微山金源煤矿重介选煤工艺选择分析

侯毓昆

(山西阳泉煤业集团有限责任公司，山西 阳泉 045000)

0 引言

微山金源煤矿所开采的原煤质地优良，非常适用于炼焦。但鉴于开采过程中原煤中混入的矸石较多，需要对开采原煤进行洗选，将矸石去除，从而使洗精煤符合炼焦用煤的要求，提升企业的经济效益。目前选煤的方法主要有跳汰选煤和重介质选煤2大类，本文主要对选煤工艺进行分析。

1 常见的选煤工艺

1.1 跳汰选煤

跳汰选煤法应用的是物理学中的密度原理。将原煤投入到筛面上，连续进行规律性运动，在冲水、水平流动的联合作用下，密度不同的物质实现了渐渐分层，矸石等大密度杂质往往居于下部，上部则为精煤，以此实现选煤。目前来看，跳汰选煤法按介质不同可分为干法和湿法2种，入料的密度、粒度、水流作用等对跳汰选煤工艺会产生影响，因此跳汰选煤法的工作效率、处理效果往往存在较大的变化。此外，还有风力跳汰选煤法，一般应用在缺水地带或者寒冷地带。跳汰选煤法主要用于块煤的洗选。

1.2 重介选煤

重介质选煤也称重介选煤，其应用的基本原理是阿基米德原理。实际操作中，选取密度较大的液体作为介质，该液体密度大于精煤，小于矸石，将原煤投入液体中后，矸石会沉入水底，精煤则漂浮在水上，分别进行收集处理即可。重介选煤的关键是介质，在该工艺的发展历程中，常用的介质是Fe3O4，密度4.5 kg/cm3。

2 金源煤矿重介选煤工艺

2.1 基本流程

微山金源煤矿原煤质地较为优良，但由于矸石较多，需要进行筛选，由于跳汰选煤法控制上存在一定难度，而且对精煤的回收率较低，重介选煤法在微山金源煤矿较为适用。近年来，选煤工艺简化、耐磨材料出现，高效磁选机和自动控制技术的应用都为重介选煤法的进一步优化提供了支持，目前微山金源煤矿应用重介浅槽选煤法可将分选下限降低至0.25 mm的水平，即直径为0.25的精煤可以得到分选。效率方面，应用重介选煤法的情况下，微山金源煤矿的分选效率达到97%的平均水平，精煤损失率显著减少。

微山金源煤矿应用重介浅槽选煤法的基本流程是，对开采原煤的质量进行分析调查，了解精煤平均密度和矸石平均密度，建立机械化的生产流水线，在了解精煤和矸石密度的情况下，选取合适密度的Fe3O4重介质液体较为关键。整个生产线的构成包括入料口、出煤口、矸石口、重液筛选槽、智能控制中心、机械推动设备6个主要部分。实际工作时，先将重介质液体注入重液筛选槽，要求注液面高度在400 mm以上，之后将未经筛选的原煤从入料口投入重液筛选槽，先由其制动反应，5 min后，通过机械推动设备对反应槽中的矸石和精煤进行匀速缓慢搅动，将被挤压的精煤和混杂在精煤中的矸石分离出来，搅动需持续进行5～10 min，直到矸石层不再有精煤浮出、精煤层不再有矸石掉落，则分离完成。之后由机械推动设备对精煤进行收集，从精煤口推出，矸石层也以相同方式进行处理。智能控制中心负责检测重液质量，在分离完成、处理完成后下达指令，并将相关信息以数字化的形式显示出来，供人员进行后续操作。一轮筛选结束后，智能设备对重液质量进行监测，判断其是否可以继续应用，如果重液中杂质较少，则继续应用；反之则由人工进行精处理，将杂质去除再进行循环操作[1]。重介质分选的基本原理如图1所示。

图1 重介浅槽分选基本原理图

2.2 非脱泥处理

对于中介选煤是否应进行脱泥，业界曾广泛地讨论过，目前国际上0.5 mm粒级分选工业和技术均达不到理想效果，部分厂矿因此采用1.4 mm、0.75 mm筛缝进行脱泥处理，这降低了工作的效率。目前微山金源煤矿应用重介选煤法时，不进行脱泥。为满足重介旋流器工作要求，要求重悬浮液固体体积浓度至少达到15%的水平，且不高于35%，不同密度悬浮液中，煤泥的含量标准也不尽相同，相关标准水平见表1。

表1 悬浮液中煤泥含量允许值

微山金源煤矿应用重介选煤法时，针对煤质特性已经能够实现低密度悬浮液高密度排矸，所用悬浮液的密度往往在1.4～1.5 kg/L之间，排矸工作可以在此密度下进行，脱泥工作实际上已经没有必要。而且脱泥工艺耗工耗时，会大大增加成本。

3 重介质旋流器

微山金源煤矿应用重介选煤法时，所用重介质旋流器规格较大、效率高、流程自动化，其分选密度可调节性性能也较为优良，部分学者认为微山金源煤矿所用无压给料三产品重介质旋流器在进行分选密度可调节工作时不如两产品重介质旋流器。

三产品重介质旋流器分选密度可调节工作与两产品重介质旋流器分选密度可调节工作存在理论上的区别，但这种区别在实际工作中并不明显。有观点认为：两段两产品重介质旋流器排矸段的分选密度不受精煤段的影响，可任意调节。但忽略了一个十分重要的问题：磁选机精矿悬浮液的密度只有2.0～2.1 kg/L，高密度悬浮液的制备、特别是维持非常困难，密度一般低于1.6 kg/L，很难达到1.75 kg/L。如淮南矿业集团各选煤厂多为1.5～1.6 kg/L；神华集团保德选煤厂为1.45 kg/L，石圪台选煤厂为1.43～1.6 kg/L。因此，当分选密度>1.6 kg/L，特别是>1.7 kg/L时，两产品重介质旋流器几乎无法做到，更谈不上“可调节性”，欲想杜绝矸石带煤，必须采用三产品重介质旋流器。相关人员进行了试验，利用三产品重介质旋流器一段旋流器对悬浮液的浓缩作用，大幅度提高进入第二段旋流器的介质密度，以1.4 kg/L左右低密度悬浮液系统完成2.1 kg/L以上的高密度排矸任务，效率较两产品重介质旋流器几乎相当[2]。

关于对中煤和矸石量含量的适应性。有观点认为，两产品旋流器处理量不受中煤和矸石量的制约，实践证明此观点是不正确的。三产品旋流器类似于带拖挂车厢的卡车，把拖挂车厢摘掉单独装载并不能增加容量。只要三产品重介质旋流器第二段结构参数的设计适用于所选煤质，处理量与两产品重介质旋流器无异，这早已被通化矿业集团砟子矿等众多选煤厂的生产实践证明。为了保证高密度的工作悬浮液非磁性物含量不超限，排矸用两产品重介质旋流器选前必须脱泥，劣势更为明显。另外，目前微山金源煤矿煤质好，一旦煤质发生变化时两产品旋流器无法适应煤质差的情况。

4 结语

选煤的2个主要方法是跳汰选煤法和重介选煤法，重介选煤法更能满足微山金源煤矿选煤的需要，可以显著提升工作效率；针对煤质特性可采用非脱泥处理。此外，微山金源煤矿使用的三产品重介质旋流器较两产品重介质旋流器也更为适用。