介質粒度和煤泥含量對極難選煤分選效果的影響

2019-09-20 09:29:50白亞光李兵法王世臣

煤炭加工與綜合利用 2019年8期

白亞光，李兵法，王世臣

(山東博選礦物資源技術開發有限公司，山東濟寧 272073)

1 概述

山東博選礦物資源技術開發有限公司許廠選煤廠屬礦井型煉焦煤選煤廠，原料煤為氣煤，設計處理能力2.1 Mt/a，小時處理量400 t。選煤廠分兩個車間：重介質車間對升井毛煤采用重介質斜輪分選機排出大塊矸石，生產大塊精煤和小于50 mm粒級的原煤，此原煤為主洗車間的原料煤；主洗車間為有壓給料兩產品重介質旋流器主再洗、粗煤泥精選、細煤泥浮選、尾煤泥濃縮壓濾、濕煤泥烘干的工藝流程，主要產品為精煤、中煤、煤泥。主洗車間入洗前對小于50 mm的原煤預先脫泥，0.50～50 mm粒級煤進入旋流器分選，生產八級優質煉焦配煤。

2018年6月，為開拓新的客戶市場，決定開發灰分8.50%的精煤。組織生產前，選煤廠對2018年1—6月原煤的浮沉和篩分試驗、數質量數據(見表1和圖1)進行了綜合分析。分析認為，礦井煤質相對穩定，入洗原煤灰分30%，小于0.5 mm粒級含量占28%，矸石泥化現象嚴重，生產灰分8.50%的精煤回收率40%，±0.1含量為60%，入洗原煤的可選性為極難選[1]。

表1 50～0.5 mm粒級原煤浮沉試驗綜合表采樣地點：1#原煤倉下入選原煤膠帶；浮沉前煤樣總重：192.10 kg，灰分：26.88%

圖1 原煤可選性曲線

在開始生產灰分8.5%的精煤時，曾出現低密度區旋流器分選紊亂的問題，主要表現為精煤量時大時小，精煤間歇性地跑入中煤，嚴重時幾分鐘一次，最糟糕的情況有高達80%的精煤跑入中煤，精煤損失嚴重，介質損失嚴重，整個分選系統失控，生產無法進行。為解決這一問題，選煤廠組織管理和技術人員進行系統診斷，確定“旋流器的結構參數不適應煤質”為主要因素，并將工作方向全部放到旋流器技術參數調整上。經過3個月的反復摸索，找到了適合許廠煤質特性的旋流器結構最佳配比參數。為排除設備磨損對旋流器設計技術參數的影響，首先更換新的旋流器，然后對旋流器安裝角度、入料口、底流口、中心管等逐一調整。最后確定的技術指標為：安裝角度16°，入料口350 mm，溢流口530 mm，底流口260 mm，中心管長度和直徑分別為1 400 mm和380 mm。調整后，雖然生產得以維續，但分選紊亂的問題仍然沒有徹底解決，生產精煤錯配入中煤的現象仍然時有發生。

2 影響旋流器分選效果的因素分析

影響旋流器分選效果的因素除了煤質、旋流器結構參數外，懸浮液的性質也是一個重要因素。從理論上講，磁鐵礦粉的密度越大，穩定性越差。為使懸浮液具有一定的穩定性和流變性，合格介質中必須摻入一定量的煤泥，一般煤泥含量15%～45%[2]。如果煤泥含量高，懸浮液流動性會變差，粘滯阻力大，不利于2.00 mm以下粒級原煤的分選(許廠選煤廠2.00 mm以下粒級煤所占比例在30%左右)，也會為后續的產品脫介增加難度。具有理想分選效果的合格介質懸浮液不但煤泥含量相對低，還能維系持續的動態穩定性[3]。

2.1 懸浮液性質分析

2018年1—6月11批磁鐵礦粉的綜合技術指標為：全水分7.96%，磁性物含量95.5%，小于325目粒度占78.6%，真密度4.57 g/cm3。

2.2 低密度區合格介質固體物含量分析

分三班連續一周對低密度區合格介質固體物含量進行分析，結果如表2。

表2 低密度區合格介質固體物含量分析

3 方案制定

3.1 提高磁鐵礦粉的品質

使用小于325目含量90%的特細粒級介質，保證低密度區分選密度合格，主要靠特細粒級磁鐵礦粉自身特性維系懸浮液的穩定性。

3.2 降低合格介質懸浮液中煤泥的比例

降低進入分選系統的煤泥含量，降低合格介質的粘滯力，以提高合格介質懸浮液的流動性，提高分選精度。

3.3 效果預測

選煤廠使用的是兩產品重介質旋流器，低密度區的分選原理[4]為：煤和合格介質的兩相混合液以一定壓力從旋流器入料口切向進入旋流器內，產生強烈的三維橢圓型強旋轉運動。利用輕產物與重產物之間存在的密度差，在離心力、向心力、重力、流體動力等作用下，其中主要受離心沉降作用，重產物經旋流器底流口排出，輕產物由溢流管排出，實現精煤和中煤的分離。

通過提高磁鐵礦粉品質和減少合格介質中的煤泥含量，期望達到如下效果：物料和懸浮液以一定壓力沿切線方向給入旋流器時能形成強有力的旋渦流，使濃縮效果更佳；占比高的細磁鐵礦粉形成的懸浮液在一定程度上消減煤泥引起的粘滯阻力；液流從入料口開始沿旋流器內壁形成下降的外螺旋流理論上界限更清晰，旋流器軸心附近形成的螺旋流更加理想，內螺旋流負壓吸入的空氣在旋流器軸心形成的空氣柱更趨完整；精煤能夠接近理想狀態、無阻礙的隨內螺旋流向上排出，中煤隨外螺旋流從底流口排出，分選精度提高，分選效果改善[5]。見圖2所示。

圖2 旋流器分選原理示意[4]

4 工藝優化

(1)與介質供應部門協調，變更磁鐵礦粉購買技術協議。調整磁鐵礦粉的技術指標為：全水分8%，磁性物含量98%，小于325目粒度含量90%，真密度4.7 g/cm3。

(2)提高脫泥效果，減少懸浮液中煤泥比例[6]。增加脫泥篩的噴水量和噴水壓力后，脫泥效果有所改善[7]。

(3)持續測定合格介質中的煤泥含量。通過精煤在線測灰儀和視頻監控跟蹤生產發現，分選紊亂現象有所改善，但超過30 mm厚的煤層通過孔徑0.5 mm的脫泥篩時脫泥效果仍然不理想。為此又嘗試延長入洗原煤膠帶，合理利用有限空間增加一部脫泥篩，對原料煤二次脫泥。在投入品質更高的特細級介質后，打股問題徹底解決。上述方案實施后低密度區合格介質固體物含量分析數據[8]如表3。

方案實施后，合格介質中的煤泥含量平均降低5個百分點，合格介質品質大幅提高(小于325目含量占比90%)，結合旋流器結構參數的系統調整，選煤廠利用4個月的時間自主解決了極難選煤分選紊亂的難題，分選效率達到了96%。2018年第四季度，選煤廠為礦井創收6 400萬元，按噸煤創收30元計算，合計創效240萬元。