重介质选煤工艺

重介质选煤工艺（精选8篇）

重介质选煤工艺 篇1

1 概述

煤炭是工业原料和重要能源, 在国民经济发展中占有很重要的地位。在一次性能源消费的结构中, 把煤炭作为主要能源的格局在短时间内是不会改变的。随着我国洁净煤技术的发展, 我国的原煤入选比例也在提高, 目前原煤入选量已经达到11亿吨, 占生产原煤总量的43%以上。而我国得重介质选煤技术研究是在20世纪50年代中期开始起步的, 在“十五”期间, 在党中央的政策引导和经济市场的拉动下, 我国的重介质选煤技术发展迅速, 并开发了具有自主知识产权的新设备、新工艺, 为煤炭企业经济效益的提升和重介质选煤技术的推广应用作出了杰出的贡献。

2 几种典型的重介质选煤工艺

2.1 块煤重介质分选机—末煤重介质旋流器分选工艺

在块煤重介质分选机—末煤重介质旋流器分选工艺中的块煤和末煤均是应用重介质分选, 这样就充分体现了重介质分选机处理量大、旋流器分选精度高的优良特点, 满足了大型选煤厂所要求的生产工艺。在我国, 最大的选煤厂是安家岭选煤厂, 此厂就是应用此工艺, 因为此工艺的投入使用, 年入选原煤已经达到1500万吨, 因为其优良的特点, 此工艺主要适用于含煤泥量较大, 矸石易泥化, 或对块煤产品有特殊用途的大型选煤厂, 但此工艺介质回收系统比较复杂, 管理起来较为不便。

2.2 块煤跳汰—末煤重介质旋流器分选工艺

块煤跳汰—末煤重介质旋流器分选工艺充分体现了跳汰机处理量大、重介质旋流器分选精度高及选煤成本低等特点, 应用此工艺可明显降低选煤成本, 并能很好的保证末精煤产品的优良质量, 我国的第一座全部设备国产化的三产品重介质选煤厂———铁东选煤厂就是应用此工艺, 应用效果表明, 精煤产品质量较高, 但是产率相对较低。因此, 此工艺可在末煤可选性较难、块煤可选性较好并有块精煤用户的选煤厂使用。

2.3 跳汰粗选—重介质旋流器精选工艺

对于此工艺, 应用跳汰机进行预排矸, 这样可以很好的降低了矸石含量波动对重介质旋流器分选的影响, 同时也减少了重介质的入料量和旋流器的磨损, 并且精煤产品质量较高。但是工艺较为复杂, 工艺设备种类也很多, 在选煤时会损失一些精煤, 因此精煤产率较低。我国自主设计的盘北选煤厂、桃山选煤厂、北岗选煤厂和兴隆庄选煤厂等均是应用此工艺, 这么多年的实践表明, 此工艺可生产低灰精煤, 但精煤产率不高, 并且中煤中-114g/cm3密度级含量高达15%。但此工艺对于煤质波动较大、原煤含矸率较高和对已有跳汰分选系统进行改造时, 其优越性就能很好的体现出来。因此, 此工艺适用于原煤可选性好, 排矸密度约1180kg/L的选煤厂, 那么应用应用跳汰方法即可实现高效分选。

2.4 两产品重介质旋流器分选工艺

两产品重介质旋流器分选工艺是重介质分选工艺的基本形式, 即先用低密度旋流器分选出精煤与重产物, 然后再将重产物送入高密度旋流器, 从而分选出中煤和矸石。此工艺主要应用于中煤含量较低、原煤可选性较好且要求精煤灰分较高的原煤分选, 此外, 此工艺介质回收工艺较为复杂, 管理不方便, 而实际生产中, 各选煤厂普遍存在的是中煤, 因此此工艺应用较少。

2.5 重介质旋流器二次分选工艺

重介质旋流器二次分选工艺指的是首先应用两产品重介质旋流器进行粗选, 以排除矸石, 然后将块精煤进行破碎, 直至-25mm后再与粗精煤一起进入两产品重介质旋流器, 并进行精选, 最近几年, 国内引进南非的模块化选煤厂就是应用此工艺, 实践表明, 应用此工艺能充分体现重介质旋流器分选效率高的优点, 并保证了精煤质量, 矸石中含煤量较少, 并可最大限度地回收精煤, 如今, 国内一些其他煤矿企业也在应用此工艺, 如协庄矿选煤厂、山东莱新洁净煤公司。此工艺可适用于精煤灰分要求较低但原料煤中矸石含量较高的选煤厂, 这样可以使精煤数量效率达到95%以上, 矸石含煤率 (-118kg/L) 甚至低于1%。但此工艺比较复杂, 且需要两套介质回收系统, 基础建设费用比较高, 运行成本也高, 管理起来很是不方便。

2.6 三产品重介质旋流器分选工艺

三产品重介质旋流器分选工艺是指用单一低密度重悬浮液进行一次分选出精煤、中煤、矸石三种产品, 且能保证质量合格, 与二产品重介质旋流器分选工艺相比, 它可以省去一套高密度重悬浮液的制备、输送和回收系统。此工艺有两种形式, 一种是有压给料三产品重介质旋流器分选工艺, 另一种是无压给料三产品重介质旋流器分选工艺。无压给料分选工艺因为它的工艺简单、操作方便且基建投资较低, 被新建选煤厂或改造厂看好, 并且得到了推广应用。目前应用此工艺的选煤厂总设计能力约占我国选煤能力的20%以上, 成为我国选煤厂主要的选煤工艺。应用此工艺虽然可以降低基建投资和运行成本, 但其中中煤分选密度的调节比较困难, 并且当在原煤含矸率变化比较大的时候尤其明显。

2.7 三产品重介质旋流器分级分选工艺

三产品重介质旋流器分级分选工艺指的是先将原料煤进行预先分级并进行脱泥处理, 即粗粒煤进入大直径重介质旋流器分选, 而细粒煤则进入小直径重介质旋流器进行分选, 煤泥直接进入浮选系统。此工艺应用一套介质回收净化系统, 实现了80~0mm级原煤的分级入选。由于应用的是大型设备, 并且其设备布置形式科学合理, 因此, 大大简化了脱介、介质回收工艺, 同时降低了基建投资和生产成本。此工艺是我国“十五”期间开发并推出的新选煤工艺, 目前已应用此工艺的厂有:山东新汶矿业集团翟镇矿选煤厂、乌斯太选煤厂、内蒙古庆华集团百灵选煤厂、汾西矿业集团介休选煤厂和山西神州煤电焦化股份有限公司晋阳选煤厂。此工艺比较适合块煤与末煤理论分选密度相差较小、入选原料煤煤泥含量较高且块煤中夹矸煤含量较少的选煤厂。

3 结束语

近年来, 我国重介质选煤技术一直在不断地创新, 在设备大型化、生产过程自动控制、提高重介质旋流器入料上限、降低有效分选下限以及简化工艺系统等方面都取得了突破性的成就, 同时为选煤厂广泛应用重介质选煤工艺, 降低基建投资和生产成本, 迅速提升我国重介质选煤入选比例起到了重要作用。随着煤炭资源需求量的不断提高, 最大限度地提高精煤生产率, 不仅是提高煤炭企业经济效益的有效途径, 更是合理利用煤炭资源的最佳选择。因此, 在考虑简化重介质选煤工艺的同时, 也应考对虑重介质选煤工艺的改进, 提高精煤产率, 为企业带来更大的社会经济效益。

摘要：随着全球可持续发展战略的实施, 人类也就开始重视节约能源和保护生态环境。然而煤炭资源是我国的工业原料和重要能源, 而选煤工艺技术在煤炭生产上又是节约能源和保护生态环境的技术源头, 因此, 选煤工艺是直接影响可持续发展战略的, 为此, 本文对几种目前应用较为成功的重介质选煤工艺进行分析介绍。

关键词：重介质,选煤,工艺

参考文献

[1]齐正义.浅谈重介质旋流器选煤[J].选煤技术, 2003 (2) :10-11.

