淺談對選煤廠重介質懸浮液循環系統實踐的認識

王志強

(冀中能源峰峰集團有限公司 邯鄲洗選廠，河北 邯鄲 056000)

重介旋流器分選工藝是目前選煤廠的主流分選工藝，主要有兩產品分選和三產品分選。重介旋流器分選原理是利用調節成一定密度的重介質懸浮液(即磁鐵礦粉與水混合形成的懸浮液)與煤在旋流器中混合，介質與煤的混合物經離心力作用分離分選出不同密度的產品，兩產品旋流器分選出精煤和矸石，三產品旋流器分選出精煤、中煤和矸石。

重介質懸浮液循環系統簡稱介質循環系統，是重介旋流器分選工藝的配套系統，為提高重介系統的分選精度，降低介質單耗，重介選煤廠不斷對介質循環系統進行改進完善。

介質循環系統包括懸浮液的循環、凈化和回收，其作用是保證懸浮液循環的連續穩定、懸浮液密度穩定可調、系統中煤泥量穩定可控。作業環節包括：以篩分方式從產品中直接脫除合格懸浮液循環再用；在篩面加噴水脫出產品上黏附的殘余懸浮液成為稀介質；稀介質與從合格介質中分流出的部分懸浮液一起經磁選回收、凈化、脫除泥質成為磁選精礦，與新制備的磁鐵礦粉共同作為補加的加重質返回合介桶，供調節循環懸浮液密度使用[1].上述各環節在不同選煤廠的現場運行效果直接決定其循環系統的最終運行效果以及重介分選效果和介質消耗量。

1 重介質懸浮液循環系統流程

1.1 重介質分選產品脫介的典型流程

重介質經過旋流器分選后形成了不同濃度的懸浮液，混合不同產品進入相應的脫介設備內，分選產品的典型流程基本都是兩次脫介，第一次脫介稱為預先脫介，第二次脫介為振動脫介。

目前常見的預先脫介設備有弧形篩和固定溜槽篩，弧形篩脫介效果較好，但所占廠房空間要求高，固定溜槽篩脫介效果差但節省廠房高度。第二次脫介為預先脫介篩上物料進入直線振動篩或香蕉篩，振動篩下分兩段，第一段長度約占總篩長的1/3或1/4，其篩下物與預先脫介篩篩下物作為合格懸浮液直接流入合格介質桶；第二段長度為剩余篩長，其篩上一般設置2～3道噴淋水，其篩下物料為稀懸浮液，進入磁選機進行介質回收。通常在預先脫介篩下設置分流裝置或在振動篩下第一段收集槽開孔加分流閘門控制，通過調節把部分濃介質分流到二段篩下管中進入對應磁選機中，實現打分流、提密度與調節煤泥含量的作用。

特殊情況下也有不設計預先脫介環節的情況，比如邯鄲洗選廠由于老廠房改造空間受限，產品經緩沖入料箱后直接進入香蕉篩，其選用脫泥重介一定程度上互補了該流程的不足，同時利用各種改善措施，實現了介質消耗達到國內一流水平[2].

1.2 稀介質凈化、回收的常見流程

稀介質的凈化、回收主要是利用磁選機對稀介質中的磁鐵礦粉進行回收，磁精粉自流進入合介桶中，起到重復回收利用介質粉的作用，使循環系統穩定連續，實現分選密度和煤泥量的可調可控。該環節隨著磁選機磁選效率的提高(目前磁選機的效率都不低于99.80%)，處理能力增大。目前，根據實際情況，常見的流程設計包括篩下直接磁選流程、稀介桶收集中轉磁選流程兩種。

1.2.1篩下直接磁選流程

該流程為當前最常用的流程，流程直接、簡單、環節少，懸浮液回收過程短，有利于懸浮液密度的穩定。但因脫介篩下稀介質需自流進入磁選機，致使廠房高度比中轉磁選流程的廠房高一層，增加了基建費用。同時，采用該流程同樣需要合理調節入磁選機的稀介濃度，滿足磁選機的要求(允許入料濃度為15%～25%)[1].

1.2.2稀介桶收集中轉磁選流程

該流程增加稀介桶環節，篩下物料進入稀介桶后泵入磁選機，相比篩下直接磁選可以減少廠房高度，節約基建費用。常見于使用兩產品旋流器的選煤廠，使用該流程應防止系統啟動時磁選機淤堵[3].

2 懸浮液循環系統不同狀態的探討

2.1 循環系統的理想狀態

理想狀態的懸浮液是連續穩定循環的，是介質消耗最低的。當系統不加煤時，懸浮液在經過預先脫介和合介段后能實現100%閉路循環。當按標準加煤后，懸浮液系統的密度在不加稀釋水時，合介密度會隨之緩慢上漲，合介桶液位也隨之緩慢下降；當適當增加稀釋水后，密度保持較好的穩定性，介質消耗少；當需要快速提高密度時，可以通過打分流的方式；當循環系統中煤泥量增加時可以通過適當打分流和加水方式維持懸浮液的穩定性；當密度調節到生產需要后，能基本實現在不打分流或少打分流的情況下煤泥含量穩定在35%～45%[4]，且密度波動較小。

若想達到理想狀態，旋流器分選出的各產品必須在預先脫介和合介段脫介率達到80%以上[5]，產品在稀介段能夠充分沖洗掉產品上的殘余介質，產品帶介極低，同時稀介段的篩下水經過磁選機回收后，99.8%以上的介質能實現回收，這要求工藝設計時，設備硬件選型必須嚴格匹配或富裕。

