五沟选煤厂重介质分选系统的优化改造

王凯利

(安徽恒源煤电股份有限公司 销售分公司，安徽 宿州 234000)

五沟选煤厂属矿井型炼焦煤选煤厂，井田煤质以肥煤为主。2008年8月投产，初步设计能力60万t/a，采用三产品重介质旋流器+浮选联合工艺流程。通过近几年的技术改造，已升级为动筛跳汰排矸(50～300 mm)+三产品重介质分选(0～50 mm)+TBS干扰分选(精煤磁尾0.2～0.5 mm)+浮选(0～0.2 mm)联合工艺流程，核定能力150 万t/a.

重介质分选系统采用无压三产品重介旋流器不脱泥分选工艺，主选设备为WTMC1200/850型无压三产品重介旋流器。选煤生产中，旋流器入料压力稳定在0.24 MPa，给煤量稳定在270～310 t/h，分选出的精煤、中煤和矸石分别通过弧型筛预先处理，再进入直线振动筛脱水脱介。随着井下采煤机械化程度的提高和煤质的变化，入选原煤中低粒度级别物料大幅提升，<3 mm物料产率超过60.00%，<0.75 mm物料产率超过30.00%，现有重选工艺明显不能适应矿井煤质变化。

1 存在问题及分析

1)悬浮液煤泥含量过高，磁选机处理能力不足，生产效率较低。

根据该厂原煤的密度组成及产品要求，悬浮液分选密度应该在1.60 g/cm3以上，分选密度越高，悬浮液中的煤泥含量就需越低。近两年，矿井原煤<0.5 mm物料产率在23.42%～36.20%，出现合格悬浮液煤泥含量过高、悬浮液黏度增大、介质消耗高、密度不稳定等问题。入选原煤筛分试验结果见表1.

表1 入选原煤筛分试验结果表

现场生产中，为降低悬浮液中煤泥含量，降低产品带介，在加大精煤弧型筛筛下水分流量的同时，加大筛面稀介段的洗涤水量，但又会造成磁选机超负荷运转，表现出流量过大，流速过快，磁选尾矿翻花，介质流失等异常现象。当入选原煤中粉煤量进一步提高，弧型筛将出现窜料或频繁掉头，精煤筛筛面物料运动将出现糊状流动状态，导致产品带介大幅提高。此时，只能降低给煤量，延长开车时间。

2)旋流器二段实际分选密度偏低，矸石带煤量大。

实际生产过程中，在保证精煤灰分合格的条件下，提升重介旋流器的分选密度、入料压力等操作参数[1-2]，矸石带煤量仍较高(-1.8 g/cm3密度级物料含量在5.00%左右)。

该厂使用的三产品旋流器，二段入料口为边长180 mm的正方形，二段溢流管内径360 mm，长度705 mm.当二段中心管直径偏小时，实际分选密度变小，溢流量减少；当二段中心管插入深度过短时，锥体与中心管末端的距离过长，被选物料的实际分选密度降低，造成矸石带煤增多。

3)细粒级分选效果差，重介中煤带精高。

分选的重介中煤中，<1.4 g/cm3密度级含量在13.00%～17.00%，占入选原煤的0.65%～0.85%(重介中煤占入选原煤的5.00%)；中煤弧型筛使用后期，可以从现场观察到，弧型筛脱水脱介效果变差，中煤量明显增多，洗涤后的物料呈团状，以细颗粒为主。正常生产中，对重介中煤和中煤磁选机尾矿采样，进行分级浮沉和小筛分试验，采样条件：旋流器压力240～250 kPa，流量280 t/h，显示密度1.635 g/cm3.试验结果见表2，表3.

