選煤廠重介質分選工藝改造及應用研究

帖 呈

（晉能控股山西科學技術研究院設計研究有限責任公司， 山西 大同 037000）

引言

選煤廠在原設計中運用了跳汰粗選、末精煤重介質旋流器等工藝流程，這種工藝流程主選設備的工作效率低下，需要投入的設備數量較多；工藝流程方面比較復雜，對于生產管理具有限制性；輸送懸浮液和煤泵消耗能量較高；產生的次煤泥量過大。因此，為了改善選煤廠傳統工藝中的不足，針對以上提供的幾點問題對重介質分選工藝改造及應用展開分析。

1 改造原系統技術的原因

目前，隨著社會對煤礦的需求越來越大，煤礦的生產能力也在不斷的加大，導致煤的質量下降，而市場上對商品煤的質量要求在不斷增加，競爭也隨著市場的變化不斷加大，為了有效提高選煤廠處理煤質的能力，促進煤質的不斷提高并達到市場的要求，因此有必要對選煤系統進行生機和改造。選煤廠重介質分選工藝具有以下缺陷：

1）處理煤質的能力低下，某煤礦為了提高生產力，不但采用了高檔普采水運生產工藝，還擴大了煤井的建設，將綜采工藝運用到生產當中。煤礦的生產能力也得到了很大的提升，然而選煤廠的生產能力依舊保持在原本的基礎上，這就造成選煤的生產能力無法滿足煤礦的生產需求，有很大一部分原煤無法進入選煤工藝中。

2）產品結構無法滿足市場的需求，利用跳汰分選工藝對13 mm 的粗精煤進行破碎后，進入旋流器工藝進行精選，最終篩選出低灰精煤、高灰精煤、矸石等不同結構的產品。隨著市場客戶對產品的質量要求越來越高，9%~10%的高灰結構煤質已經無法滿足市場的需求，對于低于8%的低灰精煤其價格在不斷地增長。所以選煤廠要不斷地改善產品的結構，以此來滿足用戶的需求，增強煤廠的效益。

3）由于煤礦開采的深度不斷地增加，造成接觸斷層多發區的現象增多，煤的質量越來越差，洗煤的難度增加導致跳汰分選的效果變得越來越差，經濟效益也隨之下降，出現較為嚴重的資源浪費。

4）選煤設備有待提升。傳統末精煤重介質旋流器精選工作只適合跳汰精煤的分選和加工，選煤設備無法滿足當前煤礦的需求，并且選煤重介質工藝復雜，無法對原煤進行精細的篩選。此外，本設備迫切需要進行工藝改造，全面實現重介質選煤自動化。

2 重介質分選工藝改造及應用

傳統的重介質分選系統采用的是末精煤分選系統，將本原煤系統用重介質旋流器分選系統代替，應用的技術是不分離、不脫泥、無壓給料技術，充分地利用已經購買的設備和原廠房進行技術改造和升級，改革成一種新穎的重介質分選系統，如下頁圖1 所示。由膠帶輸送機將入選的原煤料輸送到廠房，刮板輸送機對原煤進行濕潤加工傳送到三產品重介質旋流器[1]。從而分選出精煤、和中煤兩種煤質，進入弧形篩流程進行一次脫介，之后傳送到直線震動篩進行第二次脫介、脫水，分選出的矸石在直線震動篩中進行一次脫介、脫水。并且在單層精煤振動篩對煤進行分級處理，將煤進行分級，以13 mm 為標準，對于小于13 mm 的粒級末煤可傳送到離心機進行第三次脫水，離心液傳送至煤泥弧形篩。精煤弧形篩會分流出一部分濃懸浮液，精煤震動脫介篩也會篩下一部分稀懸浮液，將兩種懸浮液一同進入精煤磁選機中，剩余的一部分和中煤、矸石脫介篩下的懸浮液會一起傳送到合格的介質桶。通過對中煤、矸石的震動篩下的懸浮液分別與中煤和矸石進入磁選機。每臺磁選機中的精煤可以作為合格的介質循環性的使用。在精煤磁選機中的尾礦可由精煤泥弧形篩精進行分級，在弧形篩上的煤泥可通過離心機進行脫水分選到精煤中，之后離心液返回到煤泥弧形篩，篩下水進入浮選系統。中煤和矸石磁選機中的尾礦可由尾煤弧形篩進行篩選分級，篩上物質可進入到中煤直線震動機進行脫水。通過對原煤重介質分選系統進行改造，原煤重介質分選系統和跳汰洗煤系統不但能夠獨立使用，還可以相互并聯共同使用。

