，會提高懸浮液速度，加大其處理能力，同時還能增加離心力，提高分選加速，提高分選效果。但隨著入口壓力的進一步加大，會導致懸浮液密度的分布更不均勻，從而從另一方面降低分選效果。因此應該根據入選原煤的煤質來確定旋流器入口壓力。

4.3 懸浮液密度及粘度

當-1.36kg/L密度級灰分≤2%時高密度操作可增加純煤產率，≥2%時降低密度可使實際分選密度降低。測定結果表明，當密度為1.390kg/L時，煤泥含量占30%；當密度為1.32kg/L時，煤泥含量占40%。一般在生產中補充煤泥4～7t/d和介質300～400kg/d。

4.4 懸浮液中磁性物含量

入選煤質較好時采用高磁性物含量懸浮液，入選煤質較差時采用低磁性物含量懸浮液，可以有效地提高旋流器工作效果。該選煤廠針對介質消耗嚴重的問題進行了優化改造：（1）將脫介篩的噴水噴頭改造為兩次全方位噴射；（2）對磁選機的刮刀進行改造，提高工作質量。改造措施有效地將介質消耗控制在0.7～0.8kg/t，提高了旋流器工作效果。

5 結論

回坡底煤礦洗煤廠采用重介質選煤法工藝生產灰分小于3.00%超低灰純煤產品進行了實踐研究。當入選煤質好時采用高壓力高密度操作方式；當入選原煤煤質變差時，采用低壓力低密度操作方式。入料中-1.36kg/L密度級含量、旋流器入口壓力、懸浮液密度及粘度和懸浮液中磁性物含量是影響操作的關系因素，必須加以重點掌握。總之，選煤廠技術人員應該根據入選的煤質選擇確定不同的分選參數，保障生產系統的穩定，生產出合格的產品。