纳林河选煤厂调试阶段降低介耗的改造实践

刘大伟，荣令坤，王建忠

(1.乌审旗蒙大矿业有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017307；2. 内蒙古科技大学 矿业与煤炭学院， 内蒙古 包头 014010)

纳林河选煤厂调试阶段降低介耗的改造实践

刘大伟1，荣令坤2，王建忠2

(1.乌审旗蒙大矿业有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017307；2. 内蒙古科技大学 矿业与煤炭学院， 内蒙古 包头 014010)

为了解决纳林河选煤厂在调试初期介质消耗量较大的问题，从生产技术管理、选煤厂设计和工艺设备选型等方面进行了总结，并针对各因素对介质消耗的影响进行了分析，确定了选煤厂工艺系统及生产现场管理优化的改造方案。优化改造后，选煤厂有效控制了介质消耗，减小了生产成本，提高了经济效益，并为该厂后期的稳定运行、高效节能奠定坚实基础。

选煤厂；生产调试；介耗；优化提升

纳林河选煤厂始建于2011年，是一座设计生产能力为10.0 Mt/a的现代化矿井型选煤厂，采用13～200 mm粒级块煤浅槽重介分选，<13 mm粒级末煤不入选，煤泥采用板框及加压过滤机的联合回收工艺。选煤厂于2014年3月底进入带煤调试阶段，5月正式生产运营，主要入选纳林河二号矿井原煤，产品主要供给周边化工厂作为原料和燃料用煤。

采用重介质分选工艺的选煤厂，介质大多选用磁铁矿粉，而磁铁矿粉市场价格相对较高，介质损耗是影响选煤厂运行成本的一个重要因素[1]。因此，降低介质消耗、减小生产成本是选煤厂初期调试及后期运行的一个重要任务。纳林河选煤厂生产调试阶段，存在设计与现场实际的偏差、设备安装调试不到位、系统相对不稳定等问题，导致了介质消耗量达到了1.26 kg/t，同时，介耗控制不稳定造成了重介悬浮液密度不稳定、产品灰分波动较大、生产系统不正常、运行成本过高等问题，这些问题直接影响了选煤厂的正常调试生产。因此针对介质消耗较高的现象，及时进行优化提升，解决介质消耗较高带来的一系列问题，是新建选煤厂调试，尽快投入正式运营的关键所在。

1 存在问题及分析

1.1 生产技术管理

选煤厂介质损耗主要包括技术损耗和管理损耗[2,3]，纳林河选煤厂在降低介质损耗实践中从生产技术管理逐一查找问题，生产技术管理方面存在问题如下。

1.1.1 介质质量不合格

重介质分选大多选用磁铁矿粉作为介质，但由于选煤厂未对入厂磁铁矿粉进行严格质量管控，经过试验测算，该厂选用的磁铁矿粉水分含量平均为14.50%，磁性物含量平均为76%，不满足MT/T 1017—2007《选煤用磁铁矿粉》中规定的外在水分<8%、磁性物含量>95%的要求[4,5]。因此，在稳定合格介质过程中需要加入的磁铁矿粉量增加，造成了磁选机回收效率下降，选煤厂介质消耗量较高。

1.1.2 原煤分级效果差

纳林河选煤厂采用13～200 mm粒级块煤重介质浅槽分选，<13 mm粒级末煤不入洗的洗选工艺，该厂洗选工艺如图1所示。

图1 纳林河选煤厂洗选工艺示意图

由于矿井工作面处于试生产阶段，原煤外在水分平均为9.86%，处于难筛阶段，同时综采工作面顶、底板为砂质泥岩，这些都给原煤分级作业带来很大困难。根据相关数据计算可知原煤平均筛分效率不足45%，由于筛孔堵塞，部分时间段筛分效率更是降到30%以下。大量<13 mm粒级末煤进入重介洗选系统，造成预湿脱泥筛筛分效率下降为58%，细小颗粒进入洗选系统，超过了重介质悬浮液所能承受煤泥含量的最大值，破坏了洗选系统的稳定性，降低了磁选机回收效率，尾矿带介严重，增加了介质消耗[5]。此外，由于大量<13 mm粒级末煤进入脱介系统，脱介筛物料量增加，导致脱介效果不彻底，介质损耗增加。

