选煤厂重介质分选工艺改造及应用研究

帖 呈

（晋能控股山西科学技术研究院设计研究有限责任公司， 山西 大同 037000）

引言

选煤厂在原设计中运用了跳汰粗选、末精煤重介质旋流器等工艺流程，这种工艺流程主选设备的工作效率低下，需要投入的设备数量较多；工艺流程方面比较复杂，对于生产管理具有限制性；输送悬浮液和煤泵消耗能量较高；产生的次煤泥量过大。因此，为了改善选煤厂传统工艺中的不足，针对以上提供的几点问题对重介质分选工艺改造及应用展开分析。

1 改造原系统技术的原因

目前，随着社会对煤矿的需求越来越大，煤矿的生产能力也在不断的加大，导致煤的质量下降，而市场上对商品煤的质量要求在不断增加，竞争也随着市场的变化不断加大，为了有效提高选煤厂处理煤质的能力，促进煤质的不断提高并达到市场的要求，因此有必要对选煤系统进行生机和改造。选煤厂重介质分选工艺具有以下缺陷：

1）处理煤质的能力低下，某煤矿为了提高生产力，不但采用了高档普采水运生产工艺，还扩大了煤井的建设，将综采工艺运用到生产当中。煤矿的生产能力也得到了很大的提升，然而选煤厂的生产能力依旧保持在原本的基础上，这就造成选煤的生产能力无法满足煤矿的生产需求，有很大一部分原煤无法进入选煤工艺中。

2）产品结构无法满足市场的需求，利用跳汰分选工艺对13 mm 的粗精煤进行破碎后，进入旋流器工艺进行精选，最终筛选出低灰精煤、高灰精煤、矸石等不同结构的产品。随着市场客户对产品的质量要求越来越高，9%~10%的高灰结构煤质已经无法满足市场的需求，对于低于8%的低灰精煤其价格在不断地增长。所以选煤厂要不断地改善产品的结构，以此来满足用户的需求，增强煤厂的效益。

3）由于煤矿开采的深度不断地增加，造成接触断层多发区的现象增多，煤的质量越来越差，洗煤的难度增加导致跳汰分选的效果变得越来越差，经济效益也随之下降，出现较为严重的资源浪费。

4）选煤设备有待提升。传统末精煤重介质旋流器精选工作只适合跳汰精煤的分选和加工，选煤设备无法满足当前煤矿的需求，并且选煤重介质工艺复杂，无法对原煤进行精细的筛选。此外，本设备迫切需要进行工艺改造，全面实现重介质选煤自动化。

2 重介质分选工艺改造及应用

传统的重介质分选系统采用的是末精煤分选系统，将本原煤系统用重介质旋流器分选系统代替，应用的技术是不分离、不脱泥、无压给料技术，充分地利用已经购买的设备和原厂房进行技术改造和升级，改革成一种新颖的重介质分选系统，如下页图1 所示。由胶带输送机将入选的原煤料输送到厂房，刮板输送机对原煤进行湿润加工传送到三产品重介质旋流器[1]。从而分选出精煤、和中煤两种煤质，进入弧形筛流程进行一次脱介，之后传送到直线震动筛进行第二次脱介、脱水，分选出的矸石在直线震动筛中进行一次脱介、脱水。并且在单层精煤振动筛对煤进行分级处理，将煤进行分级，以13 mm 为标准，对于小于13 mm 的粒级末煤可传送到离心机进行第三次脱水，离心液传送至煤泥弧形筛。精煤弧形筛会分流出一部分浓悬浮液，精煤震动脱介筛也会筛下一部分稀悬浮液，将两种悬浮液一同进入精煤磁选机中，剩余的一部分和中煤、矸石脱介筛下的悬浮液会一起传送到合格的介质桶。通过对中煤、矸石的震动筛下的悬浮液分别与中煤和矸石进入磁选机。每台磁选机中的精煤可以作为合格的介质循环性的使用。在精煤磁选机中的尾矿可由精煤泥弧形筛精进行分级，在弧形筛上的煤泥可通过离心机进行脱水分选到精煤中，之后离心液返回到煤泥弧形筛，筛下水进入浮选系统。中煤和矸石磁选机中的尾矿可由尾煤弧形筛进行筛选分级，筛上物质可进入到中煤直线震动机进行脱水。通过对原煤重介质分选系统进行改造，原煤重介质分选系统和跳汰洗煤系统不但能够独立使用，还可以相互并联共同使用。

