选煤厂降低介耗措施探析

刘建杰

摘要：目前，大部分选煤厂主要的分选工艺为重介分选，而在重介质选煤的成本构成中，重介质费用占很大比例，因此，选煤厂要降低生产成本，提高利润，必须从降低介质的消耗入手，只有控制住重介选煤的介质消耗费用，选煤的成本才会明显降低。本文重点分析主要影响介质消耗的因素及有效降低介耗的途径，并结合生产实际情况对降低介耗的办法进行简要地分析说明，以期能够有益于选煤厂生产成本控制，实现利益最大化。

关键词：重介选煤；介耗；成本控制

DOI：10.12433/zgkjtz.20233033

选煤厂使用重介系统作为主要的分选系统，介耗是选煤厂重要的技术经济指标。磁铁矿粉在重介系统中起着提高悬浮液密度的作用，使设备利用密度分选原煤，且易于回收。《中国制造2025》明确了智能制造是建设制造强国的主攻方向，要在重点产业和关键领域推进智能化升级。各能源企业开始建设智能化选煤厂，智能化选煤厂建设重介密控系统，监测密度、磁性物含量等，通过调整补水阀、分流阀达到稳定各项指标的目的，但是对介耗指标仍没有得到有效的管控。介耗管控关系到选煤厂的成本、利润，依然是选煤厂生产管理的一项主要内容。

一、重介选煤的原理

原煤在生成、开采和运输过程中，不可避免混入各种矿物和岩石杂质。为了提高原煤的质量，需借助各种选矿设备将原煤中的杂质去除，使有用矿物更为富集，以满足用户需求。

重介质选煤是利用阿基米德原理将悬浮液中的轻重产物分离，选煤过程是将准备分选的原煤，放置于有固定密度悬浮液的分选设备中，精矿低于悬浮液密度上浮，尾矿高于悬浮液密度下沉，实现轻重产物分离。由于分选过程严格按被选物料的密度进行的，所以重介质选煤工艺的分选精度很高，其适用范围及应用都较广泛，可适应各煤种、不同可选性的煤质条件。洗煤厂用重介质主要有重液（真溶液）和重悬浮液（非均质溶液）两种。目前，常用的洗煤介质为磁铁矿粉与水配置的悬浮液，主要成分为四氧化三铁，主要质量标准为磁性物质含量、目数、真密度、硫、磷、硅、全铁、水份等。重介质选煤工艺较突出的优势是精度高、效率高，处理量大，可以大大提高选煤厂的生产能力，节省选矿费用。

二、影响重介选煤介耗的因素

选煤厂的介质消耗通常由两部分组成：管理损失和技术损失。管理损失是指的由于生产现场管理失误造成的介质消耗，如生产过程中的介质跑冒滴漏，到货验收的卸料、储藏、运输中的损失等。技术损失是指重介系统精、中、矸产品带走和磁选机尾矿流失介质之和，折算成每吨原煤的介质损失量，消耗原因多种多样。如果正常生产的选煤厂介质消耗突然增加，应当从以下四个方面找原因：经过现场各环节技术检查确认，当损耗中管理损失比例大时，要加强管理，要检查介质的储存、转运、添加方式等方面。当技术损失占比大时，要检查脱介筛、磁选机等各个工艺环节，产品带走的比例大要提高脱介筛喷水、入料角度的工作效果，当磁选机尾矿介质损失大时，提高磁选机磁性物回收率。当因重介系统分流量突然加大而造成的损失大时，应该减少分流量，避免磁选机回收效果差的情况。

（一）介质本身质量的影响

介质的质量主要包括粒度组成、真密度及磁性物含量三方面。其中，介质的粒度组成会影响重介选煤生产的分选精度和介质消耗，大块煤重介与末煤重介的粒度组成不同。粒度过粗，受到重力影响，磁选机对磁铁矿粉的吸附率下降，磁铁矿粉得不到有效回收；组成粒度过细时，煤粒表面及细粒煤泥的对磁铁矿粉吸附力增强，脱介筛、磁选机对磁铁矿粉的处理回收效果降低。真密度不足，重介质内非磁铁矿粉的成分多及弱磁性物含量高时，同样增加介质消耗。介质的真密度要在4.5g/cm3以上，磁性物含量要达到95%以上，但是当前很多介质生产厂家为自身的利益，达不到介质质量标准，导致在生产时出现分选密度难以提高、介质消耗过高等问题。

（二）煤泥在系统中的影响

在生产过程中，介质会受到原煤煤质及次生煤泥的影响。煤泥在系统中是特殊物质，无法轻易排出，逐渐循环聚积，与介质掺杂在一起，使脱介过程效率变低。造成这种现象的原因是粗煤泥进入旋流器入料，影响了悬浮液密度，只能通过分流走磁选机脱泥，从而对脱介回收效果造成影响，循环往复会造成分选的效果大打折扣。

