浅谈对选煤厂重介质悬浮液循环系统实践的认识

王志强

(冀中能源峰峰集团有限公司 邯郸洗选厂，河北 邯郸 056000)

重介旋流器分选工艺是目前选煤厂的主流分选工艺，主要有两产品分选和三产品分选。重介旋流器分选原理是利用调节成一定密度的重介质悬浮液(即磁铁矿粉与水混合形成的悬浮液)与煤在旋流器中混合，介质与煤的混合物经离心力作用分离分选出不同密度的产品，两产品旋流器分选出精煤和矸石，三产品旋流器分选出精煤、中煤和矸石。

重介质悬浮液循环系统简称介质循环系统，是重介旋流器分选工艺的配套系统，为提高重介系统的分选精度，降低介质单耗，重介选煤厂不断对介质循环系统进行改进完善。

介质循环系统包括悬浮液的循环、净化和回收，其作用是保证悬浮液循环的连续稳定、悬浮液密度稳定可调、系统中煤泥量稳定可控。作业环节包括：以筛分方式从产品中直接脱除合格悬浮液循环再用；在筛面加喷水脱出产品上黏附的残余悬浮液成为稀介质；稀介质与从合格介质中分流出的部分悬浮液一起经磁选回收、净化、脱除泥质成为磁选精矿，与新制备的磁铁矿粉共同作为补加的加重质返回合介桶，供调节循环悬浮液密度使用[1].上述各环节在不同选煤厂的现场运行效果直接决定其循环系统的最终运行效果以及重介分选效果和介质消耗量。

1 重介质悬浮液循环系统流程

1.1 重介质分选产品脱介的典型流程

重介质经过旋流器分选后形成了不同浓度的悬浮液，混合不同产品进入相应的脱介设备内，分选产品的典型流程基本都是两次脱介，第一次脱介称为预先脱介，第二次脱介为振动脱介。

目前常见的预先脱介设备有弧形筛和固定溜槽筛，弧形筛脱介效果较好，但所占厂房空间要求高，固定溜槽筛脱介效果差但节省厂房高度。第二次脱介为预先脱介筛上物料进入直线振动筛或香蕉筛，振动筛下分两段，第一段长度约占总筛长的1/3或1/4，其筛下物与预先脱介筛筛下物作为合格悬浮液直接流入合格介质桶；第二段长度为剩余筛长，其筛上一般设置2～3道喷淋水，其筛下物料为稀悬浮液，进入磁选机进行介质回收。通常在预先脱介筛下设置分流装置或在振动筛下第一段收集槽开孔加分流闸门控制，通过调节把部分浓介质分流到二段筛下管中进入对应磁选机中，实现打分流、提密度与调节煤泥含量的作用。

特殊情况下也有不设计预先脱介环节的情况，比如邯郸洗选厂由于老厂房改造空间受限，产品经缓冲入料箱后直接进入香蕉筛，其选用脱泥重介一定程度上互补了该流程的不足，同时利用各种改善措施，实现了介质消耗达到国内一流水平[2].

1.2 稀介质净化、回收的常见流程

稀介质的净化、回收主要是利用磁选机对稀介质中的磁铁矿粉进行回收，磁精粉自流进入合介桶中，起到重复回收利用介质粉的作用，使循环系统稳定连续，实现分选密度和煤泥量的可调可控。该环节随着磁选机磁选效率的提高(目前磁选机的效率都不低于99.80%)，处理能力增大。目前，根据实际情况，常见的流程设计包括筛下直接磁选流程、稀介桶收集中转磁选流程两种。

1.2.1筛下直接磁选流程

该流程为当前最常用的流程，流程直接、简单、环节少，悬浮液回收过程短，有利于悬浮液密度的稳定。但因脱介筛下稀介质需自流进入磁选机，致使厂房高度比中转磁选流程的厂房高一层，增加了基建费用。同时，采用该流程同样需要合理调节入磁选机的稀介浓度，满足磁选机的要求(允许入料浓度为15%～25%)[1].

1.2.2稀介桶收集中转磁选流程

该流程增加稀介桶环节，筛下物料进入稀介桶后泵入磁选机，相比筛下直接磁选可以减少厂房高度，节约基建费用。常见于使用两产品旋流器的选煤厂，使用该流程应防止系统启动时磁选机淤堵[3].

2 悬浮液循环系统不同状态的探讨

2.1 循环系统的理想状态

理想状态的悬浮液是连续稳定循环的，是介质消耗最低的。当系统不加煤时，悬浮液在经过预先脱介和合介段后能实现100%闭路循环。当按标准加煤后，悬浮液系统的密度在不加稀释水时，合介密度会随之缓慢上涨，合介桶液位也随之缓慢下降；当适当增加稀释水后，密度保持较好的稳定性，介质消耗少；当需要快速提高密度时，可以通过打分流的方式；当循环系统中煤泥量增加时可以通过适当打分流和加水方式维持悬浮液的稳定性；当密度调节到生产需要后，能基本实现在不打分流或少打分流的情况下煤泥含量稳定在35%～45%[4]，且密度波动较小。

若想达到理想状态，旋流器分选出的各产品必须在预先脱介和合介段脱介率达到80%以上[5]，产品在稀介段能够充分冲洗掉产品上的残余介质，产品带介极低，同时稀介段的筛下水经过磁选机回收后，99.8%以上的介质能实现回收，这要求工艺设计时，设备硬件选型必须严格匹配或富裕。

