選煤廠磁選機(jī)入料系統(tǒng)的優(yōu)化和應(yīng)用

頊紅光

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)大地選煤工程（大同）有限責(zé)任公司，山西 大同 037000）

王村選煤廠是王村礦為提高產(chǎn)品煤質(zhì)量、適應(yīng)煤炭市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品煤的需求配套改造的選煤廠，設(shè)計(jì)入選量為2.1 Mt/a。作為重介選煤的大型選煤廠，重介質(zhì)磁性物含量的高效回收利用是選煤過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[1]，然而在選煤廠日常生產(chǎn)過(guò)程中，磁選機(jī)堵塞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)多次停車處理，制約有效生產(chǎn)。

1 分析問(wèn)題

磁選機(jī)入料處的多次堵塞，造成全廠多次臨時(shí)停機(jī)處理。在處理磁選機(jī)堵塞事故過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，造成磁選機(jī)堵塞的主要原因是超限顆粒的積聚，經(jīng)過(guò)廠內(nèi)技術(shù)人員根據(jù)工藝的分析以及多次在現(xiàn)場(chǎng)勘察、檢測(cè)，最終確認(rèn)這些粗顆粒來(lái)源于上游設(shè)備離心機(jī)產(chǎn)生的離心液，原工藝流程如圖1。

圖1 原工藝流程圖

2 提出方案

為了徹底解決離心液中粗顆粒對(duì)磁選機(jī)入料的影響，需對(duì)磁選機(jī)入料粒度進(jìn)行控制，初步提出了對(duì)磁選機(jī)入料系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)[2]，將其中離心液出料管路進(jìn)行改進(jìn)，便于對(duì)粗顆粒物料進(jìn)行分離，控制磁選機(jī)入料粒度。

2.1 離心液出料管路改進(jìn)

改變離心液出料管路，將離心液桶出料管連接到精煤脫介篩篩上，為了保證回收合格介質(zhì)的循環(huán)使用，必須將管路連接固定到脫介篩的稀介段，利用脫介篩1.0 mm 篩縫，將離心液中的粗顆粒物料分離并隨篩上物料進(jìn)入精煤，離心液隨稀介質(zhì)進(jìn)入稀介桶。改進(jìn)工藝如圖2。

圖2 改進(jìn)工藝圖

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試用，由于離心液管路流量較大，全部輸送到篩上稀介段時(shí)，大量的水流沖擊會(huì)直接影響篩上稀介段噴水，影響脫介效果，需要在離心液到達(dá)精煤脫介篩篩上時(shí)，增加緩沖、分離裝置，控制到達(dá)篩上離心液的水量和沖擊力。提出了進(jìn)一步的升級(jí)改造方案，即在現(xiàn)有系統(tǒng)中增設(shè)緩沖分離裝置，以達(dá)到篦粗和減壓的效果。

2.2 增設(shè)緩沖分離箱

對(duì)離心液桶的出料管路進(jìn)行更改，離心液輸送到設(shè)計(jì)的緩沖分離箱，離心液經(jīng)緩沖分離箱后，大顆粒物料經(jīng)管路到精煤脫介篩篩上，細(xì)顆粒物料經(jīng)管路到達(dá)脫介篩稀介段篩下，最終到達(dá)磁選機(jī)，如圖3、圖4。

圖3 原設(shè)備聯(lián)系圖

圖4 改進(jìn)方案圖

2.3 緩沖分離箱的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

緩沖分離箱既要內(nèi)含分離層，實(shí)現(xiàn)離心液粗細(xì)顆粒的有效分離，同時(shí)又要保證分離后的物料有一定濃度，可以自流到達(dá)308 脫介篩。

2.3.1 箱體的結(jié)構(gòu)計(jì)算

根據(jù)設(shè)備參數(shù)資料查得參數(shù)，見(jiàn)表1，計(jì)算如下[3]：

表1 離心液泵參數(shù)

式中：H為水泵總揚(yáng)程，m；H實(shí)為水泵實(shí)際揚(yáng)程，m；H損為管路損失揚(yáng)程，m。

式中：P2、P1為泵進(jìn)出口處液體的壓力，Pa；V1、V2為流體在泵進(jìn)出口處的流速，m/s；Z1、Z2為進(jìn)出口高度，m；ρ為液體密度，kg/m3；g為重力加速度，m/s2。