[2]吴式瑜.中国选煤迅速发展的25年[J].煤炭加工与综合利用, 2007 (5) :3-4.

[3]吴式瑜.我国应加速由选煤大国向选煤强国的转变[J].中国煤炭, 2005, 31 (8) :9-10.

[4]梁金钢.“十五”重介选煤大型装备的发展[J].选煤技术, 2007 (1) :1-6.

重介质选煤工艺 篇2

3GDMC三产品重介质旋流器在富强选煤厂的应用

鄂玉坤、孙洪才（七煤集团公司富强选煤厂）

摘要：介绍了3GDMC1100/780无压给料三产品重介质旋流器的结构组成、分选原理和特点，并阐述了它在富强选煤厂工艺流程中具体应用而体现的工艺特点与经济效益。

关键词3GDMC1100/780型旋流器分选原理工艺流程经济效益

七台河矿业精煤集团公司富强选煤厂（以下简称富选厂）是80年代投产的设计年处理量30万吨的选煤厂，在建厂初期仅进行筛选生产，经过几年的工艺改造，1991年下半年实现了跳汰——浮选联合流程的洗煤工艺，随着煤源越来越少，近几年富选厂入洗的原煤都是极难选煤，原有的跳汰选煤方法就显露出了它能力的局限性，回收率低。为此，为了更好的适应市场，提高综合竞争力，2008年下半年，富选厂进行了重介改造工程，采用重介——浮选的新工艺流程，用3GDMC1100/780无压给料三产品重介质旋流器为主选设备。经过近半年的生产实践证明3GD MC1100/780型旋流器能够很好的实现原料煤的分选数量效率有了明显的提高，达到90%。与该设备配套的工艺流程具有处理量大，分选精度高、操作方便、机工费用低等特点，取得了良好的经济效益。

1.3GD MC1100/780型旋流器的结构及分选原理

1.1结构组成3GDMC1100/780型旋流器由两段组成，一段由分选室、给煤管、给介管、溢流管、底流管等组成；一段由分选室、入料管、溢流管、底流口等组成。旋流器主要技术参数见表1.表

11.2分选原理

重悬浮液以一定的工作压力沿切线方向进入一段旋流器、原料煤从顶端沿轴向以自重方式进入一段旋流器，在离心力作用下物料按密度分层，重物料向旋流器壁移动，在外螺旋的轴向速度作用下，由底流口进入第二段旋流器，轻物料则移向中心空气柱并随着中心内螺旋流排出，即为精煤，随同进入第二段旋流器，物料的悬浮液由于在一段旋流器内受离心力的作用而增浓，即密度增加，二段旋流器内的分选过程基本与一段相同，只是分离密度高一些，能分出中煤和矸石。

1.3 3GDMC1100/780型旋流器的特点

1.3.1 能以单一低密度悬浮液一次分选出质量合格的精煤、中煤和矸石三种产品。

1.3.2 分选精度高，当入选不分级，不脱泥≤110mm原煤时，一段可能偏差E1=0.020~0.030kg/L，二段可能偏差E1=0.035~0.050kg/L

1.3.3 3GDMC系列无压给料三产品重介质旋流器入选原料煤采用与重介质

悬浮液分开进入旋流器的方式，能提高分选精度，节省电耗，减少矸石泥化和次生煤泥量，并有利于工艺设备的合理布局。

1.3.4采用外置式二段旋流器分选密度在线调节装置，操作方便、灵活。

1.3.5本身无运动部件，其内衬采用刚玉材料，主体寿命超过7000h，一般可在最佳工况条件下工作两年。

2．工艺流程

2.1工艺流程路线

0~50mm原煤不分级一次给入旋流器，一段旋流器溢流经振动翻转弧形筛脱介、脱泥后到分级筛进一步脱介、脱水，+13mm物料为最终块精煤产品；-13mm物料经立式离心机脱水后为最终末精煤产品；一段旋流器底流进入二段旋流器再选，分选出中煤和矸石，中煤经振动翻转式弧形筛脱介、脱泥后，到分级筛进一步脱介、脱水，+13mm物料为最终末中煤彩票；矸石经MDMS型振动筛脱介、脱水后为最终矸石产品。重悬浮液用泵以一定的压力给入一段旋流器，精、中煤振动翻转弧形筛下物料大部分进入原煤合格介质桶，小部分经分流箱与精煤脱介筛一段筛下水混合，进入煤泥合格介质桶，再由泵打到煤泥旋流器，溢流进入精煤磁选机，底流进入中煤磁选机。精煤脱介筛二段筛下水进入原煤合格介质桶、精煤脱介筛三段筛下水、中煤一段筛下水、矸石二段筛下水分别进入精、中、矸磁选机，磁选尾矿分别进入精、中、矸煤泥桶。旋流器二段分选密度可通过调节器调节，精煤分流箱用于调节重悬浮液中煤泥含量。产品质量、悬浮液密度、磁性物含量、介质桶和煤泥桶液位测控及设备启停、分流量控制等均采用计算机自动控制。

2.2 工艺特点

2.2.1工艺流程简单。

流程结合3GDMC系列无压给料三产品重介质旋流器的特点，原煤一次性给入旋流器即可分选出合格的精煤、中煤、矸石三种产品，分选效率达93%以上，适用于易选到极难选原煤。与原来的跳汰——浮选工艺相比较，具有生产成本低、经济效益高等优点

2.2.2脱介系统简单

此工艺是将单一低密度重悬浮液以一定压力给入一段旋流器，二段旋流器分选密度主要通过一段旋流器的浓缩、分级作用自然调节，并辅助使用二段密度调节器；采用大面积弧形筛最大限度地提高弧形筛的脱介量；精煤振动筛用三道喷水；中、矸振动筛各用两道喷水，更大程度地提高了脱介系统效率，且便于操作。尽管使用直接磁选，该工艺流程仍能够将吨煤介耗指标控制在2.0kg以下。

2.2.3易于实现煤泥重介分选

借助于一段旋流器的浓缩、分级作用，其中较细的加重质随同精煤一起由一段旋流器的溢流口排出，因此精煤弧形筛下悬浮液主要成分是经粗选的精煤泥的细粒度加重质，即分选过程中自然形成由粗精煤泥和极细磁铁矿组成的混合悬浮液，该悬浮液泵入小直径煤泥重介旋流器中，对粗精煤泥单独精选，不但保证了选后精煤泥质量，而且不必使用专门加工的极细粒度磁铁矿粉，这是一种简单有效的煤泥重介分选新工艺。

3.结束语

重介质旋流器选煤工艺研究 篇3

随着环境和用户对煤炭质量的要求越来越高, 重介质选煤技术的需求不断增长。重介质选煤技术是我国选煤行业的重要技术, 我国重介质选煤技术也达到了国际先进水平, 相继研究成功并在工程上推广应用三产品重介质旋流器选煤工艺以及无压给料三产品重介质旋流器选煤工艺等。

2 重介质旋流器

分选设备中放入一定密度的悬浮液, 密度大于悬浮液的原煤会下沉, 密度小于悬浮液的原煤会上浮。根据悬浮液的运动形式, 重介质分选设备可以分为重力分选和离心力分选。由于其分选精度很高, 常常用于难选煤分选。

