重介旋流器煤泥量大



重介质选煤厂建设中应注意的问题和解决途径

威海市润泽矿山洗选设备有限公司   2009-12-29 14:45:23 作者:李长魁 来源: 文字大小:[大][中][

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摘要：介绍了重介质选煤技术的发展现状，通过对存在问题的分析，提出了相应的解决方法，强调指出，实现低成本、高效益是重介质选煤厂一切工作的出发点和落脚点。

关键词：重介质选煤；旋流器；问题；解决途径

   经过几代人的努力，我国的重介质选煤技术已跨入世界先进行列，在分选工艺、旋流器的入料粒度上限和给介方式的研究上取得具有战略意义的重大突破，目前单系统处理量可达200万t/a。以无压给料三产品重介质旋流器及有压给料三产品重介旋流器为代表的高效重介质选煤技术在我国的成功推广已受到世界同行的广泛关注。值得指出的是，由于煤炭市场转热和市场管理混乱，在我国重介质选煤技术发展过程中还存在不少问题。文章旨在对实践中发现的问题进行分析，提出相应的解决方法，以促进重介质选煤技术的发展。

1  主要分选设备的选择

高效重介质选煤厂的主要分选设备有无压给料三产品重介质旋流器、有压给料三产品重介质旋流器、无压给料两产品重介质旋流器和无压给料两产品重介质旋流器。上述重介质旋流器具有不同的特点，因此，应从实际出发根据被选原煤的可选性、产品结构及处理量进行恰当的选择。

有压给料重介质旋流器适用于难选煤或极难选煤，具有系统简单、处理量大、分选精度高等特点。缺点是对原煤的二次破碎会增大系统中的煤泥量，加大煤泥的处理成本，尤其是易碎煤或遇水易泥化煤。无压给料重介质旋流器采用有压给介无压给料的方式，煤直接进入旋流器分选，避开了渣浆泵高压给料的环节，减少了煤的二次破碎，使系统进一步简化。三产品或两产品重介质旋流器的选择主要取决于产品结构，产品结构要根据入选原料煤的特点和市场情况进行优化，确定最合理的产品结构和产品质量标准，使企业效益最大化。如大同燕子山煤选煤厂根据大同的煤质和市场情况，产品结构确定为两产品，选用两产品重介质旋流器是合理的；与燕子山选煤厂相同条件的大同青瓷窑煤矿选煤厂却选择了三产品重介旋流器，显然是不合理的，不但增加了建厂投资，还增大了运转成本。又如海勃湾矿务局公乌素煤矿原煤灰分为26%以上，作为优质炼焦煤，生产＜10%灰分的精煤产率低但价格高，灰分为25%左右的煤作为动力煤供不应求，灰分＞75%的矸石还可作为建材使用，因此最合理的产品结构是三产品，选用三产品旋流器是合理的。海勃湾公乌素另一选煤厂与其煤质类似，产品结构也定为三产品，但却选用了两产品旋流器，用两套两产品系统生产三种产品，造成了系统的浪费，增加了运转成本，显然是不合理的。

2  旋流器的分选精度

选煤厂投产后，经过一段时间的调试，旋流器的分选精度应达到最佳值，通常，两产品旋流器的 Ep值应当＜0.03，三产品旋流器一般应当＜0.03，二段应当＜0.06，这是对旋流器的基本要求。系统在最佳状态下分选的数量效率与原料煤分选密度±0.1邻近密度物含量成反比（表1）。

表1煤的可选性与重介选煤数量效率的关系

指标	分选密度±0.1含量/%
	66.9     46.7     37.7     25.6      18.4      12.9
数量效率/%        58.53    86.97    92.03     94.8      97.3     99.24

  旋流器的分选精度主要有三个控制因素：一是旋流器本身的结构参数；二是重介悬浮液密度；三是旋流器入口压力。旋流器的结构参数对分选精度起决定性作用，必须根据产品结构专门设计，否则旋流器就达不到最佳的分选状态，产品质量也达不到设计时的最佳优化结果。