（三）回收效果的影响

选煤厂回收介质的主要手段是利用磁选机和脱介筛回收，脱介筛和磁选机的工况直接关系介质的回收效果。磁选回收效果的好坏主要体现在给料浓度、磁偏角、底板和滚筒之间的间隙、滚筒转速等四个方面。磁偏角、间隙、转速过大或者过小都会导致介质流失过高，介耗增大。脱介筛的来料需要分布均匀，否则会影响脱介效果，脱介效果不理想，大量的合格介质进入稀介，导致磁选机负荷过高，最终出现跑介现象。脱介筛的喷水及挡水堰筛板对脱介效果也有很大的影响，喷水质量差、压力不足、挡水堰筛板少、位置不对，都会造成介耗增加。

（四）人工操作的影响

部分岗位工或集控操作工对设备操作不熟悉，系统开启调整不熟练，造成介质损耗。在重介系统悬浮液煤泥含量高时，为保证设备分选效果，人为将分流阀开度增大，造成磁选机瞬时入料浓度过高，磁选机处理此部分物料无法达到高回收率，导致磁选机尾矿带介严重。系统无故进水，表现为停车时合介桶桶位升高，或者打分流桶位不降反升。若不及时发现，将会造成系统密度降低，需要再添加介质的错觉。

三、降低介耗的途径

重介选煤厂降低介耗能够实现提高生产工艺管控水平、降低成本费用。选煤厂应该针对本厂的实际情况，及时发现介耗较高的原因所在，严格把关介质质量、脱介筛和磁选机的工作效果、粗煤泥分选工艺及相关管理等各个环节，优化工艺流程，通常可采取以下十种降低介耗的办法。

（一）严格把关介质质量

大量实践表明，在其他因素都相同时，介质中磁性物含量与介耗成反比。有些介质厂家为了盈利在介质中掺杂其他物质充当磁铁矿粉，这样不仅使磁性物含量不合格，还会导致洗煤厂中洗水质量的恶化，最终使介耗越来越大，生产成本越来越高，利润越来越低。因此，选煤厂在选用磁铁矿粉时，一定要注意介质中磁性物含量，对介质质量严格把关，对于质量不合格的介质不予采用。

（二）脱介筛结构改造及带煤量控制

在选煤厂中预脱介的主要设备是脱介筛，脱介效果是降低介耗的基础。根据入洗量要求和煤质条件，合理确定小时带煤量，脱介筛单位面积处理量不大于5t/m2，控制脱介筛筛上料层厚度，创造良好的脱介条件。加强固定筛（弧形筛）维护，入料均匀布料，保证合介预先泄介能力，定期清理筛面杂物，确保透筛效果。对脱介筛的结构改造同样可以增强脱介效果，如加大弧形筛的筛缝尺寸或调整安装角度都可以提高介质的透筛率。

（三）完善喷水指标规范

振动筛上喷水是脱介过程中的主要措施，喷水的质量对脱介效果的影响很大。选煤厂应对脱介筛上的喷水及喷水管道不断完善，合理确定脱介筛喷水管位置，稀介段布置2～3道喷水管路（精煤3道、中矸2道），安装高度200mm左右。选用出水口为切线方向的喷嘴，喷水扇面120°，脱介管路安装压力表，压力不低于0.2MPa，喷水量35～50m3/m（筛面宽度），喷嘴沿筛箱横断面均布，形成交叉水幕，确保筛面喷水全覆盖无间隙，保证喷射水流强而有力，冲击筛上物料使其翻滚。加强煤泥水浓缩澄清环节管理，确保溢流水浓度不超过5g/L。采取循环水池入料篦粗措施，避免木杂等进入循环水系统，定期清理循环水池底部煤泥，保证喷水质量，实现清水洗煤。合理选择筛板，在喷水管下方的筛板选用带挡水堰的筛板，减缓煤流运行速度，形成冲刷水流脱除介质。

（四）完善粗煤泥分选

在重介选煤生产中，小于0.5mm粒级的煤泥中磁铁矿粉损失的量占大部分，造成损失的主要原因包括：一是煤泥表面吸附磁铁矿粉造成损失；二是煤泥积聚干扰了磁铁矿粉中微细粒级部分的有效磁团聚造成漂流损失。同时，粗煤泥中含有部分低灰煤泥，在选煤厂煤泥水系统中根据现场条件增加TCS、螺旋分选机等粗煤泥分选环节，实现煤泥再次分选，回收低灰粗煤泥掺入精煤，也可以增强介质的回收效果，降低介质消耗。

（五）采用入洗前脱泥工艺

20世纪90年代，部分选煤厂在重介入洗前未设计脱泥环节，对原煤不进行脱泥入洗。虽然重介质悬浮液中存在部分煤泥有利于维持稳定性，但是从实际的生产情况来看，选煤厂采用重介质旋流器分选前不脱泥，系统介耗一般会高于2.0kg/t，且煤泥含量高会增加悬浮液的黏稠度，影响分选效果，产品质量无法保证。因此，在新的选煤厂设计时，要采用选前脱泥工艺，将介耗降低至1.0kg/t以下，同时降低细煤泥，防止煤泥含量过高对分选效果造成影响。