2.1 重介质旋流器分类

重介质旋流器目前广泛使用的主要有:圆柱-圆锥形两种产品重介旋流器三产品重介质旋流器。

圆柱-圆锥形重介质旋流器结构与水力旋流器基本一致, 唯一的区别就是重介质是悬浮液。原理就是根据物料密度分层, 密度小的颗粒聚集到旋流器轴线中心, 从溢流口排出, 密度大的聚集在器壁, 从底流口排出。

2.2 技术特点

重介质选煤技术是由荷兰煤炭工程师在20世纪40年代提出的, 随着工业化发展, 重介质选煤技术被广泛应用, 尤其是重介质旋流器技术, 具有显著的优势。

处理能力强, 分选精度高:重介质旋流器的容量和适用范围都有很大的改善。重介质旋流器的单位处理能力可以有效的提高选煤效率, 同时分选密度方便调整, 带来更好的灵活性。重介质旋流器可以分选各种原煤, 包括难选煤, 并能与悬浮液控制系统协调工作, 实现复杂的原煤分选。

易于模块化:重介质旋流器技术具有高效率等特性, 根据原煤产量、地域实现模块化管理, 具体表现在分工具体, 管理方便, 某个外界因素不至于干扰全局, 根据不同特征逐层划分系统, 可以大大提高选煤效率, 这是重介质旋流器的一大优势。

投资小, 易于管理:随着重介质选煤技术迅猛发展, 尤其是三产品重介质旋流器的出现, 大大减轻了重介质选煤系统的复杂性和高成本等劣势, 与此同时, 进一步减少成本, 提高效率, 降低管理难度。随着新技术、新工艺的不断发展, 有利于进一步降低成本, 管理难度, 提升效率。

3 重介质旋流器影响因素

重介质旋流器受到许多因素的影响, 最关键的是旋流器结构和进料压力, 实际使用过程中主要通过改变入料压力和底流口直径来调整旋流器运行状态。

入料压力:悬浮液入料压力要特别注意。压力小, 使得分选动力不够, 容易降低分选精度, 甚至会引起堵旋流器事故;相反, 压力越大, 悬浮液入料越快, 处理能力增强, 但随入料压力变大, 加强悬浮液浓缩, 分选密度同时增大, 分选效果反而下降, 增加设备磨损等缺点, 所以在实际生产中入料压力要适中。进料压力的提高将来带来物料进入旋流器的切向速度增加:

V表示入料切向速度, K表示入料口阻力, p是入料压力。

底流口直径:底流口直径变小可以提高分选密度, 根据质量守恒原理分析。节约介质损耗, 但底流口太小会堵塞底流口, 反而损失精煤, 正常情况下, 底流口直径为旋流器的0.26倍。

入料口、溢流口、底流口和中心空气柱半径分别为R, r1, r2, r0, 底流口处速度为v1 (r) , 溢流口处速度为v2 (r) , 切入料平均初速度为v0。可得

ρ0、ρ1、ρ2分别是入料、溢流和底流的平均密度。

悬浮液密度:重介质旋流器按照物料密度分级, 分选出不同密度的物料。高、低密度分别表示高灰和低灰。

入料固液比:入料固液比指的是原煤与悬浮液体积比。入料固液比太高, 原煤无法充分润湿, 容易错配;固液比太低, 影响旋流器处理能力下降, 导致能源浪费, 所以入料固液比要适中。

旋流器结构参数包括筒体长度, 锥角大小, 溢流口直径, 底流口直径, 入料口尺寸等。

4 选煤厂工艺流程及特点

4.1 工艺流程

旋流器中放入0~50mm原煤, 一段旋流器溢流经振动、弧形筛、分级筛处理, 得到-13mm为最终末精煤, +13mm为最终块精煤;通过二段旋流器对一段旋流器底流再次分选, 得到矸石和中煤, 中煤经振动翻、弧形筛、分级筛进一步处理, 得到最终矸石, +13mm为最终末中煤。一段旋流器以一定压力注入重悬浮液, 精煤和中煤振动, 弧形筛下小部分物料进入煤泥合格介质桶, 大部分进入原煤合格介质桶, 再放入煤泥旋流器, 溢流通过精煤磁选机, 底流通过中煤磁选机。精煤脱介筛、中煤一段筛下水、矸石二段筛下水、三段筛下水分别通过矸、中、精磁选机, 精煤脱介筛二段筛下水通过原煤合格介质桶, 磁选尾矿分别进入矸、中、精煤泥桶。

4.2 工艺特点

工艺流程简单:流程结合无压给料三产品重介质旋流器, 原煤放入旋流器就能分选出精煤、中煤和矸石, 分选结果可以达到93%, 完全可用于分选难选煤, 与传统方法相比, 成本更低, 效率更高。

易于煤泥重介分选:通过一段旋流器的浓缩以及分级, 精煤和较细的加重质从溢流口排出, 悬浮液主要是精煤泥的细粒度加重质, 将悬浮液放入小直径煤泥重介旋流器, 单独精选粗精煤泥, 保证选后精煤泥质量。

脱介系统简单:一段旋流器放入低密度重悬浮液, 对一段旋流器浓缩、分级作用自然调节实现二段旋流器分选密度;借助弧形筛提高脱介量;精煤振动筛采取三道喷水;中、矸振动筛采取两道喷水, 最大限度提高脱介系统效率。

摘要：近年来, 旋流器分选技术发展迅猛, 工艺流程不断简化, 以及自动化控制水平不断提升, 使得重介质旋流器技术在选煤行业广泛应用。重介质旋流器具有分选效率高, 分选粒级宽等优点, 但在实际运行中会受到多种因素影响, 可以通过改变入料压力和底流口大小来调节, 但是不论是增大入料压力或是减小底流口大小都应控制在一定范围内, 否则将影响重介质旋流器运行效果。鉴于旋流器具有很好的适应性, 可以分选的煤种也越来越多。

关键词：重介质旋流器,选煤工艺,入料压力,底流口

参考文献

[1]刘峰, 钱爱军, 郭秀军.重介质旋流器选煤技术的研究与发展[J].选煤技术, 2006, 5:1-12.

重介质选煤工艺 篇4

北祖选煤厂建设初期,煤质较好,根据当时的原煤煤质资料,通过计算得出,仅入选块煤,即可达到商品煤要求的低位发热量20.064 MJ/kg的目标。同时考虑到仅设块煤重介质分选系统,工艺系统简单,且项目前期建设投资少,见效快;投产获得经济收益后,可再根据煤炭市场情况和企业后期发展需要增加投资,逐步完善生产系统。综合以上因素,最终确定北祖选煤厂洗选工艺为块煤入洗,末煤不入洗的分选工艺。

1 问题的提出

北祖选煤厂自建成投产以来,矿井实际生产的原煤煤质与建设初期所用的煤质资料差别较大(见表1),造成现有工艺系统产出的精煤产品达不到设计生产指标,严重影响了选煤厂的正常运行。由表1可以看出:

(1)投产后原煤灰分较高,平均可达到42.09%,比建设初期的原煤灰分高出约10个百分点。原煤发热量也比原设计时的发热量低3.59 MJ/kg;

(2)投产后末原煤(13～0 mm)产率增加,达到65%,最高时甚至达到70%左右,比建设初期的末煤产率高出约10～15个百分点;

(3)末原煤的低位发热量仅能达到16.30～16.72 MJ/kg,比建设初期的末原煤发热量低约1.50 MJ/kg。

2 生产系统改造的必要性

由于煤质变化,对生产系统造成了诸多不利影响,主要表现在以下几方面:

(1)原煤中末原煤含量大幅增加,造成进入重介质浅槽分选系统的末煤量增加。重介质浅槽的最佳分选粒度范围200～13 mm。部分13～0 mm粒级末煤进入浅槽分选,由于沉降速度慢,导致块煤重介质分选系统的分选效率降低,使得精煤产率降低约1.0%～2.0%。

(2)块煤重介质分选系统的产品脱介、脱水设备按照块煤分选设计,脱介筛末煤量增加后造成系统的脱介、脱水效果变差,介耗增加,产品水分增加。

(3)系统中的煤泥量增大,导致煤泥回收系统能力不足,同时也降低了块煤洗选系统处理能力,全厂生产能力仅能达到设计值的74.5%,要想完成400万t/a的生产任务,需要延长生产时间。

(4)根据目前分选工艺,当仅入洗块煤时,最终产品的低位发热量仅能达到17.56～17.97 MJ/kg,不能达到建设初期要求的20.06 MJ/kg。由于市场受限,严重影响了企业的经济效益。

(5)现有洗选系统的分选工艺相对比较单一,灵活性差,对原煤煤质的波动性以及商品煤市场需求的变化适应能力较差。

综上所述,对北祖选煤厂现有工艺系统进行技术改造是必要的。

3 系统改造方案

3.1 工艺改造

根据选煤厂投产以来实际入选原煤的煤质资料,结合相关生产环节存在的问题,主要进行了以下改造:

(1)新增一套13～0 mm粒级末煤两产品重介旋流器分选系统,包括1台Φ840重介质旋流器、3台2.4×6.1 m香蕉筛、1台Φ1 400卧式离心机;

(2)增加1.0～0.15 mm粗煤泥螺旋分选系统,其中包括1组(8台)螺旋分选机、1台Φ1 000卧式离心脱水机和1台1.8×3.6 m高频脱水筛;

(3)煤泥水处理环节,在原96 m2加压过滤机基础上,新增1台500 m2快开式隔膜板框压滤机。

改造前后原则工艺流程见图1和图2。

3.2 布置改造

北祖选煤厂用于改造工程的场地空间有限。根据现有选煤厂的主厂房布置,为了减少改造工程量,简化工艺环节,节约工程造价,主要对原厂房进行了如下改造:

(1)在主厂房北侧增加1跨,布置末原煤脱泥筛及粗煤泥分选、脱水设备。将位于主厂房三层的原煤分级筛下末原煤(13～0 mm)转载刮板输送机机尾延长5 m,进入新增厂房三层。

(2)拆除主厂房西侧的介质库,在主厂房西侧增加2跨,一跨设置重介质旋流器及配套脱介、脱水等设备;另一跨设置细煤泥压滤机等脱水、转载运输设备。

(3)在主厂房西侧新增2跨位置处,拆除精煤和矸石双带式输送机栈桥的顶部及两侧维护结构,增加带式输送机导料槽及缓冲托辊。

(4)拆除浓缩车间泵房内的1台底流泵,新增1台循环水泵和检修通道。

(5)拆除现有介质库,将新建介质库置于主厂房新增2跨车间西侧,采用相邻布置,相应移动加介设备。

经过改造,使得新增末煤重介质分选系统、粗煤泥分选系统的精煤和矸石产品均可以直接落入最终出厂产品带式输送机,中间无转载环节,系统简单。

4 改造后使用效果

4.1 增加生产系统灵活性

系统改造完成后,无论矿井生产的原煤煤质如何变化,工艺系统都能够根据煤炭产品市场需求变化和价格变化,及时调整最终产品的质量指标。增设末煤分选系统和粗煤泥分选系统后,不仅提高了选煤厂的生产能力,而且实现企业效益的最大化。根据原煤的煤质变化特点,可分别采用三种方式组织生产:

(1)煤质好时,仅块煤系统生产,末煤不入洗;

(2)煤质较差时,块煤系统生产,末煤部分入洗,部分不入洗;

(3)煤质很差时,块煤和末煤全部入洗。

4.2 煤泥水系统稳定

煤泥水系统改造后,细煤泥采用1台96 m2加压过滤机和1台600 m2快开式隔膜板框压滤机联合脱水回收。当煤泥泥化量低时,主要采用加压过滤机脱水回收,该机处理能力大、自动化程度高、产品水分低、煤泥成散状,便于煤泥和精煤产品的掺混。

当煤泥泥化量大时,加压过滤机处理能力会明显下降,严重时基本对泥化煤泥没有回收能力,造成系统无法正常运行;而采用板框压滤机脱水,不受泥化煤泥的影响,该设备及整个生产系统仍然可以正常生产,确定煤泥不外排,洗水闭路循环。

4.3 效益分析

系统改造前,精煤产品的低位发热量最高仅能达到约17.97 MJ/kg,销售价格280元/t,精煤产率71.94%,年产量为287.76万t。系统改造完成后,产品低位发热量可以达到20.06 MJ/kg,精煤产率60.13%,销售价格340元/t,精煤年产量240.52万t。改造后与改造前相比,每年将为企业增加的销售收入为240.52×340-287.76×280=1 204(万元)。

5 结 语

北祖选煤厂于2012年8月开始对原系统进行改造,增设末煤和粗煤泥分选环节,增加了细煤泥脱水回收设备。2012年12月底改造完成,进行了带煤生产调试,并顺利达产。

此次改造不仅解决了原煤煤质波动对生产系统带来的不利影响,同时大大提高了工艺系统的灵活性和稳定性,为企业创造了可观的经济效益,达到了预期的设计目标。

摘要：北祖选煤厂投产以来,因煤质与设计初期差别较大,造成煤泥量大、精煤产率低;通过增设末煤重介质旋流器、粗煤泥螺旋分选机及板框压滤机等分选系统,提高了生产灵活性和商品煤质量稳定性,获得了可观的经济效益和社会效益。

重介质选煤工艺 篇5

我国的煤炭储存量和产量在国际上名列前茅,据相关数据显示,我国煤炭储量在9 000亿t以上,含煤面积55万多km2,然而消耗量也居首位。据了解,近些年来我国煤炭消耗比例大约占一次能源消耗比例的75%,而冶金、电站等大型工业对煤炭的需求量较大,在一定时期内,无可替代能源出现的情况下,煤炭仍将作为最主要的一次性能源。不过,煤炭的使用在给我国工业和整个经济发展带来效益的同时也存在着一些问题。首先,一些原煤在投入使用时未经过任何加工,这样会导致热效率低下,无形中造成能源的极大浪费;其次,原煤中的物质硫在经过燃烧后会产生大量的有害物,直接排放会污染环境。煤炭行业是我国国民经济的主导产业之一,在国民经济中占据着重要地位。然而众所周知,煤炭是一种不可再生能源,随着社会主义现代化建设进程的加快,社会对各种能源的需求量按以往的标准是无法满足的,这使得我国在能源方面的压力越来越大。

1 选煤概述

原煤是指从矿井中直接采出的未经过任何加工的煤炭。然而,在开采过程中会有一些杂质混入原煤中,对原煤的质量造成影响。另外,各个矿间煤炭成分存在差异,也成为降低原煤品质的因素之一。洗煤就是将原煤中的杂质剔除或将优质煤和劣质煤进行分门别类的一种工业工艺。洗煤所产生的产品一般分为有尾煤、矸石、中煤、精煤。一般情况下,洗煤所生产出的精煤具有灰分低、硫分低、发热值高的特点。同时,洗煤可以在很大程度上降低煤炭运输成本,对提高经济效益有一定的作用。近年来,我国重介质选煤技术不断进步,且在某些方面(如简化工艺系统、设备大型化以及生产过程自动控制等)取得了一定的成绩,这在很大程度上也有助于经济效益的提高。

