1 概述

田庄选煤厂隶属于中国平煤神马集团，设计能力10Mt/a，采用重介、粗煤泥分选、浮选联合工艺流程，分选设备有斜轮、两产品重介质旋流器、粗煤泥分选机(CSS)和机械搅拌式浮选机，主要产品是焦精煤和1/3焦精煤。

田选的中煤一直作为副产品销往内部矸石电厂，2010年以前，中煤发热量在2000cal/g以上，自2011年之后，集团原煤煤质逐年恶化，中煤发热量降至2000cal/g以下，至2014年下滑至1563cal/g，当时煤炭市场形势日趋严峻，焦精煤价格逐年下降，集团生产经营进入困难时期，中煤因发热量过低没有销路，开始影响到正常的精煤生产。为解决这个问题，进行了煤炭产品的市场调研，发现高发热量的动力煤较为易销，为此2014年进行了中煤提质工程的可行性研究，确定了使用三产品重介质旋流器再选中煤的技术改造方案，通过提高中煤发热量来缓解对生产的压力。2015年开始陆续实施改造，至2016年初施工结束，新末煤分选系统形成，提高质量后的中煤产品市场优势明显，延长了集团煤炭产品链。

三产品重介质旋流器在田选是第一次使用，且在原有两产品重介质旋流器工艺流程的基础上进行技术改造，在工艺设计、操作方法、技术管理方面都需要不断的摸索经验，才能使该设备满足生产要求。因此，田选围绕三产品重介质旋流器的工艺流程设计进行了大量的技术攻关工作，并通过解决试生产期间出现的各类问题，逐步优化了新末煤系统。

2 技术改造方案

这次技术改造的方案主要涉及三产品重介质旋流器的选型、介质回收净化流程设计和三种产品的脱介脱水和转载储存等内容。

2.1 三产品重介质旋流器的选型

原有末煤系统分为戊组和己组两套子系统，分选设备是5台D33-T214b两产品重介质旋流器。本次技术改造仍然遵循原有的系统划分，选型了5台3NZX1000/710三产品重介质旋流器进行工艺流程设计，充分利用现有的配套设备设施，原有入料泵不需要更换，只更换电机和皮带轮，相关的脱介脱水设备继续使用，只是承担的功能不同。设备技术参数见表1、表2。

表1  重介质旋流器工艺参数对比

表2  配套渣浆泵技术参数对比

2.2 介质流程的设计

介质流程也是按照戊组和己组两套来设计，设计的重点是产品的脱介系统，精煤脱介系统仍然选择一台三产品重介质旋流器对应一台脱介筛的方式，合格介质返回到各自的混料桶。中煤产量很小，选择1台原有的中煤筛来脱介，脱除的合格介质经过一根管道同时分配到两个混料桶内。矸石产量较大，余下4台原有中煤筛全部改为矸石筛，为提高合格介质的脱介量，又选用2台矸石固定筛预先脱介，脱除的合格介质仍然经过中煤合格介质的那根管道，分配到两个混料桶内。虽然是介质流程仍然分为两套子系统，但是这两套子系统的中、矸合格介质部分是连通的，即戊组、己组两套介质流程是串联的。

2.3 产品流程的设计

精煤产品的脱水、运输、储存方式保持不变，而改造之前有块矸石、末中煤产品，块矸石产率极低，而末中煤产率高且发热量低。改造之后末中煤产率变低且发热量提高，末矸石和块矸石共同构成了矸石，其产率大幅度提高，为此，中煤和矸石的脱水、运输、储存环节必须重新设计，但必须依托原有的脱水、运输、储存系统。针对这个问题，设计方案将原有的一条中煤刮板拆除，设计为一条中煤皮带和一条矸石皮带，中煤仍然采用卧振脱水，因中煤量锐减，原有3个矸石仓，容量1980t，改为中煤仓，而原有7个中煤仓，总容量2800t，加固后储存矸石，并选用脱水仓闸门，矸石在仓内完成脱水。

3 试生产过程中出现的问题

技术改造工程的工艺设计和实际生产总是存在差距的，试生产之后的持续改进是技术改造必须要经过的一个重要阶段，本次技术改造工程实施之后，也是存在诸多问题。

3.1 三产品重介质旋流器分选效果欠佳

按照设备的技术要求，精煤灰分合格区间9.5%～10.5%，数量效率要高于95%，一段可能偏差应在0.03g/cm³以下。实际的技术检查结果见表3，只有第5、6项灰分合格，但数量效率和可能偏差不合格，说明设备的分选效果有待于提高。

表3  三产品重介质旋流器技术检查结果

3.2 介质系统运行不稳定

首先，三产品重介质旋流器的分选比重存在非人为因素的波动，影响岗位人员的操作。原因是中煤筛、矸石固定筛脱除的合格介质汇总在一根管道中，一部分进戊组系统，另一部分进入己组系统，但分配比例无法保证各占50%，而是随机波动，两个混料桶的液位不稳定，三产品重介质旋流器的入料压力和分选比重调节困难，对分选指标造成不利影响。

