PAD重力流态式煤浆预处理器的应用和优化

姜红波

(冀中能源峰峰集团 马头洗选厂，河北 邯郸 056045)

1 概 述

马头选煤厂九龙生产部原为九龙矿配套选煤厂，入洗九龙矿优质焦煤，设计能力为1.20 Mt/a，1991年12月投产，原设计采用跳汰粗选+粗精煤重介再选+煤泥半直接浮选的工艺流程。2006年7月，集团公司实行专业化管理，将九龙矿选煤厂划归马头选煤厂，成立马头选煤厂九龙生产部(下简称“九龙生产部”)。2009年9月，进行了无压三产品全重介工艺扩能技改，2010年2月正式投入投产。现选煤方法为不脱泥不分级无压三产品重介+煤泥直接浮选，原煤入洗能力达到2.10 Mt/a。

九龙生产部重介系统投产后，很快达到了设计指标，但浮选指标不稳定的现象时有发生，为了进一步提高浮选效果，降低浮选药剂用量，九龙生产部借鉴马头选煤厂本部经验，引进重力流态式矿浆预处理器，对浮选系统的矿浆预处理设备进行技术升级改造。

2 浮选系统存在的问题

九龙生产部有3台XJM-KS16型和1台XJM-KS24型机械搅拌式浮选机，该系列浮选机自带的矿化器存在以下问题：

(1)该矿化器在其上部横截面上布置了7个锥形喷嘴。矿浆以一定的速度喷出，在矿化器内腔形成负压，将空气和浮选药剂吸入，如果入料不稳定，因裹入气流，煤浆矿化效果变差，且作用时间极短。

(2)矿化器内断面安装7个锥形喷嘴，无法实现生产过程在线调节。

(3)正常生产过程中，矿化器喷嘴易出现堵塞或者脱落等现象，容易造成浮选机单机流量异常，致使指标恶化，甚至影响生产连续性。

从九龙生产部入洗原煤、浮选入料性质和浮选精矿脱水情况看，浮选系统存在以下问题：

(1)入洗原煤原生煤泥含量高，现采用的不脱泥无压重介三产品工艺去浮选的煤泥量大，要想实现有效分选，浮选系统处理能力要足够大。

(2)浮选入料中小于0.045 mm 粒度级占比较大，且灰分偏高，说明浮选入料煤泥选择性差，对浮选药剂添加比例和混合效果要求高。

(3)浮选精煤脱水采用加压过滤机配合精煤压滤机进行，加压过滤机和压滤机滤液全部进入浮选入料作为稀释水，由于精煤压滤机属于间断工作，滤液量先大后小，入料量不稳，因入料中有空气，易造成浮选机矿化器失效。

3 改造方案

为提高生产系统对原煤煤质波动的适应性，改善浮选分选效果，九龙生产部对浮选机各种矿浆预处理设备进行了调查研究，最终确定借鉴马头选煤厂本部经验，选用唐山森普工程设计有限公司的 PAD 型重力流态式煤浆预处理器。

3.1 PAD型矿浆预处理器的结构

PAD型重力流态式矿浆预处理器由用于浮选药剂分散的浮选药剂雾化装置和用于浮选药剂与矿浆混合的流态混合装置组成，浮选药剂雾化装置由加药斗和浮选药剂雾化器组成，流态混合装置由矿浆入料口、箱体、矿浆均分器、流态混合单元、出料口和支腿组成，其结构见图1。

图1 PAD型矿浆预处理器结构

3.2 PAD型矿浆预处理器的工作原理

压缩空气(0.06～0.10 MPa)经管路进入浮选药剂雾化器中，经喷嘴高速喷出，在喷射室内产生负压，形成抽吸作用，将添加到加药斗中的浮选药剂快速吸入，被喷射气流分散雾化，雾状浮选药剂弥散在混合装置箱体内。矿浆从入料口给入到混合装置箱体内，首先进入矿浆均分器，通过二次溢流，将进入的矿浆沿360°方向均匀分配到最上层流态混合单元，在矿浆自身重力的作用下，从上至下沿各层流态混合单元向下运动，运动过程中与弥散于箱体内的雾状浮选药剂接触混合。矿浆运动过程中受流态混合单元紊流堰的作用，不断地上下起伏翻滚，提高了矿浆的紊流程度；并且各层流态混合单元为圆形，矿浆沿流态混合单元从中心向周边运动时，流态混合单元面积逐渐增大，流态混合单元上的矿浆流层随之逐渐变薄，矿浆沿流态混合单元从周边向中心运动时，流态混合单元的面积逐渐变小，流态混合单元上的煤浆流层随之逐渐变厚，即矿浆在运动中不断地“扩散—聚合”，形成大量二次流和涡流，进一步提高了矿浆紊流程度，强化了混合效果。矿浆到达底部后从出料口流出，进入浮选机分选。

4 应用效果分析

九龙生产部于2019年1月15日完成404浮选机PAD重力流态式煤浆预处理器的安装调试并投入使用。在1月20—30日，对入料来源相同的已使用PAD重力流态式矿浆预处理器的404浮选机与406原有矿浆准备器2台浮选机进行对比试验，试验结果如表1。

表1 2020年1月下旬404和406浮选机单机试验结果对比

从表1试验结果可以看出，PAD重力流态式矿浆预处理器能够显著改善浮选机的分选指标，提高浮选精煤单机合格率，降低浮选油耗，提高浮选抽出率，经济效益显著。

5 存在问题及改进

5.1 存在问题

PAD重力流态式矿浆预处理器经过一段时间使用后，出现了以下故障：

(1)浮选药剂雾化装置向外喷油，即浮选药剂从加药漏斗处向外喷冒，造成浮选药剂浪费，污染环境，同时矿化效果变差。

(2)加药口频繁被煤泥堵塞，造成无法添加浮选药剂添，致使矿浆预处理器失去预先矿化作用。

5.2 原因分析

(1)喷油：雾化器内轴肩过小或发生腐蚀磨损后，拖不住气嘴，气嘴掉落至雾化器底部，这时进油口位于锥形气嘴上方，气嘴上方为正压，风进入到加药漏斗的油管内，从而形成喷油现象。

(2)加药口频繁堵塞煤泥：浮选入料对浮选药剂雾化装置斜插管冲刷磨损，斜插管磨透，煤泥进入堵塞。

5.3 改进措施

(1)在锥形气嘴外壁套上1个直径30 mm的O型圈，来增大气嘴与雾化器内壁的接触面积，同时在锥形气嘴外壁轴肩上用电焊点几个焊点，使其能够担在雾化器的轴肩上。

(2)优化药剂雾化装置斜插管结构和位置，由原来1根斜管改为2根弧形管，避开入料的冲刷。

6 效益测算

采用PAD型矿浆预处理器后，每吨原煤可节约浮选药剂0.03 kg，浮选药剂按7元/kg计算，按每年入洗原煤2.1 Mt计算，年可节约费用44.1万元。同时浮选抽出率可提高1.6%，经济效益可观。

7 结 语

九龙生产部通过对浮选预先矿化设备的改造提升，进一步完善了浮选工艺，改善了浮选效果，提高了浮选抽出率，同时节约了油耗，取得了显著的经济效益。