2 重介质选煤工艺的分类

(1)块煤重介质分选机—末煤重介质旋流器分选工艺。此工艺中的块煤和末煤均是应用重介质分选,其特点是重介质分选机处理量较大以及旋流器分选精度较高,对于规模较大的选煤厂比较适用,有助于加工效率的提高。

(2)块煤跳汰机—末煤重介质旋流器分选工艺。此工艺充分体现了跳汰机处理量大、重介质旋流器分选精度高及选煤成本低等特点,不但可以降低选煤成本,同时可以在很大程度上保证精煤产品的质量。因此,此工艺可在末煤可选性较低、块煤可选性较好并有块精煤用户的选煤厂使用。

(3)跳汰机粗选—重介质旋流器精选工艺。对于此工艺,应用跳汰机进行预排矸石,这样可以很好地降低矸石含量波动对重介质旋流器分选的影响,同时可以减少重介质的入料量,减轻旋流器的磨损,产出的精煤产品质量较高。但此工艺存在着一些弊端,其工艺相对比较复杂,工艺设备种类也很多,在选煤过程中会损失一定量的精煤。总之,虽然精煤产品质量较高,但产率不高。

(4)重介质旋流器二次分选工艺。此工艺指的是首先应用两产品重介质旋流器进行粗选,以排除矸石,然后将块精煤进行破碎,再与粗精煤一起进入两产品重介质旋流器,并进行精选。

3 重介质选煤工艺的管理措施

(1)加大培训力度,提高人员素质。选煤厂投产后,对人员素质的要求是很高的,一定要加大对专业技术人才的引进力度,同时对原有职工的素质也要采取相应手段、适当方法予以提高。可以定期对员工进行专业技术培训和考核。

(2)提高选煤厂自动化水平。随着科技的迅速发展,自动化在选煤厂被普遍运用。自动化不仅使选煤厂的工作效率大幅度提高,同时也减轻了人员的工作强度。选煤厂自动化应实现对选煤厂设备的遥测、遥信和遥控。集控系统监测参数包括:设备运行电流、原煤仓位和产品仓位、小时过煤量、加压过滤机的压力和液位等。这些参数为调度人员科学地组织生产提供了依据。对关键设备有过热、漏电、拉绳、打滑、跑偏、防堵、欠速、纵撕等保护功能。在生产中,设备如出现故障则会自动报警,调度人员可通过提示,第一时间查找出故障设备,并联系现场工作人员及时进行维修、调试,以保证生产不中断。集中远程控制:经过不断完善和改造,使选煤厂实现对工艺流程的自动调节和控制,对工艺流程中所有设备实行集中远程自动控制。

(3)优化工艺设备工作状态。在选煤厂中,主洗设备的运行状况对于选煤厂的经济技术指标有着重要的影响。在重介质选煤厂中,主洗设备为重介质旋流器,而旋流器的运行情况与使用效率将对全厂的技术经济指标有着重要的影响。旋流器的材质和结构、入洗原煤的矸石含量和性质、生产管理等多方面因素都影响着重介质旋流器的使用寿命。在实际工作中,一些因素是难以控制的,这就要求选煤厂的管理者加强对重介质旋流器的合理使用。重介质旋流器内衬的耐磨瓷块的特点是硬度大、脆性高,并且其是直接用胶粘在旋流器内壁上的。因此在加工过程中,一定要对投进旋流器的物料进行筛选,避免有金属异物进入旋流器,同时超限大块物也要经过加工后才可放入旋流器。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。

(4)控制介质消耗。重介质选煤最突出的问题是介耗偏高,并且这种问题存在着普遍性。介质损耗过高不仅造成介质的浪费,更重要的是污染精煤,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,为了降低介耗,需要陆续地加入介质,这样将会导致介质密度系统稳定性差,最终影响产品质量。因此,应该针对选煤工艺流程,结合选煤厂生产实践,从介质的选择、工艺设备与生产管理等方面来分析,以降低介质消耗。

(5)实现煤泥水闭路循环和节水降耗。一直以来,煤泥水的处理问题始终困扰着各个选煤厂,重介质选煤厂也不例外。煤泥水如果处理得当,将会节省大量的精煤泥,同时有助于减轻给环境带来的污染;反之,不但会污染环境,还会给重介系统带来一定的影响,扰乱其正常运转。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。要实现以上目标,洗水管理是一个不可忽略的重要方面。在生产过程中,如果要保证煤泥水的流量、浓度等相关指标都符合标准,一定要建立必要的煤泥水监测系统。厂房内所有生产废水、滴水、冲刷水、事故检修防水都汇集到水池予以回收,不仅能防止跑、冒、滴、漏现象的发生,从根本上降低水耗,并且可以保证洗水闭路循环,从根本上杜绝对环境的污染,从而创造良好的社会效益。

4 结语

近年来,我国国民经济发展迅速,很多行业对煤炭都有较高的需求量。燃煤会对环境造成一定的污染,水污染、粉尘污染成为煤炭加工企业中存在的主要污染问题。水污染已得到了控制,这主要是通过洗水闭路循环来实现的。而对于粉尘污染,光靠设备进行除尘是无法达到最佳效果的。让洗选行业在生产过程中产生的粉尘也有利用价值,也可创造经济效益,这才是最佳方案,值得深入研究,也是选煤行业未来发展的新方向。企业要将污染控制到最低,可以通过采用洁净煤技术改善污染的状况,这种技术已被越来越多的企业所认可,有非常可观的发展前景,重介质选煤工艺也将得到不断改进和完善。

参考文献

[1]李梁才.选煤厂大型自动化系统网络建设[J].选煤技术,2007 (6)

[2]吴式瑜.中国选煤迅速发展的25年[J].煤炭加工与综合利用, 2007(5)

重介质选煤工艺 篇6

1 重介质自动控制系统运行情况

哈拉沟选煤厂块煤重介质系统工艺流程见图1。从图中可以看出, 该系统比较复杂, 由于设计有矸石再洗系统, 因此在运行过程中, 重介质悬浮液密度及液位检测与自动控制系统的运行方式更加灵活, 系统运行相对稳定。

1.1 悬浮液密度检测

哈拉沟选煤厂块煤系统所使用的密度计为γ 射线密度计。该密度计主要由γ 射线发射源、γ 射线接收器两部分组成 (见图2) 。发射源用铅封装着137 Cs放射源, 安装于悬浮液管路的一侧, 接收器安装于另一侧。其工作原理为:从发射源发出的γ射线粒子一部分穿透悬浮液及其管壁, 到达接收器的电离室, 另一部分则被悬浮液和管壁吸收;保持恒温的电离室内装有一对200VDC 电极, γ射线进入电离室后对室内充有的特殊气体进行电离, 产生一个信号;此信号经过现场仪表分析运算后作为密度值, 再转换为4 ～20 mA信号传输至PLC[1]。

1.2 悬浮液液位检测

哈拉沟选煤厂块煤系统所使用的液位计型号为IDP10-AF1C01F, 该液位计由桶内的压力探头、桶外变送器及液位显示装置构成, 可现场显示桶内液位值。其工作原理为, 随着桶内液位的变化, 作用于桶内的压力膜盒所受压力也随之变化, 感应出不同的压力信号, 该信号通过变送器产生一个4～20 mA信号, 传输给PLC模块, 经过运算后显示出压力值。