1.1.3 脱介筛脱介效果差

选煤厂采用传统脱介筛筛上喷水的方式进行脱介，该脱介方式需要保证脱介喷水在一定的合理范围内，若喷水量较大，磁选机回收效率下降，影响介质二次回收利用，产品煤水分增加，影响产品煤煤质；若喷水量较小，选煤产品脱介不彻底，介质随产品流失，介耗增加。由于要求产品煤水分≤10%，因此选煤厂在洗精煤脱介喷水时减小了喷水量，造成洗精煤脱介不彻底，部分介质随洗精煤进入产品系统，增加了介质消耗。

此外，通过生产实践发现，洗精煤脱介筛及矸石脱介筛脱介喷水管喷嘴孔径较小，脱介水经过较细的喷嘴孔到达挡板时未能形成水幕，而是形成了水雾，减小了脱介水对物料的冲刷力度，脱介效果变差。

1.1.4 现场跑、冒、滴、漏现象严重

现场质量标准化施工不合格，且监督管理措施不完善，现场检查不仔细，检修工作不到位，造成了生产现场多处管道、溜槽存在跑、冒、滴、漏的现象，介质流失严重，介质消耗量增加。

1.1.5 单位时间处理量达不到设计能力

由于选煤厂处于调试阶段，部分设备参数设定存在一定偏差，局部系统工艺需要优化等原因，生产过程中经常出现故障停车现象，造成选煤厂无法按设计能力长时间稳定运行。局部系统或设备出现故障时，为保证介质系统稳定性，通常介质系统处于正常运行状态，而介质系统的长时间运行，提高了单位入选原煤量的平均介耗。

1.2 设计与设备

选煤厂洗精煤介质回收系统是由固定筛、分流箱、洗精煤脱介筛、磁选机等设备组成。浅槽溢流先通过固定筛脱介，筛下物通过分流箱分流后，一部分回到合介桶作为合格介质供系统循环使用，余下部分进入磁选机回收。筛上物进入洗精煤脱介筛，经过洗精煤脱介筛后物料被分为合格介质、稀介质及洗精煤三种，合格介质进入合介桶随系统循环、稀介质通过四台磁选机进行回收利用、洗精煤进入产品系统，磁选精矿进入合介系统、磁选尾矿进入磁尾桶，并供给生产系统脱泥使用。洗精煤介质回收系统示意图如图2所示。

图2 洗精煤介质回收系统示意图Fig.2 Block diagram of the clean coal medium recovery system

1.2.1 固定筛安装倾角

选煤厂介质回收系统中固定筛脱介是回收合格介质的第一道重要工序，固定筛脱介效果的好坏直接影响着合介系统的稳定性，合格介质分离出来后通过分流箱分流进入合介桶进行循环使用，原设计安装时固定筛与水平面夹角为23°，此倾角造成浅槽溢流通过固定筛时流速较大，物料在固定筛上的停留时间较短，固定筛的脱介效果较差。在调试初期，固定筛只能卸除不到50%的重介悬浮液，精煤脱介筛的工作负荷较大，导致合介串流到稀介段，增加了磁选机运行负荷，影响了整个洗精煤介质回收系统，造成介质回收系统过负荷运行。

1.2.2 脱介筛筛孔选型

浅槽溢流经过固定筛后进入洗精煤脱介筛进行脱介，浅槽底流直接进入矸石脱介筛进行脱介，脱介筛全部采用2 mm筛缝的聚氨酯筛板。由于入洗原煤中含有大量煤及矸石细小颗粒，造成物料在经过脱介筛脱介时部分细小颗粒随重介悬浮液进入介质系统，进入合格介质段的细小颗粒作为合格介质的一部分随生产循环系统循环使用，由于合格介质中掺杂了密度较低、粒度不稳定的煤及矸石细小颗粒，使得合介系统出现波动，影响了正常生产，提高了介质消耗。稀介段的细小颗粒随稀介进入磁选机进行净化回收，由于磁选机入料中非磁性细小颗粒的增加，加重了磁选机的运行负荷，降低了磁选机的回收效率，提高了介质消耗[6,7]。