重介悬浮液的密度是旋流器分选精度的关键因素，一是必须选用符合重介系统要求的磁铁矿粉；二是悬浮液中要含有一定量的煤泥，以保证悬浮液的稳定性。采用人工控制很难达到上述要求，最有效的方法是使用重介密度自控系统。例如：公乌素选煤厂刚投产时不能正常生产，主要问题是:①处理量达不到设计要求，只有不足50t/h;②精煤灰分超标，为11%以上，如果精煤灰分为10.5%，则产率低，数量效率不到50%；③中煤灰分低，为20%-22%；④矸石带煤严重，矸石灰分平均53%。通过旋流器结构参数的改进和对系统进行必要的调整，提高了悬浮液的稳定性，使精煤灰分降到10.5%以下，产率提高到了35%，数量产率提高到了87%；中煤灰分由22%上升到27%左右，矸石灰分由平均53%上升到65%以上，综合产率提高了6个百分点。山西伯方选煤厂是我国较早建起的全重介模块选煤厂，选用3NZX710/500有压给料三产品重介质旋流器，按设计要求必须能够选出灰分分别为8%、9%、10%和11%四种精煤。由于原煤灰分较低，生产8%、9%灰分的精煤没有问题，但10%和11%灰分的精煤就是选不出来，也就是说精煤灰分提不上去，后来也是从旋流器结构上采取了措施，才使精煤灰分达到了指标，顺利生产出灰分为10%和11%的精煤。1992年，双鸭山方达选煤厂计划生产6%灰分的精煤，理论产率40%，但实际产率不足25%，同样也是通过改变旋流器的结构，使实际产率达到了36%，效率明显提高。

3 旋流器的处理能力

作为新建选煤厂，不但产品质量要达到设计指标，产量也必须达标，否则就没有经济效益可言。影响旋流器处理能力的关键是旋流器的排料口要与其处理能力匹配，相同规格的旋流器在分选煤质相同且产品结构一样的情况下，如果排料口匹配合理，处理量应当是一样的。鸡西沃德选煤厂使用NZX700/500无压给料三产品重介质旋流器，由于原煤煤质发生变化，矸石含量比原来预计的多，致使排料口排料不畅，处理量不足60t/h，严重影响了经济效益。通过优化旋流器的结构参数，实现了排料口的合理匹配，处理量稳定在90-100t/h，最高达到了110t/h。另一方面，合格精煤的相对数量越大，旋流器的处理量也就越大。如丰城矿务局曲江选煤厂采用 NWX700/500无压给料三产品重介质旋流器，其额定处理量是70-120t/h ,正常情况下一般是80-90t/h，精煤理论产率65%，试生产时最高达到了150t/h，正常生产稳定在120t/h左右。

影响旋流器处理量的另一个重要因素就是入料的粒度，任何一种规格的旋流器都有它的入料粒度上限（表2），超限粒度太多容易造成旋流器堵塞。新汶矿务局孙村煤矿选煤厂使用3NWX1200/850无压给料三产品重介质旋流器，设计入料粒度上限为70mm，但是实际达到了200mm，刚投产时每班至少堵两次旋流器，严重影响生产任务的完成。在煤炭科学研究总院唐山分院有关人员的帮助下，针对入料粒度严重超限问题，更换了破碎机，并加强了人工捡矸，降低了入料粒度上限，生产能力逐步达到了设计要求。为了增加效益，乌达矿务局苏海图选煤厂增补了跳汰粗精煤再选重介系统。原跳汰系统入料粒度上限为50mm，将粗精煤直接给入￠400mm无压给料两产品旋流器。这显然是不合适的，且介质循环系统和煤泥水系统工艺设计存在不足，介耗高达6kg以上，旋流器堵塞严重，系统无法正常运行，后经天地科技股份有限公司唐山分公司对系统进行了改造，将原来的4台￠400无压给料两产品重介质旋流器换成了2台￠650无压给料两产品重介质旋流器，并对介质系统和煤泥水系统进行了改造，改造后的处理量达到250t/h，超过原设计160t/h的要求。系统运转正常，产品质量稳定，介耗降到了2kg以下。