1.3 悬浮液分流装置

哈拉沟选煤厂块煤系统合格介质分流过程主要通过分流箱实现。该分流箱主要由合格介质入料管、分流挡板、驱动装置及分流管道四部分组成。其工作原理为, 当合格介质系统需要分流时, 驱动装置推动分流箱内的分流挡板运动, 通过挡板位置的变化改变合格介质的出料方向, 从而实现分流。分流箱结构示意图见图3。

哈拉沟选煤厂块煤系统共有介质分流箱五个:2个主洗块煤系统合格介质分流箱, 1个稀介质磁选机精矿分流箱, 1个加介磁选机精矿分流箱, 1个再洗系统合格介质分流箱。

1.4 悬浮液密度、液位的自动控制

悬浮液密度、液位的自动控制可通过分流、补水、补加介质来完成。首先必须设定能够维持重介质浅槽系统正常运行的最低液位值, 以此值作为分流过程的终止点;其次必须设定最高密度值, 即运行密度标准, 以此值作为补加介质过程的终止点。主要方法为:

(1) 当液位值高于设定值, 密度值低于设定值时, 先进行分流操作, 待液位值达到设定值后, 停止分流;随后补加介质, 直至密度值达到设定值, 停止加介。

(2) 当液位值低于设定值, 密度值高于设定值时, 先进行补水操作, 当密度值达到设定值后, 停止补水;若液位仍低于设定值, 则补加介质。

(3) 当液位值、密度值均高于设定值时, 根据液位量进行分流操作。通过调整磁选机精矿分流箱, 将合格介质分流至再洗合格介质桶, 以保证主洗合格介质系统工艺参数达标。

(4) 当液位值、密度值均低于设定值时, 进行补加介质操作, 直至系统工艺参数达标。

由于系统内设计有再洗合格介质分流箱及稀介质磁选机精矿分流箱, 因此液位、密度自动调整系统相对灵活, 使得系统工艺参数调整更加快速、高效。

2 介质系统存在的问题

2.1 介质补加能力不足

哈拉沟选煤厂补加介质过程较为复杂。介质粉与水的高密度混合物由离心泵给入加介磁选机, 经磁选后的精矿, 即高密度悬浮液通过精矿分流箱选择性地进入目标系统。本厂采用的磁选机最大处理能力为112 m3/h, 与生产系统悬浮液的使用量相比, 该磁选机介质处理能力较低。当系统初始密度较低, 需要大幅提升系统悬浮液密度时, 无法满足生产需求。

2.2 补水点不合理

设计之初, 合格介质桶的补水点设置在合格介质泵的泵前管道上。当合格介质桶密度高于设定值需要补水时, 自动补水阀随即打开, 向泵前入料管道内补水, 此时, 补加的清水与悬浮液并未完全混合, 当此部分悬浮液经过密度计时, 所检测的瞬间数值可能低于理想状态下的悬浮液密度值, 从而导致补水过程终止。当补加的清水在系统内与原有悬浮液充分混合后, 密度值可能仍高于设定值。

3 优化改造

针对生产过程中出现的问题, 哈拉沟选煤厂对块煤悬浮液自动控制系统进行了一系列改造, 实现了该系统的高效平稳运行。

3.1 增设浓介质桶

考虑到介质系统补加介质能力问题, 在系统内安装浓介质桶。在介质系统密度、液位均达到生产标准时, 加介磁选机仍处于运行状态, 其精矿进入浓介质桶进行存储, 并在浓介质桶下方鼓风搅拌, 防止介质板结。当需要向介质系统内补加介质时, 浓介质桶下方阀门自动打开, 预先存储的合格介质通过分流箱补加入目标系统。改造后大幅提高了悬浮液密度的提升速度, 从而保证了精煤质量的稳定。

3.2 补水点改造

将原有合格介质泵泵前的管道补水点改至合格介质桶上方。当合格介质桶密度高于设定值, 需要补加清水时, 补水阀自动打开, 补加清水伴随脱介筛下回流的介质同时进入合格介质桶, 形成一定的混合搅拌作用。此部分介质经合格介质泵进入管道后, 密度计所检测出的密度值将更趋近真实值。经过改造, 系统的补水量得到有效控制, 工艺参数更加真实。

4 结 语

哈拉沟选煤厂通过优化改造, 提升了悬浮液密度及液位检测与自动控制系统的运行效率, 保证了块煤介质系统工艺参数的稳定, 保证了重介质浅槽分选系统的精煤质量。

参考文献

[1]任晓迪, 朱艳军.安太堡选煤厂重介悬浮液密度及液位检测与自动控制系统应用实践[J].选煤技术, 2012 (2) :64-68.

[2]陈雷宏.望峰岗选煤厂煤泥重介质分选系统改造及工艺分析[J].煤炭加工与综合利用, 2012 (1) :9-12.

重介质选煤工艺 篇7

关键词：选煤厂,三产品重介质旋流器,改造,集中控制,效果

1 原煤性质及用户对产品质量要求的变化

大武口选煤厂始建于1965年, 1970年初正式投产, 是1座大型矿区型炼焦煤选煤厂, 设计处理能力300万t/a。入洗原煤灰分为28%～33%, δ±0.1含量25%～35%, 可选性为难选, 精煤理论产率约为55%, 煤泥含量较大, 占24%～28%。原设计采用跳汰—重介质—浮选联合工艺流程, 即原煤分级脱泥, 50～13mm块煤由重介质立轮进行主、再选, 13～0.5mm末煤跳汰分选, 跳汰中煤由重介质旋流器再选, -0.5mm粒级煤泥直接浮选, 双系统并行生产。1986年该厂进行了改扩建, 主要更换了4台SKT-16型跳汰机和6组XJX-T12型浮选机, 新增了尾煤浓缩压滤车间, 实现了洗水一级闭路循环。1996年增加了两台中煤再选跳汰机, 将浮选工艺由浓缩浮选改为直接浮选, 改造后, 选煤厂生产能力为350万t/a。

随着煤炭市场的变化, 用户对产品质量的要求越来越高, 因产品质量不稳定, 大武口选煤厂现有的选煤工艺已不能满足市场要求。由于入洗原煤为难选煤, 在目前的工艺条件下, 要想满足用户要求, 提高产品质量, 必然会带来分选效率低, 精煤产率低, 生产成本高等问题。随着矿区下组煤所占比例减少, 原煤可选性越来越差, 这一问题将会更加突出。因此, 必须对现有工艺进行创新, 应用先进技术改变选煤方法, 降低生产成本, 提高产品的市场竞争力。

根据集团公司战略发展规划, 到2010年, 选煤厂规划生产精煤190万t, 年入洗原煤将达到400万t, 大大超过现有的生产能力。另一方面, 由于矿井煤层变化, 入洗原煤质量变差, 但市场对产品的要求却越来越严格, 大武口选煤厂跳汰洗选工艺的分选精度已不适应市场要求, 生产运行经济效益差, 洗选加工能力、生产指挥和控制系统已落后于实际需要。因此, 大武口选煤厂急需实施技术改造工程, 以保证选煤厂的可持续发展和战略任务的完成。

2 技术改造简介

大武口选煤厂的技改项目于2002年通过批复。集团公司从市场、投资等方面考虑, 决定技改项目分期建设, 先进行一期工程, 待条件成熟后再进行二期工程。技改工程委托煤炭工业石家庄设计研究院选煤分院进行施工图设计。

一期技改工程对B系统进行了以三产品重介质旋流器为核心技术的技术改造, 主要是拆除原B系统块煤立轮重介质分选部分的设备, 利用原厂房空间, 安装一套Φ1300/920mm不脱泥无压给料三产品重介质旋流器系统。一期工程于2002年10月开工, 2003年5月竣工投入生产, 完成投资802万元。工程完工后, 效果显著, 特别是在原煤煤质变差后, 仍能保持较高的分选精度, 保证产品质量稳定。

