重介質(zhì)旋流器工藝參數(shù)的在線(xiàn)檢測(cè)與分選效果研究

張夢(mèng)瑤

(山西省大同市同煤集團(tuán)大地選煤公司，山西 大同 037001)

引 言

近年來(lái)，隨著我國(guó)綜采工作面采煤效率的提高，入洗原煤的質(zhì)量變差，進(jìn)而影響選煤廠最終的分選效率和分選效果。重介質(zhì)旋流器作為選煤廠分選操作的關(guān)鍵設(shè)備，其結(jié)構(gòu)和相關(guān)的工藝參數(shù)是影響最終分選效果的主要因素。重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不能及時(shí)改變，因此可通過(guò)穩(wěn)定或優(yōu)化重介質(zhì)旋流器的工藝參數(shù)達(dá)到提升最終分選效果的目的[1]。本文將通過(guò)工藝參數(shù)的在線(xiàn)檢測(cè)研究不同工藝參數(shù)影響重介質(zhì)旋流器分選效果的機(jī)理，為保證選煤廠重介質(zhì)旋流器分選效果提供指導(dǎo)。

1 工程概述

同煤某選煤廠的年洗選能力為345萬(wàn)t，主要對(duì)綜采工作面的原煤進(jìn)行洗選操作。本選煤廠洗選系統(tǒng)共包含有A、B兩個(gè)系統(tǒng)，本文著重對(duì)其中的A系統(tǒng)進(jìn)行研究。A系統(tǒng)分選操作主要設(shè)備包括有脫泥無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、粗煤泥CSS分選機(jī)、浮選機(jī)、臥式沉降過(guò)濾離心機(jī)以及壓濾機(jī)等[2]。本選煤廠最終洗選的精煤用于煉鋼、發(fā)電等工廠使用，其余附加產(chǎn)生的煤泥供居民使用。A系統(tǒng)對(duì)應(yīng)重介質(zhì)旋流器的分選工藝流程如圖1所示。

圖1 重介質(zhì)旋流器分選工藝流程示意圖

2 重介質(zhì)旋流器工藝參數(shù)的在線(xiàn)檢測(cè)

不同工藝參數(shù)對(duì)應(yīng)重介質(zhì)旋流器的分選效果通過(guò)獲取分選工藝流程中不同位置的分選密度體現(xiàn)。為此，分別在對(duì)應(yīng)脫介篩處的原煤、中煤、矸石以及精煤的分選密度，并記錄相應(yīng)的循環(huán)介質(zhì)密度、入介壓力、給料量以及磁性物含量等參數(shù)[3]。

2.1 原煤灰分的在線(xiàn)檢測(cè)

本方案采用在線(xiàn)測(cè)灰儀對(duì)選煤廠原煤的灰分進(jìn)行檢測(cè)，在線(xiàn)測(cè)灰儀的應(yīng)用不僅解決了傳統(tǒng)灰分測(cè)試的滯后性，而且還降低了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。但是，在線(xiàn)測(cè)灰儀在實(shí)際應(yīng)用中其所測(cè)的數(shù)值與原煤實(shí)際灰分存在一定的偏差。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)得出，在線(xiàn)測(cè)灰儀與原煤實(shí)際灰分的關(guān)系如圖2所示。

圖2 原煤實(shí)際灰分值與在線(xiàn)測(cè)灰儀所測(cè)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系

經(jīng)對(duì)圖2中的關(guān)系整定得出原煤實(shí)際灰分值與在線(xiàn)測(cè)灰儀實(shí)際測(cè)得數(shù)據(jù)之間關(guān)系如式(1)所示。

y=1.173x-3.337

(1)

式中，y為原煤實(shí)際灰分值；x為在線(xiàn)測(cè)灰儀所測(cè)原煤的灰分值。

2.2 懸浮液密度的在線(xiàn)檢測(cè)

懸浮液密度的控制是重介質(zhì)旋流器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。某選煤廠采用γ射線(xiàn)密度儀對(duì)懸浮液的密度進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)，重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)根據(jù)所監(jiān)測(cè)懸浮液的密度值在PID控制算法的指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。當(dāng)懸浮液密度超過(guò)限值時(shí)，可通過(guò)補(bǔ)水降低其密度值；當(dāng)懸浮液密度低于限值時(shí)，可通過(guò)增加介質(zhì)增大其密度值[4]。