表2 三产品重介质旋流器主要技术参数

旋流器

型号	一段筒体直径/mm	二段筒体直径/mm	入料粒度/mm	处理量 /t·h-1
1400/1000 1300/920 1200/850 1100/780 1000/700 920/650 850/600 800/570 700/500 600/400 500/350 430/300	1400 1300 1200 1100 1000 920 850 800 700 600 500 430	1000 920 850 780 700 650 600 570 500 400 350 300	≤100 ≤90 ≤85 ≤80 ≤75 ≤70 ≤65 ≤60 ≤50 ≤40 ≤25 ≤20	400-600 300-450 250-380 220-300 160-250 120-180 100-160 80-150 70-120 40-80 25-60 20-60

4 介质消耗问题

重介选煤厂的介质消耗是鉴别选煤厂设计是否成功的一大指标，也是影响经济效益的重要因素。介耗过高不仅造成介质的浪费，更重要的是介质污染精煤，增大精煤灰分。在这种情况下，要确保精煤产品质量，就必须在低密度下分选，以减少精煤产率为代价。另外，由于介耗高必然频繁加介，造成介质密度系统稳定性差，带来的是产品质量不稳，而且影响总体处理量，由此所造成的经济损失远比介质消耗本身大得多。

影响介质消耗的因素主要是：①弧形筛和脱介筛的脱介效率；②磁选机的磁选效率；③磁铁粉的质量；④循环水的浓度。

弧形筛和脱介筛的选型必须与旋流器的产品结构和处理量相匹配，产品在通过弧形筛时必须将70%以上的介质脱掉，最大限度地保证合格介质在系统中短路循环。影响选煤最终产品带介量的因素，除筛上物料的厚度外，筛上喷水的质量和压力也是非常重要的，原则上要求筛子的出料端至少喷一道清水。选煤产品带介质主要指末煤，末煤离心机不仅是脱水的重要设备，而且也是介质回收的重要环节。对于＞13mm的块煤，如果喷水效果好，可以实现产品基本不带介，水分也低。影响脱介筛效率的主要是＜3mm的物料，这部分物料量越大筛子脱介效率越低。如果＜3mm的物料不进入主旋流器重介系统，那么脱介筛的筛缝就可以加大到3mm，不仅可以大大减小对筛子面积的要求，减少设备投资，同时也可减少电耗，降低运转费用。

磁选机的磁选效率是影响介耗的重要因素。目前，国内磁选机质量参差不齐，个别生产厂家不按国家标准用材，致使磁选机磁选效率下降。有的厂家不顾重介质磁选的工况条件，一味追求场强，认为场强越高越好，实际上场强太高反而不利于磁铁粉得回收。煤用磁选机的场强平均应当在220mt，扫选区250mt。合格磁选机有效场强的稳定期限应当不少于8年。

目前国内还没有一个统一的磁选机场强的测试标准，所以，在磁选机选型时应以磁选机的通过量和磁选效率为标准，投入使用后应当按统一行业标准测定磁选效率，看是否达到了设计要求。

重介质选煤厂在保证工艺设计合理，设备选型正确，介质质量合格，管理水平较高的前提下，正常工艺介质消耗应当在2kg/t原煤以下。

5  重介质旋流器的使用寿命

重介质旋流器的使用寿命主要取决于下列因素：

⑴旋流器的材质。旋流器的材质在我国曾经是制约重介质选煤厂发展的一个因素，频繁更换旋流器使选煤厂不能正常生产，20世纪80年代我国曾引进国外硬镍铸造技术制造旋流器，同时在煤炭科学研究总院唐山分院专门列题进行非金属耐磨材料的研究。20世纪90年代非金属耐磨材料烧结刚玉成功用于重介质旋流器，并逐步取代了硬镍铸造旋流器，在全国得到了大面积推广。随着重介质选煤技术的发展，大型三产品旋流器的成功使用，对耐磨材料提出了更高的要求，由于天地科技股份有限公司唐山分公司与清华大学材料工程系联合研制的高耐磨烧结刚玉陶瓷衬块（表3）于2004年底通过专家鉴定，该产品通过近半年的试用已显示出高耐磨的特点，使重介旋流器的平均使用寿命提高到了一年半以上。