1.2.3 磁选机排料端

介质净化回收系统磁选工艺采用四台磁选机进行磁选，磁选精矿进入合格介质系统循环使用，磁选尾矿进入磁尾桶作为入洗前原煤脱泥喷水使用。磁选机选用艺利HMDA-7型磁选机，卸料采用桶壁外加卸料板的方式。

经过现场实际测量，磁选机排料端磁系位置大约高出精矿排料堰约80 mm，超出了正常范围，造成磁选精矿卸料不彻底，磁选机回收率降低，介质损耗增大等问题。若卸料板与滚桶壁间隙过小，则桶壁磨损速度加快，更换磁选机滚筒桶壁的人力物力增加，生产成本也随着提高；若卸料板与滚桶壁间隙过大，则磁选精矿不能全部卸料，物料粘附在桶壁上，影响磁选机磁选效果，造成了介质浪费。选煤厂为保护磁选机滚筒壁不受卸料板磨损，调大了桶壁与卸料板的间隙，导致磁选精矿不能全部卸料，增大了介质损耗。经对磁选机溢流进行采样化验分析可知磁选尾矿中磁性物含量高达0.96g/L，磁选尾矿带介量远远超出正常允许范围。

2 优化改造方案

2.1 技术管理提升方案

(1)严把入厂介质质量关，确保所用介质质量达标。制定严格的入厂介质监督检测制度，对每批次入厂介质进行磁性物含量、过网率等指标的检测化验，确保入厂介质质量满足行业标准，对不合格的介质坚决拒收。通过选煤厂调试初期现场生产数据对比分析得出，在其他条件不变的情况下，当介质质量提高时，选煤厂生产介耗明显降低。不同介质质量下选煤厂介耗数据见表1。

表1 不同介质质量下选煤厂介耗对比

(2)降低原煤外在水分，提高筛分效率，稳定重介悬浮液系统。矿井首采面初期开采阶段，原煤水分较高，严重影响了原煤筛分效率，大量原生煤泥进入重介洗选系统，导致重介悬浮液系统极不稳定，密度波动频繁，影响了整个重介质回收系统的稳定运行。针对这种情况，选煤厂加强与矿井煤质管理部门沟通协调，及时反馈矿井原煤煤质，加强矿井原煤外在水分的管理，使原煤外在水分不断降低、保持稳定[8]。原煤外在水分与筛分效率的关系见表2。同时，选煤厂制定了各项制度和措施，如每2 h对原煤分级筛进行一次清理，减少了原煤分级筛筛板的堵塞问题，增大了物料透筛率，提高了筛分效率。

表2 原煤外在水分与筛分效率表

(3)调整脱介筛喷水量和喷嘴角度，增强脱介筛脱介效率。增大喷水管喷嘴孔径，使得脱介水在经过喷嘴孔到达喷嘴挡板时可以形成有效水幕对物料进行冲刷脱介，在保证洗精煤产品水分<10%的要求下，适当增大脱介喷水量，在既满足产品脱介的要求，又满足产品水分不超出规定范围，在脱介喷水量上找到一个均衡点。

(4)加强现场监管力度，严格治理跑、冒、滴、漏现象[8]。全厂质量标准化施工过程制定了工期表，要求施工人员严格按施工要求进行整改，选煤厂值班人员每天检查施工进度及施工质量，确保在最短时间内以最优的质量完成选煤厂质量标准化施工，同时加强岗位人员的培训，提高岗位人员素质，加大质量标准化的考核力度，杜绝跑、冒、滴、漏现象的发生。

(5)合理组织生产，提高单位时间处理量。针对选煤厂处于调试阶段的特殊性，增加了设备检修维护的工作时间，减小了设备故障率，合理安排工艺改造施工次序，尽量做到集中检修，集中改造，提高了选煤厂单位时间处理量，降低介质消耗量。