圖1 技改后的重介分選工藝原則流程圖

3 三產品重介質旋流器的技改效果

3.1 主要優點

重介質技術改造后采用了國際先進的大型無壓給料三產品重介質旋流器作為選煤主要設備，加強了入選煤粒的速度，減少了設備的臺數，原煤料的準備系統進行了簡化，能夠直接進入不分級入選系統。采用無壓給料的方式精心地對原料煤篩選，提高了選煤的精度和效率，簡化了選煤工藝流程。通過單一低密度懸浮液，能夠一次分選出精煤、中煤和矸石三種煤質。在進行原煤分選的過程中減少了脫泥和分級流程，生產環節的減少大大降低了故障率。選出的產品質量高，并且結構相對靈活。對于重介質旋流器的兩段，具有靈活性和方便性的特點，保障了中煤和精煤的質量，有效地分離出純矸石。本設備具有先進、可靠和操作方便等特點，采用3GDMC1100/780A 型當作主選設備其中采用了三產品無壓給料重介質旋流器和無運動部件，在旋流器內部采用了剛玉材料，使用壽命可達到9 000 h 以上，并且可以長時間地進行高質量的工作。

3.2 工作效果

通過對三產品重介質旋流器經營實驗監測材料進行分析，得出了三產品重介質旋流器的曲線圖，工藝評定結果具有高效性[2]。通過對評定結果分析可以看出，重介質旋流器具有高精度的優勢。通過在1.568 kg/L 的分配密度下第一段的E1值能夠達到0.031 kg/L，第二段的分配密度為1.918 kg/L，E2的值也可以達到0.046 kg/L，指標達到了先進化的階段，精煤的產量效率大大的增加，遠遠超過了跳汰分選重介質的精煤率。自從對重介質分選工藝進行改造后，精煤灰分和矸石的帶煤量明顯減少。通過對質量指標的分析，要想更好地提高精煤的生產率，就需要將跳汰分選的煤灰分提高到8.5%，保證其在易選煤的范圍內。采用改造后的重介質分選工藝，可以將精煤灰分的產生率控制在7%以下。如此可以將煤灰分的生產率控制到8%以內，促使選煤廠的精煤生產率提高到2 個百分點以上。

3.3 經濟效益

通過對重介質分選系統進行改造并投入使用中的數據分析，這項系統具有操作、流程簡單，工作狀態穩定，工藝流程靈活，可以隨著入選煤的變化及時地調整分選煤的密度，從而大大提高了產品的質量和效率。改造后的新系統可以和跳汰分選系統共同運轉，又可以單獨使用，能夠結合煤礦企業銷售合同中的精煤質量要求調整設備運轉參數，從而達到合同規定的選煤標準，并且可以單獨控制每個工藝流程。選煤廠的精煤灰分可達到7.39%，洗混煤灰分可以控制在35.12%內，商品煤的質量可以達到100%的合格率，也贏得了用戶的認可。雖然這種新型重介質分選工藝投入使用的時間不長，然而消耗只有2.0 kg/t，隨著技術經驗的不斷掌握和熟練，介耗還有可能進一步的降低，改造后的重介質系統管道加強了耐磨性，降低了磨損程度及設備零件更換的成本。通過對重介質旋流器的改造傳送矸石的脫介篩螺旋溜槽鋪有鑄石板增強了耐磨性。改造后的生產精煤將要比改造工藝前每年的分選精煤量可增加20 萬t 左右，將精煤量按照煤礦內部的價格計算，每年能夠為企業增加五六千萬元，增加了煤礦廠的經濟效益。

4 三產品無壓給料重介質旋流器發展趨勢

從當前煤礦企業的三產品無壓給料重介質旋流器的發展趨勢分析，要想提高煤礦企業的核心競爭能力和提高產品的質量就需要引入先進的分選煤質的設備，采用高效的三產品無壓給料重介質旋流器工藝可有效地降低煤礦企業的消耗，并且節約煤礦資源和成本。與我國提倡的綠色環保理念相結合[3]，達到高質量、高要求的產品分選效果。選煤廠還需要建立遠程監控和自動化選煤系統水平，可及時地觀察到分選設備的參數和工作情況，并且能夠將檢測的參數提供給分選煤相關的部門，為相關的部分作出相關的決策提供有利的參考條件。重介質分選煤工藝在工作過程中出現故障可及時地向遠程發出信號，方便選煤人員找出問題排除故障。重介質分選工藝是選煤廠主要應用的設備，重介質分選煤工藝的運行狀態與選煤廠的經濟效益有著直接的關系，所以選煤廠要加強對重介質分選工藝進行改造和升級，從而提高煤礦企業的經濟收益。

5 結語

從當前對選煤廠的設備分析來看，重介質的選煤廠要想提高選煤的質量和效率，就需要對傳統的選煤工藝進行改造，在最大程度上降低選煤廠的損耗，提高選煤廠的經濟效益，相關研究人員要不斷地對重介質選煤工藝進行研究和分析，以求更好地滿足各種煤礦的生產需求。