總的來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮液密度的實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)是提升重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)分選效果的基礎(chǔ)。經(jīng)實(shí)踐表明，當(dāng)將懸浮液的密度控制在1.37 g/cm3～1.4 g/cm3時(shí)重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)的分選效果最佳。

2.3 磁性物含量和煤泥含量的在線(xiàn)檢測(cè)

重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)中磁性物的含量直接影響懸浮液中煤泥的含量，繼而影響重介質(zhì)旋流器中懸浮液的穩(wěn)定性。在實(shí)際生產(chǎn)中，保證重介質(zhì)旋流器中懸浮液的穩(wěn)定性是保證設(shè)備分選效果的關(guān)鍵因素。因此，需對(duì)分選過(guò)程中磁性物(磁鐵礦粉)和懸浮液的含量進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)。目前，磁性物含量可采用磁性物含量計(jì)進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)，而煤泥含量無(wú)法直接測(cè)得，需通過(guò)懸浮液中磁性物的含量換算而來(lái)，具體關(guān)系如式(2)所示。

(2)

式中，DC為懸浮液中煤泥的含量；D為懸浮液的密度；DM為所測(cè)得磁性物的含量；δ1為磁性物的密度；δ2為煤泥的密度。根據(jù)某選煤廠所提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，δ1=2.54 g/cm3，δ2=0.84 g/cm3；懸浮液的密度為γ射線(xiàn)密度儀所檢測(cè)出的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。磁性物含量在線(xiàn)檢測(cè)及和煤泥含量的換算結(jié)果如表1所示。

表1 磁性物含量在線(xiàn)檢測(cè)及和煤泥含量的換算結(jié)果

3 重介質(zhì)旋流器分選效果研究

目前，可用于評(píng)價(jià)重介質(zhì)旋流器分選效果的指標(biāo)很多，包括有可能偏差、數(shù)量效率、錯(cuò)配物含量、精煤產(chǎn)率和分選密度。其中，精煤產(chǎn)率較為直觀，而分選密度直接決定重介質(zhì)旋流器介質(zhì)和動(dòng)力的效果[5]。因此，本文選用精煤產(chǎn)率和分選密度對(duì)重介質(zhì)旋流器的分選效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

對(duì)分選系統(tǒng)中原煤、精煤、中煤以及矸石進(jìn)行浮沉試驗(yàn)得出如下結(jié)論：對(duì)應(yīng)精煤的產(chǎn)率為58.43%，灰分含量為8.66%；對(duì)應(yīng)中煤的產(chǎn)率為9.38%，灰分含量為30.88%；對(duì)應(yīng)煤矸石的產(chǎn)率為32.19%，灰分含量為82.73%。在各產(chǎn)品產(chǎn)率計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，研究不同分選密度對(duì)應(yīng)各級(jí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的關(guān)系，由于本次重介質(zhì)旋流器經(jīng)歷兩段分選操作。因此，本次研究中將分別體現(xiàn)兩種不同分選密度下對(duì)應(yīng)各級(jí)產(chǎn)品的比例，即驗(yàn)證不同分選密度下對(duì)應(yīng)重介質(zhì)旋流器的分選效果。

結(jié)合同煤某選煤廠對(duì)最終精煤產(chǎn)品的灰分要求為9%，因此選擇精煤灰分為9%時(shí)對(duì)應(yīng)的一段實(shí)際分選密度和二段分選密度為最佳工藝參數(shù)。經(jīng)試驗(yàn)可得，當(dāng)一段分選密度為1.46 g/cm3～1.52 g/cm3，二段分選密度大于1.8 g/cm3時(shí)能獲得最佳分選效果。

4 結(jié)語(yǔ)

重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)的分選效果直接決定選煤廠產(chǎn)品的質(zhì)量，在實(shí)際生產(chǎn)中原煤灰分、懸浮液密度、磁性物含量以及煤泥含量等工藝參數(shù)均是影響重介質(zhì)旋流器分選效果的關(guān)鍵參數(shù)。因此，需加強(qiáng)對(duì)上述工藝參數(shù)的在線(xiàn)檢測(cè)并及時(shí)對(duì)超限值參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)研究表明，對(duì)于同煤某選煤廠而言，保證重介質(zhì)旋流器的一段的分選密度控制在1.46 g/cm3～1.52 g/cm3，二段的分選密度控制在1.8 g/cm3以上才能保證重介質(zhì)分選效果滿(mǎn)足要求。