PAD重力流態式煤漿預處理器的應用和優化

姜紅波

(冀中能源峰峰集團 馬頭洗選廠，河北 邯鄲 056045)

1 概 述

馬頭選煤廠九龍生產部原為九龍礦配套選煤廠，入洗九龍礦優質焦煤，設計能力為1.20 Mt/a，1991年12月投產，原設計采用跳汰粗選+粗精煤重介再選+煤泥半直接浮選的工藝流程。2006年7月，集團公司實行專業化管理，將九龍礦選煤廠劃歸馬頭選煤廠，成立馬頭選煤廠九龍生產部(下簡稱“九龍生產部”)。2009年9月，進行了無壓三產品全重介工藝擴能技改，2010年2月正式投入投產。現選煤方法為不脫泥不分級無壓三產品重介+煤泥直接浮選，原煤入洗能力達到2.10 Mt/a。

九龍生產部重介系統投產后，很快達到了設計指標，但浮選指標不穩定的現象時有發生，為了進一步提高浮選效果，降低浮選藥劑用量，九龍生產部借鑒馬頭選煤廠本部經驗，引進重力流態式礦漿預處理器，對浮選系統的礦漿預處理設備進行技術升級改造。

2 浮選系統存在的問題

九龍生產部有3臺XJM-KS16型和1臺XJM-KS24型機械攪拌式浮選機，該系列浮選機自帶的礦化器存在以下問題：

(1)該礦化器在其上部橫截面上布置了7個錐形噴嘴。礦漿以一定的速度噴出，在礦化器內腔形成負壓，將空氣和浮選藥劑吸入，如果入料不穩定，因裹入氣流，煤漿礦化效果變差，且作用時間極短。

(2)礦化器內斷面安裝7個錐形噴嘴，無法實現生產過程在線調節。

(3)正常生產過程中，礦化器噴嘴易出現堵塞或者脫落等現象，容易造成浮選機單機流量異常，致使指標惡化，甚至影響生產連續性。

從九龍生產部入洗原煤、浮選入料性質和浮選精礦脫水情況看，浮選系統存在以下問題：

(1)入洗原煤原生煤泥含量高，現采用的不脫泥無壓重介三產品工藝去浮選的煤泥量大，要想實現有效分選，浮選系統處理能力要足夠大。

(2)浮選入料中小于0.045 mm 粒度級占比較大，且灰分偏高，說明浮選入料煤泥選擇性差，對浮選藥劑添加比例和混合效果要求高。

(3)浮選精煤脫水采用加壓過濾機配合精煤壓濾機進行，加壓過濾機和壓濾機濾液全部進入浮選入料作為稀釋水，由于精煤壓濾機屬于間斷工作，濾液量先大后小，入料量不穩，因入料中有空氣，易造成浮選機礦化器失效。

3 改造方案

為提高生產系統對原煤煤質波動的適應性，改善浮選分選效果，九龍生產部對浮選機各種礦漿預處理設備進行了調查研究，最終確定借鑒馬頭選煤廠本部經驗，選用唐山森普工程設計有限公司的 PAD 型重力流態式煤漿預處理器。

3.1 PAD型礦漿預處理器的結構

PAD型重力流態式礦漿預處理器由用于浮選藥劑分散的浮選藥劑霧化裝置和用于浮選藥劑與礦漿混合的流態混合裝置組成，浮選藥劑霧化裝置由加藥斗和浮選藥劑霧化器組成，流態混合裝置由礦漿入料口、箱體、礦漿均分器、流態混合單元、出料口和支腿組成，其結構見圖1。

圖1 PAD型礦漿預處理器結構

3.2 PAD型礦漿預處理器的工作原理

壓縮空氣(0.06～0.10 MPa)經管路進入浮選藥劑霧化器中，經噴嘴高速噴出，在噴射室內產生負壓，形成抽吸作用，將添加到加藥斗中的浮選藥劑快速吸入，被噴射氣流分散霧化，霧狀浮選藥劑彌散在混合裝置箱體內。礦漿從入料口給入到混合裝置箱體內，首先進入礦漿均分器，通過二次溢流，將進入的礦漿沿360°方向均勻分配到最上層流態混合單元，在礦漿自身重力的作用下，從上至下沿各層流態混合單元向下運動，運動過程中與彌散于箱體內的霧狀浮選藥劑接觸混合。礦漿運動過程中受流態混合單元紊流堰的作用，不斷地上下起伏翻滾，提高了礦漿的紊流程度；并且各層流態混合單元為圓形，礦漿沿流態混合單元從中心向周邊運動時，流態混合單元面積逐漸增大，流態混合單元上的礦漿流層隨之逐漸變薄，礦漿沿流態混合單元從周邊向中心運動時，流態混合單元的面積逐漸變小，流態混合單元上的煤漿流層隨之逐漸變厚，即礦漿在運動中不斷地“擴散—聚合”，形成大量二次流和渦流，進一步提高了礦漿紊流程度，強化了混合效果。礦漿到達底部后從出料口流出，進入浮選機分選。

4 應用效果分析

九龍生產部于2019年1月15日完成404浮選機PAD重力流態式煤漿預處理器的安裝調試并投入使用。在1月20—30日，對入料來源相同的已使用PAD重力流態式礦漿預處理器的404浮選機與406原有礦漿準備器2臺浮選機進行對比試驗，試驗結果如表1。

表1 2020年1月下旬404和406浮選機單機試驗結果對比

從表1試驗結果可以看出，PAD重力流態式礦漿預處理器能夠顯著改善浮選機的分選指標，提高浮選精煤單機合格率，降低浮選油耗，提高浮選抽出率，經濟效益顯著。

5 存在問題及改進

5.1 存在問題

PAD重力流態式礦漿預處理器經過一段時間使用后，出現了以下故障：

(1)浮選藥劑霧化裝置向外噴油，即浮選藥劑從加藥漏斗處向外噴冒，造成浮選藥劑浪費，污染環境，同時礦化效果變差。

(2)加藥口頻繁被煤泥堵塞，造成無法添加浮選藥劑添，致使礦漿預處理器失去預先礦化作用。

5.2 原因分析

(1)噴油：霧化器內軸肩過小或發生腐蝕磨損后，拖不住氣嘴，氣嘴掉落至霧化器底部，這時進油口位于錐形氣嘴上方，氣嘴上方為正壓，風進入到加藥漏斗的油管內，從而形成噴油現象。

(2)加藥口頻繁堵塞煤泥：浮選入料對浮選藥劑霧化裝置斜插管沖刷磨損，斜插管磨透，煤泥進入堵塞。

5.3 改進措施

(1)在錐形氣嘴外壁套上1個直徑30 mm的O型圈，來增大氣嘴與霧化器內壁的接觸面積，同時在錐形氣嘴外壁軸肩上用電焊點幾個焊點，使其能夠擔在霧化器的軸肩上。

(2)優化藥劑霧化裝置斜插管結構和位置，由原來1根斜管改為2根弧形管，避開入料的沖刷。

6 效益測算

采用PAD型礦漿預處理器后，每噸原煤可節約浮選藥劑0.03 kg，浮選藥劑按7元/kg計算，按每年入洗原煤2.1 Mt計算，年可節約費用44.1萬元。同時浮選抽出率可提高1.6%，經濟效益可觀。

7 結 語

九龍生產部通過對浮選預先礦化設備的改造提升，進一步完善了浮選工藝，改善了浮選效果，提高了浮選抽出率，同時節約了油耗，取得了顯著的經濟效益。