其次，改造后与改造前相比，介耗显著升高，介耗指标见表4，2016年3月介耗最高为0.7kg/t。一个原因是矸石脱介固定筛的脱介效果极差，导致矸石筛的稀介质量增加，造成介质损失增加。另一个原因是中煤量会随着原煤煤质、精煤指标调整而波动，部分时段会发生中煤筛过载情况，中煤产品带介量会发生突然超标情况，导致介耗升高。

表4  2015年10月~2016年3月介耗统计

3.3 出现瓶颈工艺环节

中煤筛成为新末煤系统的“瓶颈”环节，因为只有1台中煤筛，一旦发生故障会导致停产事故，并且出现过上述的能力过载情况，使中煤脱介环节又变为一个能力薄弱的工艺环节。

4 改进方案

针对试生产过程中发现的设备问题、流程设计问题，田选在准确分析原因的前提下，采取了一系列的改进措施，并予以实施，取得了显著效果。

4.1 调整三产品重介质旋流器结构参数

与厂家联系，根据单机技术检查结果，重新计算、优化三产品旋流器结构参数，对溢流管的直径进行了修改，2016年4月份逐台把三产品重介质旋流器直径350mm的溢流管更换为直径300mm的溢流管。

4.2 建立两套独立的介质循环系统

针对分选比重调整困难、混料桶液位不稳的问题，给己组系统也安装了一套矸石固定筛，其脱除的合格介质直接返回己组混料桶，不再进入中、矸共用的合格介质管道，戊组、己组介质循环系统实现相互独立、互不干扰。

4.3 解决“零字号”设备的瓶颈问题

把己组系统的一台矸石筛改为中煤筛，平时处理中煤，矸石量过高时仍然可以分担一部分矸石处理工作，这样两套系统各有1台中煤筛，脱除的合格介质返回各自的混料桶，除了降低产品带介量、稳定分选比重和混料桶液位之外，完善了两套介质循环系统，保证了戊组、己组分选系统可以独立开车。

4.4 矸石固定筛的改进

原有筛板是普通的聚氨酯筛板，因三产品重介质旋流器底流流速偏高、合格介质量较大，合格介质脱除量达不到设计效果，为此将筛板更换为改造后的弧形筛筛板，提高了矸石的脱介量。

5 效果评价

经过对三产品重介质旋流器及其工艺流程进行改进，其产品质量合格，分选效果、可操作性都得到了改善，尤其介耗指标保持了逐月下降的趋势。

5.1 设备分选效果

三产品重介质旋流器分选效果得到改善，精煤灰分合格，分选精度指标可能偏差一段小于0.03g/cm³，二段小于0.06g/cm³，数据见表5。

表5  三产品重介质旋流器技术检查结果

5.2 中煤产品结构和质量

2016年2月份开始，中煤产率从1月的26.17%下降至11.98%，发热量从1389cal/g升高至3421cal/g。2016年与2015年对比，中煤产率从20.71%降至10.02%，发热量从1568cal/g升高至3108cal/g，达到了提高中煤发热量的效果，数据见表6。

表6  2015~2016年月中煤产率、发热量统计表

5.3 介耗水平

在相同处理能力的条件下，三产品重介质旋流器的循环量大于两产品重介质旋流器的循环量，进入稀介质的量也增加，在磁选机效果和能力不变的情况下，损失在磁选尾矿中的介质要多一些，因此从理论上分析，三产品重介质旋流器的介耗水平要高于两产品重介质旋流器的介耗水平。通过对改造前后的实际介耗进行对比，也反映了这种状况。2016年的平均介耗为0.57kg/t，2015年为0.43kg/t。说明改造后介耗升高了0.14kg/t。然而，通过改造后每月的介耗数据对比，可以发现，在2016年3月介耗出现了0.7kg/t的最高值后，以后的介耗总体上保持了一个下降的趋势，并逐渐趋于稳定，说明采取的控制介耗的措施产生了效果。数据见表7。

表7  2015~2016年月介耗统计表(kg/t)

5.4 操作难易程度

随着第一套三产品重介质旋流器分选系统的建成，田选开始了二产品重介质旋流器和三产品重介质旋流器共同生产的操作困难时期，也是摸索和积累三产品重介质旋流器操作经验的重要时期。操作三产品重介质旋流器的难度要大一些，原有适用于两产品重介质旋流器的经验会失效。首先，入料压力是操作人员可以调控的重要技术参数，三产品重介质旋流器的压力设定要比两产品重介质旋流器的高，但是最佳值需要通过摸索确定。其次，判断分选效果的经验也需要重新摸索，因为中煤携带精煤的比例与改造前不同，中煤产品的质量发生了质变，对实际分选效果很容易发生的误判。当然，这些问题在经过一段时间的摸索后都得到了解决，并形成新的操作经验。

6 结语

田庄选煤厂以提高中煤发热量为目的，在原有两产品重介质旋流器工艺流程的基础上，选用三产品重介质旋流器进行了技术改造，在保证精煤数质量的前提下，生产了高发热量的中煤产品。在试生产过程中为解决设备分选精度差、操作困难、介耗偏高等问题，又采取了一系列的优化措施，取得了显著的效果，精煤产品数质量未受影响，中煤产品质量稳定，工艺系统可靠性高，可操作性强，虽然介耗升高造成了生产成本略有提升，但总体来讲三产品重介旋流器在田选的应用是十分成功的。