2.2 设计与设备优化措施

(1)调整固定筛角度，增加缓冲挡板，降低物料在通过固定筛时的流速[9-10]。根据固定筛安装位置及厂房设计空间，将固定筛排料端的支撑架整体进行了提高，减小了固定筛与水平面间的夹角，并在固定筛入料端增加了缓冲降速挡板，使浅槽溢流在进入固定筛前先经过挡板缓冲降速。改造完成后，浅槽溢流经过固定筛时的流速有所降低，物料在固定筛上的停留时间有所延长，固定筛卸除重介悬浮液提高至75.5%，减小了介质消耗量。

(2)更换脱介筛筛板，减小脱介筛筛孔，降低合格介质中细小颗粒含量，提高介质回收效果。入选原煤筛分试验数据见表3，由表3可知，入选原煤粒度组成中<1 mm粒级产率为0.84%，<2 mm粒级产率为2.01%，即当脱介筛筛孔由2 mm更换为1 mm时，筛下物中煤及矸石的细小颗粒理论降低量为1.17个百分点。将精煤脱介筛及矸石脱介筛筛板全部更换为孔径为1 mm的聚氨酯筛板，更换后，提高了合介系统的稳定性，减轻了磁选机的运行负荷，降低了介耗。

表3 入选原煤筛分试验表

(3)调整磁选机磁偏角及卸料挡板与桶壁间隙，增加卸料喷水。现场调试中不同磁选机磁系排料端与排料堰高度差和磁选机尾矿中磁性物含量关系如图3所示。

图3 磁选机磁系排料端与排料堰高度差与磁选机尾矿中磁性物含量的关系

由图3可知，降低磁选机排料端磁系位置与精矿排料堰的高度差，使其高度差在50 mm左右，可改善磁选精矿卸料效果，提高磁选机的回收率，降低介质损耗。通过现场多次试验，确定了卸料挡板与桶壁间的最佳间隙值，保证了卸料挡板既不磨损磁选机滚筒壁，也能将桶壁上的大部分磁选精矿排至精矿槽。此措施仅提高了磁选精矿进入精矿槽的比例，不能完全将粘附在桶壁上的物料排卸彻底，因此在磁选机上增加了卸料喷水，采用卸料挡板及卸料喷水相结合的方式对磁选精矿进行卸料，大大减轻了磁选机滚桶壁粘附物料的情况，提高了介质二次回收率，降低了介质消耗。

经过对磁选机一系列改造优化，磁选尾矿中磁性物含量降低至0.17 g/L，有效解决了磁选机尾矿带介的现象。

3 结语

纳林河选煤厂从生产技术管理及设计与设备因素两方面分析了介质消耗较高的原因，通过减小固定筛角度、调整磁选机参数、严格控制入厂介质质量、加强现场管理等切实可行方法进行系统的优化提升，经过改造后，介质消耗量大幅度降低，经济效益可观，节省了选煤厂运行成本，为选煤厂稳定生产运行奠定了坚实基础。

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《矿业安全与环保》2017年征订启事

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Optimum renovation of medium consumption made at Nalinhe Coal Preparation Plant during its commissioning period-method and practice

LIU Da-wei1, RONG Ling-kun2, WANG Jian-zhong2

(1. Wushen Banner Mengda Mining Co.，Ltd.，Erdos，Inner mongolia 017307，China;2. College of Mineral Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou，Inner Mongolia 014010，China)

The plant was found to operate with a considerably high medium consumption at its early commissioning stage. Following an investigation into the technical management, plant design principle and process equipment selection aspects, an analysis is made of the factors causing the high consumption of medium. Based on result of analysis, measures are taken for optimization of coal washing systems and operation management. The optimization work has led to effective control of medium consumption, reduction of operating cost and improvement of economic result, providing, therefore, a solid foundation for allowing the plant to operate in a stable, highly efficient and energy-saving manner.

coal preparation plant; plant commission; medium consumption; optimization and upgrading

1001-3571(2016)06-0071-05

TD942.7

B

2016-07-01

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.019

刘大伟(1986—)，男，内蒙古赤峰人，助理工程师，从事选煤厂管理工作。

E-mail:13451372327@163.com Tel:13451372327

刘大伟，荣令坤，王建坤. 纳林河选煤厂调试阶段降低介耗的改造实践[J]. 选煤技术，2016(6)：71-75.