3-JHC G型三产品重介质旋流器在济阳选煤厂的应用

耿大将

(山东新巨龙能源有限责任公司，山东 菏泽 274000)

济阳选煤厂是山东能源新矿集团济阳煤矿配套的矿井型炼焦煤选煤厂，年处理能力90万t；洗选工艺为：原煤不脱泥入选，小于50 mm级采用无压三产品重介质旋流器分选，0.3～0.75 mm级采用FBS分选，小于0.3 mm级采用浮选柱分选，浮选精矿和尾矿利用压滤机脱水处理。由于受煤质、工艺和设备等诸多因素的影响，济阳选煤厂的矸石带煤率为4.16%，存在煤炭资源的严重浪费现象。

1 存在的问题

1.1 煤质分析

济阳选煤厂重介质系统为单系统，采用1台无压三产品重介质旋流器入洗济阳煤矿开采的一层煤。根据济阳煤矿矿井开拓方案计划，2017年10月之后，矿井主要开采七层煤，一层煤进行配比开采。济阳选煤厂入洗原煤浮沉资料见表1。

表1 济阳选煤厂50～0.5 mm原煤浮沉资料

从表1可以看出，小于1.4 g/cm3密度级累计产率为33.89%，1.4～1.8 g/cm3密度级累计产率为20.82%，大于1.8 g/cm3密度级累计产率为45.29%。中煤和矸石合计产率为66.11%，这说明对于重介质旋流器来说，二段旋流器的入料量占比较大，负荷压力较大，进而会影响二段旋流器的分选效果。

根据入洗原煤浮沉数据，绘制可选性曲线，如图1所示。

图1 入洗原煤可选性曲线

济阳选煤厂主要生产灰分为10.5%的炼焦煤产品。从图1可以看出，精煤灰分为10.5%时，理论分选密度为1.41 g/cm3，分选密度临近物含量，即δ±0.1含量为33%，判定为难选煤种。

1.2 设备分析

无压三产品旋流器作为选煤厂主选设备，具有自动化程度高、分选精度好等优点[1-3]，同时也存在影响因素复杂、旋流器二段生产过程不易调整的缺点。济阳选煤厂入洗原煤中原生煤泥含量较高，达18.61%，由于工艺系统为不脱泥入选，易造成合格介质中煤泥含量超标，合格介质“虚密度”现象严重等问题，二段“虚密度”尤为突出。同时三产品旋流器二段密度不可调，“虚密度”的存在无形中降低了二段实际分选密度。另外，占比66.11%的中煤和矸石，增加了二段物料层厚度，导致中煤和矸石分层阻力加大，分层速度降低，错配物增加，严重影响了二段分选效果。中煤和矸石在二段旋流器中不能得到有效分选，矸石带煤损失高达4.16%。

为了提高二段旋流器的分选效果，将矸石带煤率降至1.00%以下，需要对无压三产品重介质旋流器的结构参数进行重新优化设计。

2 3-JHC G型旋流器性能优势

针对济阳选煤厂入洗原煤煤质特点，为了降低矸石带煤率，需要提高二段旋流器的分选效果。济阳选煤厂邀请烟台金华选煤工程有限公司进行技术诊断，并根据煤质特点设计了3-JHC G型三产品重介质旋流器。改造前后主要参数对比见表2。新型旋流器的主要性能优势为：

表2 旋流器改造前后主要参数对比

(1)提高入料压力。旋流器的分选主要靠离心力、重力等相互作用，旋流器的入料压力越高，其内部离心力场越强，分选效果就越好[4]。为了提高二段旋流器入料压力，增加入料合格介质管路的直径，同时将一段旋流器长度由4 200 mm缩短至3 100 mm，减小压力在一段旋流器内部的损失，进而提高二段旋流器入料压力。

(2)延长分选时间。二段旋流器分选时间越长，中煤和矸石越能够得到高效分离。增加二段旋流器长度是有效延长二段旋流器分选时间的最佳方式。3-JHC G型旋流器将二段旋流器长度由2 400 mm延长至2 500 mm，圆柱体长度由600 mm增加至700 mm。

(3)增加浓缩效果。合格介质中的高煤泥含量造成二段虚密度，进而影响二段实际分选密度。将二段旋流器由倾斜10°放置优化为水平放置，增加二段旋流器中介质的浓缩效果，减小虚密度影响。

(4)增加预分选流程。在一段旋流器入料锥体内增加润湿管，分流合格介质沿切线方向进入入料锥体，既能够起到润湿原煤的作用，增加原煤的松透性，还能进行入料原煤的预分选，提高旋流器分选效果。

(5)净化煤泥含量。在中煤和矸石合格介质段分别增加分流阀，通过分流，不断去除系统内残留的煤泥，净化合格介质，通常控制煤泥含量在15～35%。

3 应用效果

3.1 工艺效果分析

3-JHC G型三产品重介质旋流器投入运行后，为对旋流器改造前后工艺效果进行对比分析，对旋流器进行了单机检查，并绘制分配曲线，如图2所示。

图2 3-JHC G型三产品重介质旋流器分配曲线

从图2可以看出，一段旋流器可能偏差E值为0.03 g/cm3，二段旋流器可能偏差E值为0.06 g/cm3，均达到合格指标(合格指标范围：0.02～0.06 g/cm3)，工艺效果较好。

对精煤、中煤和矸石各产品进行浮沉实验，得出改造前、后工艺指标对比数据，见表3。

表3 改造前后工艺指标对比

从表3可以看出，精煤中小于1.4 g/cm3含量提高6.76%，中煤中小于1.4g/cm3含量降低4.07%，说明一段旋流器的分选精度得到了提高。矸石带煤降低3.23%，矸石发热量降低785.84 kJ/kg，说明矸石跑煤得到了有效控制。总体表明，改造后的旋流器分选精度提高，分选效果明显改善。

3.2 经济效益分析

3-JHC G型三产品重介质旋流器投入使用后，中煤中小于1.4 g/cm3含量降低4.07%，每年增加精煤产量获得的经济效益为545万元。矸石带煤率降至0.93%，降幅3.23%，每年增加中煤产量获得的经济效益为315万元。

4 结 语

三产品重介质旋流器作为重介质系统的主要分选设备，其分选效果的好坏直接影响到煤炭资源能不能得到有效回收和高效利用。济阳选煤厂采用3-JHC G型三产品重介质旋流器后，精煤产品产量增加，中煤中小于1.4g/cm-3含量降低4.07%，矸石带煤率降至0.93%，取得了显著的经济效益。