多功能矿化器在红阳三矿选煤厂的应用

赵立强，徐建礼

(1.沈阳焦煤股份有限公司销售分公司，辽宁 沈阳110123；2.唐山天和环保科技股份有限公司，河北 唐山063000)

沈阳焦煤股份有限公司红阳三矿选煤厂是一座设计能力为1.50 Mt/a的矿井型炼焦煤选煤厂，于1997年开工建设，1998年5月1日投产运行。2007年红阳三矿2#主井投产，为满足原煤洗选需要，新增一套处理能力为2.80 Mt/a的重介系统，原煤处理能力由1.50 Mt/a提至4.30 Mt/a；近些年，经多次技术改造，原煤处理能力已达5.00 Mt/a以上，矿井所产原煤能够实现全部入选；目前，主选工艺为跳汰分选、重介分选、TBS分选、浮选的联合工艺，工艺系统比较复杂。入选原煤灰分在40%～50%之间，水分<13%，<0.5 mm粒级含量在20%～25%之间，原煤可选性等级为易选。产品为10级冶炼用炼焦精煤，主要用户包括鞍钢、本钢、通钢等大型钢铁企业。

随着红阳三矿选煤厂处理能力的增加，生产系统细煤泥含量增多，浮选系统6台浮选机的处理能力明显不足，且浮选精煤质量不达标，浮选尾煤指标过低。为了提高浮选精煤质量，生产中必须增加煤油、杂醇的使用量，延长浮选机的运行时间，在生产成本增高的情况下，并未达到正常生产要求。为了改变这种生产现状，红阳三矿选煤厂根据浮选柱的工作原理[1-2]，自行设计出一种多功能矿化器，并对制约浮选系统高效运行的工艺、设备进行技术改造。在多功能矿化器投入运行后，仅需运行6台甚至5台浮选机即可满足浮选生产需要，并能保证精煤、尾煤指标合格。

1 多功能矿化器

1.1 结构组成

多功能矿化器(图1)包括柱体、喷射旋转器和风管三部分。柱体用于储存矿浆，顶部布置有泡沫喷淋水装置和精矿收集槽[2-4]。喷射旋转器是设备的主要结构部件，也是实现矿浆分选的关键部件。风管的作用是为矿浆分选输送动力。此外，给矿管分布在两处，一处位于柱体左侧底部，另一处位于喷射旋转器的顶部，矿浆可以从这两处进入设备内部。

图1 多功能矿化器结构示意图

1.2 工作原理

矿浆从柱体左侧底部或喷射旋转器顶部以喷射方式进入柱体内，在柱体内形成旋转、喷射形式的矿浆，并迅速充满整个分选空间；风管开始加风，使矿浆加速旋转，并使其得到充分矿化；在喷射、旋转双重作用下，气泡和矿化气絮团向中心、上方两个方向运动；气泡与矿浆中的煤粒碰撞并继续矿化，矸石颗粒和精煤颗粒的分选速度加快；精矿不断从精矿槽涌出，气泡在柱内上升并不断受到清洗，其夹带的高灰矿物被清除；在上部较厚的泡沫层和喷淋水作用下，精矿品位大大提高[5]。

矿浆通过量是影响多功能矿化器分选效果的重要因素，实际生产中要尽可能保持其稳定，以免影响浮选工艺指标。同时，风量也要合适，如果风量过大，则矿化层不稳定，矿浆的泡沫层易被破坏，导致浮选精煤灰分偏高；如果风量过小，则矿化层过于密实，矿浆的泡沫层易被“压死”，导致浮选精煤灰分偏低[6]。

1.3 技术特点

多功能矿化器的主要技术特点如下：

(1)设备结构简单，单位容积处理能力大，工艺指标良好。

(2)采用风作为动力，动力消耗少，节能效果明显；浮选剂用量少，有助于降低浮选成本。

(3)完全适用于<0.5 mm粒级煤泥的浮选，尤其适合高灰、特细粒煤泥的浮选，且浮选精煤产率高，灰分低。

1.4 技术参数

红阳三矿选煤厂所用多功能矿化器的主要技术参数如下：

入料粒级/mm

<0.5

处理能力/(m3·h-1)

1 000

入料浓度/(g·L-1)

35～80

精煤灰分/%

8.50～9.50

尾煤灰分/%

50～60

2 浮选系统技术改造方案

(1)增设矿浆预处理器。为了满足1#、2#多功能矿化器的使用要求，该选煤厂自行设计、制作了3台矿浆预处理器[7]，分别作为跳汰车间2#、3#浮选机和重介车间4#浮选机的矿浆预处理设备。在矿浆预处理器使用后，浮选机的入料方式发生改变，浮选系统处理能力得到提高。

(2)浮选机的刮泡器改造。选煤厂所用浮选机为XJM-12机械搅拌式浮选机，在1#、2#多功能矿化器安装调试完成后，为提高浮选机的处理能力，将跳汰车间2#、3#浮选机的刮泡器叶片由4片改为6片，并将重介车间4#浮选机的刮泡器叶片由4片改为8片[8-10]，以提高浮选机单位时间的刮泡能力。

3 生产效果

为了验证技术改造效果，浮选系统生产正常后，在入料浓度为35～80 g/L的条件下，对1#和2#多功能矿化器的分选效果进行检测，其工艺指标见表1。由表1可知：多功能矿化器的分选效果良好，精煤灰分可以控制在8.90%～9.30%之间，完全满足生产要求；多功能矿化器的成功应用，不但可以提高浮选系统的处理能力，而且能够在煤泥含量较大的情况下实现正常生产。

表1 1#和2#多功能矿化器分选效果

4 结语

针对浮选系统处理能力不足的问题，红阳三矿选煤厂根据浮选柱的分选原理，研制出一种多功能矿化器，并将其应用到浮选系统，用于部分矿浆的预先分选。在多功能矿化器投入运行后，浮选系统处理能力提高，浮选工艺指标完全满足生产要求，这在一定程度上响应了集团公司“双控双提”的要求。