图1 技改后的重介分选工艺原则流程图

3 三产品重介质旋流器的技改效果

3.1 主要优点

重介质技术改造后采用了国际先进的大型无压给料三产品重介质旋流器作为选煤主要设备，加强了入选煤粒的速度，减少了设备的台数，原煤料的准备系统进行了简化，能够直接进入不分级入选系统。采用无压给料的方式精心地对原料煤筛选，提高了选煤的精度和效率，简化了选煤工艺流程。通过单一低密度悬浮液，能够一次分选出精煤、中煤和矸石三种煤质。在进行原煤分选的过程中减少了脱泥和分级流程，生产环节的减少大大降低了故障率。选出的产品质量高，并且结构相对灵活。对于重介质旋流器的两段，具有灵活性和方便性的特点，保障了中煤和精煤的质量，有效地分离出纯矸石。本设备具有先进、可靠和操作方便等特点，采用3GDMC1100/780A 型当作主选设备其中采用了三产品无压给料重介质旋流器和无运动部件，在旋流器内部采用了刚玉材料，使用寿命可达到9 000 h 以上，并且可以长时间地进行高质量的工作。

3.2 工作效果

通过对三产品重介质旋流器经营实验监测材料进行分析，得出了三产品重介质旋流器的曲线图，工艺评定结果具有高效性[2]。通过对评定结果分析可以看出，重介质旋流器具有高精度的优势。通过在1.568 kg/L 的分配密度下第一段的E1值能够达到0.031 kg/L，第二段的分配密度为1.918 kg/L，E2的值也可以达到0.046 kg/L，指标达到了先进化的阶段，精煤的产量效率大大的增加，远远超过了跳汰分选重介质的精煤率。自从对重介质分选工艺进行改造后，精煤灰分和矸石的带煤量明显减少。通过对质量指标的分析，要想更好地提高精煤的生产率，就需要将跳汰分选的煤灰分提高到8.5%，保证其在易选煤的范围内。采用改造后的重介质分选工艺，可以将精煤灰分的产生率控制在7%以下。如此可以将煤灰分的生产率控制到8%以内，促使选煤厂的精煤生产率提高到2 个百分点以上。

3.3 经济效益

通过对重介质分选系统进行改造并投入使用中的数据分析，这项系统具有操作、流程简单，工作状态稳定，工艺流程灵活，可以随着入选煤的变化及时地调整分选煤的密度，从而大大提高了产品的质量和效率。改造后的新系统可以和跳汰分选系统共同运转，又可以单独使用，能够结合煤矿企业销售合同中的精煤质量要求调整设备运转参数，从而达到合同规定的选煤标准，并且可以单独控制每个工艺流程。选煤厂的精煤灰分可达到7.39%，洗混煤灰分可以控制在35.12%内，商品煤的质量可以达到100%的合格率，也赢得了用户的认可。虽然这种新型重介质分选工艺投入使用的时间不长，然而消耗只有2.0 kg/t，随着技术经验的不断掌握和熟练，介耗还有可能进一步的降低，改造后的重介质系统管道加强了耐磨性，降低了磨损程度及设备零件更换的成本。通过对重介质旋流器的改造传送矸石的脱介筛螺旋溜槽铺有铸石板增强了耐磨性。改造后的生产精煤将要比改造工艺前每年的分选精煤量可增加20 万t 左右，将精煤量按照煤矿内部的价格计算，每年能够为企业增加五六千万元，增加了煤矿厂的经济效益。

4 三产品无压给料重介质旋流器发展趋势

从当前煤矿企业的三产品无压给料重介质旋流器的发展趋势分析，要想提高煤矿企业的核心竞争能力和提高产品的质量就需要引入先进的分选煤质的设备，采用高效的三产品无压给料重介质旋流器工艺可有效地降低煤矿企业的消耗，并且节约煤矿资源和成本。与我国提倡的绿色环保理念相结合[3]，达到高质量、高要求的产品分选效果。选煤厂还需要建立远程监控和自动化选煤系统水平，可及时地观察到分选设备的参数和工作情况，并且能够将检测的参数提供给分选煤相关的部门，为相关的部分作出相关的决策提供有利的参考条件。重介质分选煤工艺在工作过程中出现故障可及时地向远程发出信号，方便选煤人员找出问题排除故障。重介质分选工艺是选煤厂主要应用的设备，重介质分选煤工艺的运行状态与选煤厂的经济效益有着直接的关系，所以选煤厂要加强对重介质分选工艺进行改造和升级，从而提高煤矿企业的经济收益。

5 结语

从当前对选煤厂的设备分析来看，重介质的选煤厂要想提高选煤的质量和效率，就需要对传统的选煤工艺进行改造，在最大程度上降低选煤厂的损耗，提高选煤厂的经济效益，相关研究人员要不断地对重介质选煤工艺进行研究和分析，以求更好地满足各种煤矿的生产需求。