現實選煤廠中，能達到理想狀態的循環系統較少或基本沒有，由于生產狀況的不同形成了下面常見的幾種循環狀態。

2.2 常見的幾種循環系統狀態及原因分析

2.2.1常打分流型

該類型的系統一種是由于第一段脫介占比過高，導致磁選機純介質回收量不足或者副產品損失偏大，循環密度不斷下降，需要持續打分流，密度才可穩定達標。另一種是由于循環系統中煤泥含量過高，需要持續打分流以維持理想的煤泥含量，保證系統分選精度。

形成該狀態的常見原因：預先脫介段篩板篩縫選用過大或合介段設計過長，可采用換小篩縫或縮短脫介篩合介段的方法(由兩排變為一排)；由于入洗煤質發生變化，入洗原煤煤泥含量增高，原設計時選用的設備或工藝不合適，導致合介中煤泥含量過高，需要持續打分流才能減少循環系統中的煤泥量，提高分選精度，若原煤煤泥含量高，煤質不再發生變化，可以考慮改為脫泥重介工藝。

2.2.2常加稀釋水型

該類型的系統一般是由于預先脫介段效果差，未能及時脫介，使大量介質進入稀介段中，篩下磁選機回收濃介質過多，密度提升快。另一種為設計缺陷，缺少預先脫介環節，分選后的產品直接進入振動篩(比如邯鄲洗選廠)。

第一種情況一般采取及時更換篩面或篩板調頭、弧形篩上掛擋皮、合介段篩板篩縫堵塞清理等措施；第二種由于老廠房改造空間受限等原因，無法安裝預先脫介弧形篩，如邯鄲洗洗廠采取特制脫介篩入料跌落箱減緩入料流速，延長合介段(一般第一段為一排篩板，該廠變為4排)，同時在振動篩的合介段上加蓋厚重皮子增加脫水效果，在合介段增加3道擋水壩，定期清理篩板堵塞等措施[2].

2.2.3頻繁加介質型

該類型由于系統多環節出問題，系統介質損失過大，需頻繁加介質才能保證分選密度和合介桶液位。

這種類型多發生在新廠試生產期間，首先需要排查循環系統的各個環節，其次考慮介質質量。

2.2.4打分流與加水結合型

該類型較常見，打分流和加水量都控制在合理范圍內，把密度和系統煤泥含量維持在穩定狀態則能在保證低介耗情況下優化指標。

3 介質消耗高常見原因及措施

3.1 預先脫介段效果差

預先脫介一般有弧形篩、固定溜槽篩兩種設備。

弧形篩效果差原因：1)入料箱分料不均，若是溜槽設計原因直接改動溜槽結構。若是煤料中雜物堵塞導致，及時清理雜物。2)弧形篩磨損導致需定期調頭，及時更換篩板。3)弧形篩選型不合理，脫水效果差，調整篩縫或重新選型，在弧形篩篩面上加擋皮[2,3,6].

固定溜槽篩效果差的原因通常為篩板被細絨毛等雜物堵塞，需要定期清理。

3.2 振動篩合介段效果差

1)常見為振動篩入料偏稀、速度過快越過合介段篩面，一般在弧形篩出料端加擋板或擋皮，增加合介段脫介有效量。2)弧形篩入料不均勻導致振動篩入料不均勻，需改善弧形篩入料情況。3)篩板篩縫被細絨毛等雜物堵塞，需要定期清理。若為兩排篩板，則可增加兩道擋水壩，增加其脫介效果；篩縫過小，如選用0.5 mm的篩板，建議改為0.75 mm或1 mm[2-7].

3.3 稀介段脫介效果差

1)篩上煤量過大，煤層厚，應綜合考量是否采取減量措施。2)噴水水壓不夠，沖不透煤層或噴嘴經常堵塞，需要加大噴水壓力，同時合理擺布噴嘴布置，建議同一排水嘴一短一長，噴嘴間距適當縮小。3)稀介段篩板篩縫偏小，可以根據后續工藝情況靈活選用0.5 mm、0.75 mm和1 mm的篩板；擋水壩偏少偏低或無擋水壩，根據情況增加擋水壩[2-7].

3.4 磁選機效果差

1)入料濃度過高或過低，調節噴水大小使入料濃度控制在15%～25%，特別是中轉磁選流程，系統啟動時由于稀介桶沉淀濃度高導致磁選機入料箱堵塞，采取稀介桶上加風管，啟動前先鼓風等措施。2)入料量過大，控制不超過100 m3h/m.3)磁選機入料粒度大，溢流翻花磁選效果差，導致介耗高，這種情況通常發生在矸石篩下磁選機，可采取每班停車后及時沖洗滾筒或在筒皮上加刮耙措施[1-2].

3.5 介質分流量過大，導致磁選機負荷大

介質分流量必須控制在合適范圍內，一般不超過合格介質量的25%～30%，或者以磁選機溢流不翻花為準，磁選機液面平穩；分流量越大，到磁選機凈化的介質量越多，介質消耗越高；若長期打分流，才能保證循環系統煤泥含量合適，則需要通過改善預先脫介效果，或從工藝上改為脫泥重介。

4 結 語

在重介質選煤過程中，懸浮液循環系統的穩定性對分選效果有顯著的影響。總結了重介選煤廠懸浮液循環系統常見的工藝流程及幾種常見的循環系統狀態，并對介耗高的常見原因進行了分析提出了改進措施。建議在選煤廠工藝設計時，盡可能地完善分選工藝，在生產實踐中，多采用自動化、智能化手段控制懸浮液循環系統的穩定。