二期技改工程于2006年5月开工, 2007年10月主体工程完工, 完成投资5204万元。技改工程主要内容是, 利用主厂房原A系统块煤立轮重介质分选部分的设备空间安装了一套Φ1300/920mm不脱泥无压给料三产品重介质旋流器系统工艺设备, 增设了煤泥重介质环节;完善了煤泥水处理系统, 将原来的浮选尾煤一段浓缩改为两段浓缩、两段回收工艺;对全厂供配电系统进行改造, 更换全厂主要配电室的配电柜、控制电缆和动力电缆;完善了全厂生产调度指挥和生产集中控制系统等。工程完工后, 生产能力由技改前的350万t/a提升到400万t/a。

3 技改后的生产工艺

3.1 原煤准备系统

原煤经铁路运输至选煤厂, 通过2台翻车机卸入地下式受煤坑后, 输送至储运车间进行筛分、破碎, 然后将-50mm的原煤运至原煤仓储存。原煤准备系统工艺流程见图1。

3.2 水洗工艺系统

大武口选煤厂水洗系统包括A、B两条采用相同工艺的生产线。分矿装仓后的50～0mm原煤经自动配煤系统完成配煤作业后, 运至3GDMC1300/920A无压给料三产品重介质旋流器, 分选出精煤、中煤和矸石, 再经过脱介、脱水后, 成为最终产品。精煤脱介弧形筛下的合格介质部分分流至煤泥合格介质桶, 再用泵打至煤泥重介质旋流器, 分选出精矿和尾矿, 精矿经脱介、脱水后进入产品系统, 尾矿经脱介后进入煤泥水处理系统。精煤脱介弧形筛筛下大部分合格悬浮液和中煤、矸石脱介弧形筛筛下合格悬浮液循环使用, 稀介质由磁选机回收。厂内跑、冒、滴、漏的介质由扫地泵打入中煤稀介质系统。水洗系统工艺流程见图2。

3.3 煤泥水处理系统

煤泥水处理系统采用二次浓缩、二段回收工艺。煤泥水经6台XJM-S16浮选机浮选后, 精矿采用圆盘真空过滤机脱水回收, 尾矿自流至一段浓缩机。一段浓缩机底流进入LWZ1400×2000卧式沉降过滤离心脱水机, 脱水产品经转载进入中煤运输系统, 一段浓缩机溢流和离心液进入二段浓缩机。二段浓缩机底流采用压滤机压滤脱水, 溢流和压滤机滤液用作循环水。煤泥水处理系统工艺流程见图3。

3.4 配电系统

通过技改, 更换高、低压配电柜126台, 更换变压器4台, 敷设电缆桥架3060m, 更新电缆48465m, 全厂原有19个配电室整合为14个, 安全供电的可靠性大幅度提高。

3.5 生产集中控制及工业电视监控系统

技改后, 将原有的生产设备模拟盘改为以PLC为主控装置的新型控制系统。功能包括集中控制、料位测量、胶带输送机保护、重介质工艺参数自动测控、调度通信及快灰、快浮显示等。组建全厂工业电视监控系统, 搭建管理网平台, 建成了一套完整的技术先进、安全可靠的全厂调度监控系统。

4 结束语

大武口选煤厂技术改造累计投资6004万元, 建成了三产品重介质旋流器工艺系统, 更新完善了全厂的供配电和集中控制系统, 并将选煤厂生产能力从350万t/a提高到400万t/a。改造后, 50～0mm粒级原煤不脱泥、不分级、无压给入三产品重介质旋流器, 以单一密度悬浮液一次分选出精煤、中煤和矸石产品。简化了生产工艺, 提高了工业控制自动化水平和生产系统的可靠性, 水洗部分的生产设备数量降为87台, 减少了20台, 设备功率2515kW, 降低了1281kW, 生产时间利用率提高到97%以上。三产品重介质旋流器单机检测结果Ep1=0.031, 数量效率93.172%, 处理量提高到约780t/h, 达到了设计要求。

重介质选煤工艺 篇8

关键词：选煤厂,无压三产品重介质旋流器,可能偏差,数量效率,效果

淮北矿业集团临涣选煤厂为矿区型选煤厂,在原有5.00Mt/a规模的基础上,又兴建了总设计能力为8.00Mt/a的西区新厂。新厂共设有三条平行生产线,分别按三期工程施工。西区新厂的每条生产线配置了二台由唐山国华科技有限公司研究制造的大型3GDMC1300/920A型无压给料三产品重介质旋流器。现就3103#重介质旋流器单机检查报告进行简要分析与评述。

1 生产工序

临涣选煤厂入选周边5个煤矿的焦煤、肥煤和瘦煤,其中孙疃矿、临涣矿为灰分大于50%的高灰分高含矸原料煤。

(1)原料煤经准备车间的分级、破碎、手选除杂工序,保证入选粒度<60mm。

(2)重介旋流器入料漏斗处设有80mm×80mm的开口,以便浓悬浮液切向进入,使原料煤润湿和预先导向。

(3)浓悬浮液给入压力在0.25～0.28MPa,每台重介质旋流器平均小时处理量为345t/h。重介质旋流器本身没有机械传动部件,按合格介质泵的实际工作电流、电压计算,在旋流器中分选1t原料煤电耗为1.37kW·h。

2 原料煤性质

为了考核3GDMC1300/920A型重介质旋流器的工艺效果,2008年3月、8月对分别入选孙疃、临涣及海孜的高灰、高含矸原料煤的3103#旋流器进行了2次单机检查。

2.1 粒度组成

临涣及海孜(5∶1)原料煤的粒度组成见表1。从该表可知:>0.5mm粒级综合灰分达46.61%,属高灰分煤。其中>13mm粒级灰分高达75%以上,约占原料煤的1/5,集中了大量的矸石。随粒级的减小,灰分有明显降低,但3～0.5mm粒级的灰分仍接近30%,该粒级产率约40%,是分选的主导粒级。孙疃矿原料煤的粒度组成类似这种情况。

2.2 可选性

计算原料煤可选性见表2,依此绘制的可选性曲线分别见图1、图2。从表2及图1、2可知这两种原料煤的共同特性是:

(1)>2.00kg/L密度级的产率多达43.07%～55.52%,属高含矸煤。>2.00kg/L密度级的含碳量非常少,灰分高达86.13%～89.45%。表明原料煤中存在大量单体解离的矸石。

(2)扣除>2.00kg/L密度级沉矸后,原料煤的±0.1kg/L含量较少,属中等可选性。

3 分选效果

2次单机试验分选产物的密度组成和分配率见表3,>0.5mm粒级煤炭综合分选效果见表4。

3.1 第一段分选效果

(1)对于第一段旋流器而言,用可能偏差E(kg/L)作为工艺性能指标,用数量效率η(%)作为工艺效果指标。根据表3的分配率数据绘制的第一段旋流器的分配曲线见图3。由此可得1、2次单机试验的可能偏差E值分别为0.034kg/L和0.043kg/L。两者是较接近的。试验平均E值为0.039kg/L。这表明在旋流器的轻产物中携带大于分选密度的物料以及重产物中混有小于分选密度的物料都很少,分选精度是良好的。

