重介质选煤具有分选精度高、对原煤适应性强、易于实现自动化等优点,已成为选煤首选技术。三产品重介质旋流器是重介质选煤中广泛应用的分选设备,精煤是选煤厂质量管理的核心,因此,降低三产品重介质旋流器中煤中的精煤损失,实现精煤回收率最大化是提高选煤厂经济效益的主要途径。三产品重介质旋流器选煤中,中损不仅造成资源浪费,还因中损粒度很细(中煤中所含精煤粒度一般小于1.0mm),在中煤中含量大时会造成中煤脱水脱介困难,导致介耗增大。因此降低中损尤为重要。由于中煤发热量偏低,返选意义不大,这部分精煤得不到有效利用而损失。

目前,大部分对中损的研究主要集中在对旋流器结构的分析、改进,笔者提出了降低选煤中损的控制措施及改进方案,以期增加精煤产量,提高分选效果,提升选煤厂经济效益。

1 选煤中损原因分析

三产品重介质旋流器分选不同煤种时,都存在中损现象,可能原因有:①旋流器内衬磁块脱落、二段入料口变大、一段溢流口尺寸有问题等。②密度调整不合理,造成中煤灰分低,中损过高,实际回收率比理论回收率低很多。③分选密度δ±0.1含量高,一般旋流器可分选极难选煤(密度临界物大于40%),但如果密度临界物过高,也会影响旋流器分选,造成中损过高。

以山西长治4个三产品重介质旋流器选煤厂为例可知,三产品有压和无压重介质旋流器在分选贫煤和贫瘦煤时,都存在不同程度的中损。结合现场情况,笔者认为存在中损的原因主要有3种,即错配物损失,悬浮液煤泥量过大导致中损,旋流器离心率不足或给煤量过大导致中损。

1.1错配物损失

选煤中产品错配的物料称为错配物,错配物是指分选或分级时,混入各产品中非规定成分的物料。错配物的损失是指任意密度处重产品中小于该密度的物料质量分数,这部分低密度物料如果在中煤,就是精煤错配至中煤中,这部分精煤就是中损。实际生产中精煤进入中煤的现象,就是轻产物错配到重产物中,若想降低中损,就要采取措施减少错配。

1.2悬浮液煤泥量过大导致中损

《选煤厂设计手册》规定,重介质选煤悬浮液的容积浓度为15%-35%,容积浓度是指悬浮液中悬浮质的体积占整个悬浮液体积的百分数。不同密度的工作悬浮液中煤泥含量最大允许值见下表。

由表可知,低密度分选时,悬浮液允许煤泥量较高,以1.40g/cm³为例,煤泥量可达60%。当煤泥量为60%时,分选效果不一定最好,需要通过合适的分流排除循环悬浮液中多余煤泥,以保证悬浮液的稳定性。若分流不及时,会造成煤泥量急剧加大,悬浮液黏度增大,不利于细颗粒物料的分选,这是造成中损升高的主要原因。入选原煤粒度偏小或分流量不够,都会造成悬浮液黏度偏高。

山西长治远腾选煤厂入选掺有煤泥的原煤时,分选密度为1.56g/cm³,由于生产过程中分流量不够,造成煤泥量急剧增大,突破60%,分选紊乱,大部分精煤出现在中煤筛上,中损在50%左右,最后停煤,循环悬浮液,通过打分流并补加新介质,将煤泥量降至20%左右,生产恢复正常。因此悬浮液煤泥量过大会增大中损含量。

1.3旋流器离心率不足或给煤量过大导致中损

物料在三产品重介质旋流器内的分选过程,主要取决于物料的密度及旋流器内部的离心力场和密度场,这三者是决定颗粒成为精煤或中煤的主要原因。三产品重介质旋流器离心力不足,易导致一些邻近密度的精煤损失到中煤。文献认为提高入介压力能改善中煤带精的问题。

另外,给煤量太大,超出三产品重介质旋流器的处理能力,特别是精煤管的通过能力,也可造成旋流器中煤带精。因此应控制入选量,提高分选效果。

2选煤中损控制及改进方案

2.1降低错配物含量和煤泥量

增大中煤脱介弧形筛筛缝,保持合适的分流量。禹州龙屯矿原煤煤泥含量在50%左右,在河南天元选煤厂无压三产品重介质旋流器入选时,中损达到10%左右,生产中发现,中煤弧形筛0.75mm调头后,中损骤降,达5.0%左右。针对此种现象,专门定制筛缝为1.2mm弧形筛,迫使小于筛缝的物料全部进入合介桶,再次进入系统分选,使已经错配到中煤的精煤再次进入系统分选后进入精煤系统,或由浮选选出。改造后中损降至2%以下,系统稳定,提高精煤回收率。

2.2降低分配误差

增加中煤筛下合介段,保持合适的分流量。河南天元选煤厂中煤段改造前后如图所示。

中煤弧形筛磨损较快,会提高中损,因此,增加了中煤合介段,通过控制分流量,保证介质中非磁性物含量满足分选要求,保持悬浮液稳定,将筛下直接进入磁选机的部分物料改至合介桶,再次随悬浮液进入旋流器分选,使分配至中煤段的精煤再次进入精煤段,降低了精煤的分配误差,中损始终保持在2%以下,介质消耗也能控制在0.8kg/t。

3经济效益分析

河南天元选煤厂针对三产品重介质旋流器中损高的问题,采取了增大中煤弧形筛筛缝,增加中煤合介段,保持合适的分流量等改进措施,提高了精煤产量,降低了介质损耗。

河南天元选煤厂年产量90万t,原煤中中煤含量为10%,改造前的中损为10%,改造后降至2%以下,每年多回收精煤7200t,按精煤价格700元/t计算,直接经济效益约500万元。改造后介质消耗由1.0kg/t降至0.8kg/t,可节省介质180t/a,按介质1000元/t计算,每年可节省介质费用18万元。