  表3  烧结刚玉块与其他材料物理特性比较

产地	冲击磨损/ mm3·㎝-2	磨料磨损 mm3·㎝-2	密度 g.cm-3	表面平均硬度（莫氏）
唐山分院 进口产品 西安瓷厂 淄博瓷厂 唐山瓷厂	1.8 2.0 4.4 4.8 4.8	0.53 0.57 1.01 1.05 1.06	3.69 3. 3.51 3.62 3.51	8.5 － － － －

※ 磨料磨损是40h试验

⑵ 旋流器的结构。重介质旋流器的使用寿命与其内部结构有很大关系，一般情况下易损件的寿命是主筒体的1/2左右。在不改变旋流器结构的前提下按流体力学原理对旋流器进行结构改造，在材质相同的情况下可以使非分选易损件的寿命提高一倍以上。

⑶矸石的性质和含量是影响旋流器使用寿命的重要因素。矸石越硬，含量越高对旋流器磨损越大，旋流器寿命越短，也就是说煤中矸石的硬度和含量与旋流器的使用寿命成反比。旋流器的使用寿命只有在原料煤煤质相同的情况下才有可比性。

⑷生产管理。生产管理是确保旋流器使用寿命的关键，因为重介质旋流器内衬的耐磨瓷块硬度大、脆性高，并且用胶直接粘在旋流器的内壁上，因此，要严格禁止金属异物和超限大块物料进入旋流器，物料超限的后果是加大矸石对旋流器内壁的冲击磨损，造成旋流器的堵塞，不但降低了旋流器的使用寿命，而且严重影响生产。对正常运转的旋流器应当定期检查内壁磨损情况，当分选易损件磨损＞5mm时就会影响分选效果，要及时更换。其他部位视情况及时维修，可降低生产成本。

6.煤泥水问题

煤泥水处理历来是中小选煤厂头疼的问题，特别是重介质选煤厂。煤泥水处理不

好，不但会损失大量的精煤泥，污染环境，而且会干扰整个重介系统，使之不能正常运行。究其原因，主要是设计单位对原煤性质不清，或者根本没有按原煤性质设计，导致工艺布置不合理，或设备选型不当。重介质选煤厂煤泥水系统设备处理量必须大于等于原煤煤泥量，同时要考虑重介系统次生煤泥的问题。煤泥水处理系统运转正常，才能实现洗水闭路，使循环水接近清水，重介质悬浮液才能稳定，由此带来的是产品质量稳定，介耗低。￠1000mm以下的重介质旋流器的分选下限可达0.2mm以下，因此，不脱泥入选的精煤磁选尾矿宜采用高频筛回收粗煤泥，这样可大大降低浮选系统的压力，减少设备投资和运转费用。

近年来浮选柱技术发展较快，因其占地面积小、处理量大、分选精度高、土建投资低深受用户欢迎。浮选柱的槽体高度是普通浮选机的4-5倍，有的甚至更高，煤粒在槽体内停留的时间要比浮选机长得多，对煤粒的矿化程度好。

但是，由于气泡携带煤粒在垂直方向上运动时间长，较大颗粒不易到达液面，实践证明，浮选柱对＞0.2mm较粗颗粒浮选效果很差。

 

作者简介：李长魁(1948-),男，天津蓟县人，高级工程师，1975年毕业于河北地质学院，从事煤的可选性及选煤设备的研究多年，是我国重介无压三产品旋流器的第一起草人，主持研发了我国第一台1000/700无压三产品重介旋流器、第一台1000/700有压三产重介质旋流器、第一台1200/850有压三产品旋流器。现任威海市润泽矿山洗选设备有限公司总工程师。