（六）提升磁选机回收效果

磁选机主要是回收振动筛二段稀介质中的介质，磁性物回收率较低将会导致介质直接损失。选煤厂应稳定调节系统合格介质分流，减少分流量。控制磁选机入料浓度不高于25％ ，分流物料不得直接进入磁选机回收，应将分流物料与稀介混合后均匀分布给入精煤磁选机，避免浓度过高影响回收效果。磁选机分选区间隙（转筒与槽体的水平距离）一般为50mm，应通过轴承座加减垫片调整间隙。通过给入矿浆量和尾流调节板（阀）开孔大小调节液面的高度，保证溢流液面平整、无翻花。刮板确保刚好能虚搭在外筒皮上，刮板过紧会加大磁性物对外筒皮的摩擦，影响外筒皮的寿命。精矿卸除尝试清扫器加周期性喷水方式，确保筒皮无黏附煤泥或介质。

磁选机入料浓度及入料量发生变化，需要调整磁偏角。调整磁偏角步骤如下：

（1）先将磁选机滚筒两端轴座螺母松动几扣，使大轴处于可调整的状态。

（2）将磁选机入料端的精矿卸料刮板取下。

（3）取一颗2cm长的小钉子，从磁选机的入料端，用小钉子从滚筒的上半部分缓慢向下滑动，滑至中部偏下的位置，钉子会产生拉扯的力量，即为磁选机滚筒入料端第一块磁极，再向下继续滑动，直至钉子垂直立于筒体表面，此位置即为入料端第一块磁极的中心线。

（4）转动连接在大轴上的花篮螺栓，使入料端第一块磁极中心线位置，比精矿堰高出50mm。转动到合适位置后，用螺母紧固花篮螺栓，上好精矿卸料刮板，紧固大轴两端螺母，此时磁偏角调节完成。

（七）降低管理介耗

管理损失也是选煤厂介耗的重要组成部分，应该加强各个环节管理损失的管控。第一，严格磁铁矿粉的到货质量，做到每车检验，均匀采样，确保磁铁矿粉的质量达到合同标准，质量不达标要扣吨处理；第二，加强介质库房的管理，提高周转率，避免磁铁矿粉被氧化；第三，掌握介质的用量，核算介耗，形成日统计、周分析、月考核；第四，保持重介系统各个桶、池位的平衡，强化设备管道、溜槽维护，避免出现工艺设备跑冒滴漏等现象；第五，严禁重介选煤厂外排水，重复回收介质，确保介质回收率。尽量保持悬浮液质量稳定，减少重悬浮液循环量和原料带水量提高脱泥效率，同时保持磁选机的入料浓度。

（八）完善工艺环节参数

选煤厂应将重介系统各设备的工作效果调整到良好状态。例如，将重介质旋流器一段介质入料体改为锥形，增强浓缩效果，这样既保证旋流器正常的分选效果，又能通过降低泵的频率减低介质的循环量，进而减少介质与煤泥混合，影响介质回收，降低介耗。通过类似这种措施来控制介耗，可以改变各工艺设备的参数，从而使介质消耗降到最低。

（九）从磁选机尾矿中再回收

由于受到介质产品质量及磁选机本身结构的影响，部分弱磁性的介质难以回收，进而造成磁选机固定介质损耗，这种情况需要将煤泥水中介质再回收，降低洗煤系统介质单耗。采用理论分析、实验研究、数值模拟和现场测试相结合的方法，突破介质无法100%回收的技术瓶颈，实现水介分离。采用密度差异螺旋分选技术，解决介质与煤泥水的分离难题。通过流体运动力学算法，寻找最优分选参数及形式，满足本次科技项目的分选精度要求。通过试验研究，采用结构性能稳定的布料器，并采用效率高、效果好的“面式”布料形式，摒弃传统集中式布料的弊端。优选水介分离机构，实现介质与煤泥水准确分离与回收。

（十）介耗在线监测手段

目前，对于生产过程中介质使用情况及消耗量主要依靠加介铲车秤、合介桶液位计、磁性物含量计三个环节计量，并通过对磁选机尾矿水介质回收检测作为检测介质回收情况的辅助手段，调度员根据这些检测结果经验进行判断介耗情况。这种方法原始、粗略，没有过程分析判断，缺乏预见性，又没有倒查分析功能，不利于实时掌握生产过程中的介质消耗情况。针对以上情况，可以设计介耗曲线分析系统，根据合介桶液位计、磁含量计等实时检测数据，计算生成系统内介质总量曲线和实时消耗曲线。通过介耗曲线分析管理系统界面，可以实时监测系统内介质总量、分钟消耗量、煤泥含量，方便操作人员发现介质消耗的异常情况，并及时采取措施加以解决。

四、结论

综上所述，介质消耗高低是评价选煤厂的生产工艺水平和管理水平重要考核指标。介质消耗是重介系统选煤的主要材料消耗，也是选煤厂成本构成因素之一，关系到洗煤生产系统的稳定生产，而且影响成本利润管控。选煤厂控制好重介选煤过程中的介耗，能够有效降低生产成本，实现精细化控制洗选生产，有利于提高经济效益。

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