(2)两次单机试验的数量效率分别为99.31%和98.15%,平均为98.73%,具有国际领先水平。这表明混杂在中煤里的精煤仅有1.27%,工艺效果是很好的。

(3)前者数量效率近乎100%的原因是精煤灰分为10.22%,比后者高了0.56百分点。分选(分配)密度相应提高了0.03kg/L。

3.2 第二段分选效果

该厂的重介质旋流器第二段分选密度高于1.90kg/L,所计算的分配率只有2个数据点,无法按照GB/T15715-1995《煤用重选设备工艺性能评定方法》的要求绘制分配曲线,也无法查得分选(分配)密度和可能偏差。可以采用矸石带煤率和中煤带矸率这两项指标来评定第二段旋流器的工艺效果。

矸石带煤率m1是小于界定密度的煤炭在矸石中的错配量(占入料%):

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式中:γ3——矸石产率(占入料),%;

γ3-δ——矸石中小于界定密度级的煤炭产率,%;

γ1-δ——计算入料中小于界定密度级的煤炭产率,%;

δ——界定密度,kg/L,设δ=2kg/L。

中煤带矸率m2是大于界定密度的矸石在中煤中的错配量(占入料%):

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式中:γ2——中煤产率(占入料),%;

γ2+δ——中煤中大于界定密度级的矸石产率,%;

γ1+δ——计算入料中大于界定密度级的矸石产率,%。

两次单机试验的矸石带煤率和中煤带矸率见表4。矸石带煤率平均值为0.91%,即>0.5mm粒级的原料煤中<2.00kg/L密度级的煤炭损失在矸石中的概率不到1%,即每入选1t这样的煤炭,损失在矸石中的数量仅为9.1kg(平均灰分为51.07%)。

中煤带矸率平均值为0.88%,这表明>0.5mm粒级的原料煤中>2.00kg/L密度级的矸石混入到中煤的概率也不到1%,即象这样的1t中煤中掺杂的矸石只有8.8kg(平均灰分为66.84%)。

这两个数据表明第二段旋流器分选精度是相当好的,能够分选出纯净的中煤和矸石。根据试验数据分析,3GDMC1300/920A型无压给料三产品重介质旋流器在没有变动任何部位尺寸的条件下,就非常适用于高灰分、高含矸劣质原料煤的分选,可以得到质量合格的优质炼焦煤和纯净的中煤和矸石。

4 分选情况

在大型无压给料三产品重介质旋流器中各粒级的分选效果值得关注。表5列出各粒级的分选效果,表6列出各粒级精煤的密度组成及第一段旋流器的分配率,各粒级分配曲线见图4。

(试验日期:2008年8月)

从表5、6及图4可看出:

(1)在第一段旋流器中,随煤炭粒径变小,数量效率有所减少,与此同时,随粒径变小可能偏差值有所增大。这两项指标的变化规律趋势是相吻合的。

(2)在第二段旋流器中>13mm和13～6mm两粒级的矸石带煤率仅为千分之七,6～3mm和3～0.5mm两个细粒级矸石带煤率为零。而中煤带煤率情况正相反,6～3mm和3～0.5mm两个细粒级高于粗颗粒,尤其是3～0.5mm粒级,此值近乎7%。

(3)从各粒级精煤的密度组成看,在>13mm和13～6mm两粒级中不存在>1.60 kg/L的产物,而在6～3mm和3～0.5mm两粒级中混有极少量1.60～1.80kg/L及1.80～2.00kg/L的产物。这就表现在>0.5mm综合精煤中混有0.14%的灰分为53.76%的细粒矸石。由于这些矸石的掺杂,使精煤灰分增加了0.06百分点。

5 颗粒的切向速度对分选效果的影响

5.1 细粒受力小的分析

(1)颗粒在重介质旋流器内的流动,在密度场中受离心力和重力作用,由于离心力比重力大得多,在分析过程中重力作用可忽略不计。

(2)当量直径为d,密度为δ的颗粒在旋转半径R处的切向速度为V1时,作用在它上面的离心力F1为:

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与颗粒同体积密度为Δ的悬浮液切向速度为V2,给予颗粒的向心拖力F2为:

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颗粒所受的径向合力为:

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设undefined,代入(5)式中,得

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设悬浮液临界密度

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将(7)式代入(6)式中得:

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根据(8)式可作以下分析:

(3)同样密度的颗粒,其粒径不同,则在离心力场中受的力也有所不同。设d为50mm颗粒的径向合力为F0,<50mm各粒径为di颗粒的径向合力为Fi,由式(8)得:

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(4)随粒径变小,合力变小(见表7)。由此可知,在同样的离心力场作用下,细粒受力要小很多,自然会延缓它们在径向按密度分层的时间,分选效果受到影响,所有的重介质旋流器都遵循这一规律。而细粒级在原料煤中为主导粒级,如何改善细粒级分选效果是应该正视的问题。

5.2 精煤带矸的分析

(1)当颗粒切向速度V1和悬浮液的切向速度V2理想地视为等值时,即V1=V2,根据(7)式,Δ′=Δ,表明颗粒按悬浮液密度进行分选。实际上在重介质旋流器内的两相旋转流中,是由液相带动固相运动的,二者切向速度不可能完全相等,即V1Δ,说明该颗粒的分选密度大于悬浮液密度Δ。

(2)当颗粒的δ<Δ′时,则F<0,则该颗粒被甩向内旋转流中成为轻产物;当颗粒的δ>Δ′时,则F>0,则该颗粒被甩向外旋转流中成为重产物。

(3)当δ=Δ′时,则F=0,即颗粒所受径向合力为零,处于临界状态,此时满足以下关系:

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上式表明,当密度为δ的颗粒切向速度V1小于此临界值时,颗粒将受到一个指向旋流器轴心的合力,于是就穿过内外旋转流的分界面,造成不应成为精煤的重产物混入,产生了细粒矸石污染精煤的现象。

(4)当悬浮液密度Δ=1.50kg/L时,根据(10)式,可计算出不同密度颗粒的临界切向速度V1和悬浮液切向速度V2的比值(见表8),从表中可直观看出,虽然某颗粒的δ>Δ,但因其切向速度滞后,就有可能改变运动方向,混入轻产物。

(5)3GDMC系列三产品重介质旋流器的原料煤是依靠自重无压给入的,初始切向速度为零,然后随其径向位移,旋转的悬浮液带动物料作同向运动,使其切向速度得以增大。

(6)原料煤在旋流器中停留时间短暂,为避免少量细粒级矸石颗粒在切向速度未超过临界值时造成污染,早在数年前,临涣选煤厂的东区老厂采用3GDMC1200/850A型重介质旋流器时,就在其入口切向给入部分合格悬浮液(其方向与旋流器旋转方向相同),以促进物料尽快超过其临界切向速度。

在旋流器正常工作时,给料管中间形成一个与其内部相互贯通的空心柱,少量物料经过中心空气柱以极小的(甚至为零)的切向速度进入。针对这一现象,创造性地设置了布料锥,使其与给料管内壁之间形成一个完全充满的旋转二相流,使全部颗粒在进入旋流器之前已得到加速。因选煤厂设计上的某些原因,在新厂的旋流器入料管中未设置布料锥,所以就出现了在精煤里混有极少量1.80～2.00kg/L密度颗粒的情况。

6 结 语

临涣选煤厂西区新厂采用3GDMC1300/920A型无压给料三产品重介质旋流器单机试验证明,具有原创性自主知识产权的大型高效简化选煤设备,在分选高含矸、高灰分原料煤时,能有效分选出质量合格的优质炼焦精煤和纯净的中煤、矸石,精煤损失量少,数量效率高,指标先进,充分利用了煤炭资源。原料煤中3～0.5mm粒级是主导粒级,应采取相应措施,完善其分选条件,这对于提高分选效果具有十分重要的意义。

参考文献