式中：H損為管路損失揚(yáng)程，m；H沿為管路沿程損失揚(yáng)程，m；H局為管路局部損失揚(yáng)程，m；

式中：λ為水力摩阻系數(shù)；l為管段長(zhǎng)度，m；di為管道內(nèi)徑，m；v為平均流速，m/s；g為重力加速度，9.8 m/s2。

式中：A為管路的橫截面積，m2；L為管路長(zhǎng)度，m。

根據(jù)舍維列夫進(jìn)行的鋼管及鑄鐵管的實(shí)驗(yàn)，提出了計(jì)算過(guò)渡區(qū)及阻力平方區(qū)的阻力，對(duì)于新鑄鐵鋼管：

ξ阻力系數(shù)見(jiàn)表2。

表2 阻力系數(shù)表

l取15.3 m，di取0.1 m，Z1、Z2差值取14.3 m。

計(jì)算得：V2=3.70 m/s。即到緩沖分離箱入口處，離心液流速約為3.70 m/s，離心液在緩沖分離箱水呈平拋運(yùn)動(dòng)：

當(dāng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t取0.25～0.5 s 時(shí)，長(zhǎng)高比在1.52～3.04 之間，因此確定緩沖分離箱長(zhǎng)為2 m，高1.2 m。

2.3.2 緩沖分離箱設(shè)計(jì)

采用610 mm×305 mm×1.5 mm 篩板過(guò)濾，寬取0.65 m，結(jié)構(gòu)示意圖如圖5。

圖5 緩沖分離箱結(jié)構(gòu)示意圖（mm）

離心液在上圖入料口進(jìn)入，通過(guò)理論計(jì)算以及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)入料口處刀閘閥的開(kāi)啟程度進(jìn)行微調(diào)，可使離心液在如圖溢流口處與過(guò)濾面接觸，粗顆粒以及部分離心液從溢流口處到達(dá)脫介篩篩上稀介段，細(xì)顆粒以及另一部分離心液透過(guò)過(guò)濾面從溢流口到達(dá)脫介篩篩下稀介段。

3 緩沖分離箱的制作

（1）經(jīng)過(guò)現(xiàn)有材料和現(xiàn)場(chǎng)需求，最終確定使用5 mm 鋼板制作長(zhǎng)2.0 m、寬0.65 m、高1.2 m 的箱體，并在其內(nèi)的前后兩壁利用角鋼與水平呈30°角焊接，在槽內(nèi)鋪設(shè)現(xiàn)有的610 mm×305 mm×1.5 mm 聚氨酯不銹鋼篩板作為分離超限顆粒的濾層，并確認(rèn)入料、底流、溢流口位置，于主廠房精煤脫介篩側(cè)的三層半位置處安裝固定。

（2）整改離心液桶出料管路，使出料管路直接達(dá)三層半已設(shè)計(jì)安裝的緩沖分離箱入料口處，并在入料口處安裝刀閘閥以便調(diào)節(jié)。分別在緩沖分離箱溢流口、底流口利用管路連接至脫介篩稀介段篩上與篩下。

（3）為了解決粗顆粒物料到精煤脫介篩篩上時(shí)流速過(guò)快對(duì)稀介段噴水脫介效果的影響，特在篩上位于一段噴水偏篩后處安裝一段圓管與緩沖分離箱溢流管聯(lián)接，經(jīng)多點(diǎn)卸流，使其較均勻分布在脫介篩上。

4 應(yīng)用效果

對(duì)磁選機(jī)入料系統(tǒng)優(yōu)化改造前后磁選機(jī)入料進(jìn)行粒度分析，見(jiàn)表3、表4。磁選機(jī)入料系統(tǒng)優(yōu)化改造后磁選機(jī)堵塞次數(shù)由原來(lái)的24 次/月降低到0.7次/月。

表3 改造前磁選機(jī)入料粒度分析表

表4 改造后磁選機(jī)入料粒度分析

通過(guò)以上數(shù)據(jù)對(duì)比可知，磁選機(jī)入料系統(tǒng)優(yōu)化改造后在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果較好，通過(guò)對(duì)離心液粗顆粒的控制，有效解決了磁選機(jī)入料處因超限物料引起的堵塞問(wèn)題，有效提高了系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。

5 結(jié)語(yǔ)

磁選機(jī)入料系統(tǒng)優(yōu)化改造方式對(duì)離心液的處理可以作為選煤工藝處理離心液的一種新的處理方法和思路，對(duì)于因離心機(jī)結(jié)構(gòu)、篩籃等原因產(chǎn)生的超限顆粒能夠得到有效的分離和控制，同時(shí)節(jié)省了處理事故的大量的人力物力，保障磁選機(jī)的正常運(yùn)行，在各選煤廠有較為廣泛的應(yīng)用前景。