表2 重介中煤分级浮沉试验结果表

表3 中煤磁选机尾矿小筛分试验结果表

由表2，表3数据可知：3～50 mm粒级物料中，-1.4 g/cm3密度级含量极低(占本级的0.99%)；而<3 mm的物料，-1.4 g/cm3密度级含量极高；中煤筛筛下水中，>0.25 mm物料灰分偏低，进入了中煤系统，造成精煤损失。

随着入选原煤粒度的减小，错配物和可能偏差E值随之增大，分选效果也将进一步变差[3].而原煤中的煤泥含量决定了重介质悬浮液的黏滞阻力，黏滞阻力会对矿粒运动起到干扰作用，尤其是对粒度小的颗粒影响严重，颗粒的切向速度随着煤泥浓度的增高而急剧减小，直接影响设备的分选效果[4].五沟矿井原煤细粒度级含量高，煤泥含量大，又采用不脱泥入选工艺，导致分选效果不佳，严重影响经济效益。

2 优化思路和方案

通过对试验数据的分析并根据选煤设备使用现状，结合选煤厂实际，提出以下优化思路和方案：

1)取消精煤筛筛下合介段，加大合格悬浮液的净化回收。

在308和309两台精煤筛的入料端，合格介质段上方，安装第四道洗涤水，增加筛面物料的洗涤效果和合格悬浮液的分流量，进一步降低悬浮液中的煤泥含量和筛面精煤带介量。通过降低合格悬浮液的黏度，提高分选效果和生产效率。

2)对磁选系统扩能，稳定并提高分选密度。

新增一台精煤磁选机，并对精煤筛合格介质段筛下水溜槽的管道进行改造，由进合格介质桶改为进新增磁选机。新增磁选机的安装，将缓解其它磁选机的负荷，进一步降低合格悬浮液中的煤泥含量和磁铁矿粉的损失，提高和稳定分选密度。考虑到新增磁选机入料浓度过高，影响磁选机回收效率，在第四道喷水控制阀门下方的管路上，安装三通和阀门，能够分流清水至筛下水溜槽直接进行稀释。改造前后精煤筛洗涤水分布及筛下物料流向示意图见图1.

图1 改造前后精煤筛洗涤水分布及筛下物料流向示意图

3)旋流器二段结构调整，提高二段分选密度。

旋流器二段中心管的内径由360 mm扩大到400 mm，中心管的插入深度由705 mm延长到1 105 mm.中心管外部与锥体内部形成的空间变小，旋流器二段内物料的切向速度增大，在中煤不带矸的条件下，实现中煤与矸石的实际分离密度增大。调整前后旋流器二段结构示意图见图2.

图2 调整前后旋流器二段结构示意图

4)调整中煤弧型筛筛缝，降低中煤脱介筛上的细粒煤含量。

结合实际生产，中煤弧型筛筛缝由1.3 mm调整到2.5 mm，调整后，中煤弧形筛的分级粒度将由0.7 mm左右提高到1.8 mm左右。0.25～0.7 mm物料大部分将通过精煤筛筛下水进入TBS精选；0.7～1.8 mm物料将进入精煤回收系统(中煤中0.7～1.8 mm物料灰分低、产率低，对精煤灰分影响不大)。筛缝调整后，中煤弧型筛窜料或频繁掉头问题将得到解决，中煤环节的管理难度将降低。

3 效果分析

1)合格悬浮液中的煤泥含量降低，运行效果显著。

随着精煤筛面洗涤水量的增加，脱介筛筛面物料的脱介效果明显改善；新增精煤磁选机加大了合格悬浮液的净化，降低了其它磁选机负荷，磁选机尾矿液位不稳或翻花现象得到了解决，介质消耗下降0.3 kg/t以上；带煤量平均提高30 t/h，同时减少了生产时间，降低了电耗。

2)矸石带煤和中煤带精等经济技术指标得到优化。

矸石带煤和中煤带精量明显下降。优化后中煤、矸石浮沉试验结果见表4.矸石中<1.8 g/cm3密度级含量稳定在2.00%以下；重介中煤中<3 mm细粒煤明显减少，<1.4 g/cm3密度级含量降至6.00%～7.00%；精煤平均灰分稳定在10.30%～10.60%，精煤合格率和稳定率均在100%.

表4 优化后中煤、矸石浮沉试验结果表

4 结 语

通过对五沟选煤厂重介质分选系统的优化改造，解决了介质消耗高、生产效率低、中煤带精高、矸石带煤多、管理难度大等问题，提高了选煤工艺的灵活性，提高了对煤质的适应性。