现实选煤厂中，能达到理想状态的循环系统较少或基本没有，由于生产状况的不同形成了下面常见的几种循环状态。

2.2 常见的几种循环系统状态及原因分析

2.2.1常打分流型

该类型的系统一种是由于第一段脱介占比过高，导致磁选机纯介质回收量不足或者副产品损失偏大，循环密度不断下降，需要持续打分流，密度才可稳定达标。另一种是由于循环系统中煤泥含量过高，需要持续打分流以维持理想的煤泥含量，保证系统分选精度。

形成该状态的常见原因：预先脱介段筛板筛缝选用过大或合介段设计过长，可采用换小筛缝或缩短脱介筛合介段的方法(由两排变为一排)；由于入洗煤质发生变化，入洗原煤煤泥含量增高，原设计时选用的设备或工艺不合适，导致合介中煤泥含量过高，需要持续打分流才能减少循环系统中的煤泥量，提高分选精度，若原煤煤泥含量高，煤质不再发生变化，可以考虑改为脱泥重介工艺。

2.2.2常加稀释水型

该类型的系统一般是由于预先脱介段效果差，未能及时脱介，使大量介质进入稀介段中，筛下磁选机回收浓介质过多，密度提升快。另一种为设计缺陷，缺少预先脱介环节，分选后的产品直接进入振动筛(比如邯郸洗选厂)。

第一种情况一般采取及时更换筛面或筛板调头、弧形筛上挂挡皮、合介段筛板筛缝堵塞清理等措施；第二种由于老厂房改造空间受限等原因，无法安装预先脱介弧形筛，如邯郸洗洗厂采取特制脱介筛入料跌落箱减缓入料流速，延长合介段(一般第一段为一排筛板，该厂变为4排)，同时在振动筛的合介段上加盖厚重皮子增加脱水效果，在合介段增加3道挡水坝，定期清理筛板堵塞等措施[2].

2.2.3频繁加介质型

该类型由于系统多环节出问题，系统介质损失过大，需频繁加介质才能保证分选密度和合介桶液位。

这种类型多发生在新厂试生产期间，首先需要排查循环系统的各个环节，其次考虑介质质量。

2.2.4打分流与加水结合型

该类型较常见，打分流和加水量都控制在合理范围内，把密度和系统煤泥含量维持在稳定状态则能在保证低介耗情况下优化指标。

3 介质消耗高常见原因及措施

3.1 预先脱介段效果差

预先脱介一般有弧形筛、固定溜槽筛两种设备。

弧形筛效果差原因：1)入料箱分料不均，若是溜槽设计原因直接改动溜槽结构。若是煤料中杂物堵塞导致，及时清理杂物。2)弧形筛磨损导致需定期调头，及时更换筛板。3)弧形筛选型不合理，脱水效果差，调整筛缝或重新选型，在弧形筛筛面上加挡皮[2,3,6].

固定溜槽筛效果差的原因通常为筛板被细绒毛等杂物堵塞，需要定期清理。

3.2 振动筛合介段效果差

1)常见为振动筛入料偏稀、速度过快越过合介段筛面，一般在弧形筛出料端加挡板或挡皮，增加合介段脱介有效量。2)弧形筛入料不均匀导致振动筛入料不均匀，需改善弧形筛入料情况。3)筛板筛缝被细绒毛等杂物堵塞，需要定期清理。若为两排筛板，则可增加两道挡水坝，增加其脱介效果；筛缝过小，如选用0.5 mm的筛板，建议改为0.75 mm或1 mm[2-7].

3.3 稀介段脱介效果差

1)筛上煤量过大，煤层厚，应综合考量是否采取减量措施。2)喷水水压不够，冲不透煤层或喷嘴经常堵塞，需要加大喷水压力，同时合理摆布喷嘴布置，建议同一排水嘴一短一长，喷嘴间距适当缩小。3)稀介段筛板筛缝偏小，可以根据后续工艺情况灵活选用0.5 mm、0.75 mm和1 mm的筛板；挡水坝偏少偏低或无挡水坝，根据情况增加挡水坝[2-7].

3.4 磁选机效果差

1)入料浓度过高或过低，调节喷水大小使入料浓度控制在15%～25%，特别是中转磁选流程，系统启动时由于稀介桶沉淀浓度高导致磁选机入料箱堵塞，采取稀介桶上加风管，启动前先鼓风等措施。2)入料量过大，控制不超过100 m3h/m.3)磁选机入料粒度大，溢流翻花磁选效果差，导致介耗高，这种情况通常发生在矸石筛下磁选机，可采取每班停车后及时冲洗滚筒或在筒皮上加刮耙措施[1-2].

3.5 介质分流量过大，导致磁选机负荷大

介质分流量必须控制在合适范围内，一般不超过合格介质量的25%～30%，或者以磁选机溢流不翻花为准，磁选机液面平稳；分流量越大，到磁选机净化的介质量越多，介质消耗越高；若长期打分流，才能保证循环系统煤泥含量合适，则需要通过改善预先脱介效果，或从工艺上改为脱泥重介。

4 结 语

在重介质选煤过程中，悬浮液循环系统的稳定性对分选效果有显著的影响。总结了重介选煤厂悬浮液循环系统常见的工艺流程及几种常见的循环系统状态，并对介耗高的常见原因进行了分析提出了改进措施。建议在选煤厂工艺设计时，尽可能地完善分选工艺，在生产实践中，多采用自动化、智能化手段控制悬浮液循环系统的稳定。