φ1500/1100无压给料三产品重介质旋流器在二塘选煤厂的应用

尹德江，罗元富，耿庆官，葛家君，公绪文，蒋春忠

(1.水城矿业集团公司二塘选煤厂，贵州 六盘水 553012；2.山西约翰芬雷华能设计工程有限公司，北京 100004；3.威海市海王旋流器有限公司，山东 威海 264203)

二塘选煤厂由原煤炭部重庆设计研究院设计，始建于1994年底，2000年1月正式投产。该厂原设计采用跳汰粗选、重介旋流器精选、煤泥浓缩浮选联合工艺流程，后为适应选煤技术的发展与煤炭市场的需要，于2002年改为无压给料三产品重介旋流器分选、煤泥直接浮选工艺流程[1-5]，年入选能力达1.8 Mt，主要产品为十一级炼焦精煤、洗混煤和筛混煤。2013年，二塘选煤厂开始扩能改造，新增了设计能力为4.5 Mt/a的生产系统，采用动筛排矸、三产品重介旋流器分选、TBS粗煤泥分选及浮选的分级入选方式，大幅度提高了选煤厂的原煤处理能力[6-8]。

1 原煤煤质分析

二塘选煤厂主要入选大湾煤矿、盛远公司两矿井生产的原煤，其中盛远公司主要开采原煤有4#煤、8#煤、9#煤和11#煤。在两矿开采的原煤中，大湾煤矿开采2#煤、4#煤和11#煤。在两矿开采的原煤中，2#煤和4#煤均属高灰原煤，精煤产率低，矸石含量高；11#号煤属中灰原煤，精煤产率相对较高，矸石含量也不低；8#煤和9#煤因开采量极低，暂不加以考虑。各煤种三级浮沉数据见表1。

表1 各入选煤质三级浮沉数据表

从表1可看出，二塘选煤厂主要入选的几种原煤煤质均较复杂，不仅矸石量大，灰分较高，而且不同煤层之间的分选密度差异也比较大。

鉴于煤种多且复杂的现状，根据各煤种年产量，最终确定采用配煤入选方式进行原煤洗选，各煤种配选比例按照实际生产时各煤种供应量与煤质情况确定。对配比后的入选原煤煤质进行化验分析，筛分试验结果见表2，浮沉试验结果如表3，可选性曲线如图1所示。

表2 入选原煤(80～0.5mm粒级)筛分试验结果

表3 入选原煤(80～0.5mm粒级)浮沉试验结果

图1 入选原煤(80～0.5 mm粒级)可选性曲线

由入选原煤的筛分、浮沉和可选性试验数据可以看出：

(1)入选原煤中大颗粒物料以高灰矸石为主，其中>13 mm粒级物料占60.98%，且灰分均超过60%，大块矸石较多。

(2)<0.5 mm粒级煤泥仅占7.22%，灰分为34.9%，入选原煤中原生煤泥量低，煤质易碎，不易泥化，故粗煤泥中精煤量将相对较高，需进行必要分选回收。

(3)>1.8 kg/L高密度级含矸量很高，达到63.2%，灰分为74.77%；<1.4 kg/L低密度级精煤仅占16.01%，灰分为10.99%。说明原煤内在灰分高，精煤产率低。

(4)当精煤灰分要求为10.5%时，原煤理论分选密度为1.388 kg/L，理论精煤产率为14.825%，分选密度±0.1含量为49.3%(去矸)，原煤可选性属极难选煤种。

2 工艺流程

根据入选原煤的煤质特性，确定了二塘选煤厂的主要分选工艺流程(图2)：入选原煤通过筛缝为50 mm的重型原煤分级筛分级后，>50 mm粒级原煤经检查性手选,之后进入液压动筛跳汰机进行排矸，选出的大块精煤进行破碎后，和分级筛筛下原煤一起进入主选系统，由三产品重介质旋流器分选系统选出精煤、中煤、矸石三种产品。重介系统的精煤磁选尾矿通过分级浓缩后，底流进入TBS煤泥分选机，再次分选出精煤和尾煤两种产品，其中精煤经离心脱水回收后作为最终精煤，尾煤经离心脱水后作为洗混煤产品。细颗粒煤泥进入一次浮选入料池，一次浮选精煤通过沉降离心机回收，离心液进入二次浮选，二次浮选精煤由压滤机回收；浮选尾煤进入一段浓缩系统，一段浓缩的溢流和尾煤沉降离心机的滤液进入二段浓缩回收，二段浓缩的底流进入压滤车间回收煤泥，溢流作为循环水使用。

图2 二塘选煤厂工艺流程(重介部分)Fig.2 The process flowsheet at Ertang Coal Washery (heavy medium separation circuit)

3 应用效果

3.1 技术参数

本次技改，根据设计工艺要求，最终选定φ1500/1100型无压给料三产品重介质旋流器(图3)作为主选设备。

图3 三产品重介质旋流器应用现场

该设备为国内现今在工业上使用的最大直径三产品重介质旋流器，其主要技术参数如表4所示。

表4 φ1500/1100型无压给料三产品重介质旋流器工艺参数

3.2 效果评定

为了解重介旋流器的各项工艺指标，检测旋流器的分选效果，于2014年12月对该重介质旋流器进行了单机检查。本次检测严格按照GB/T478—2008《煤炭浮沉试验方法》、GB/T15715—2005《煤用重选设备工艺性能评定方法》等标准操作，历时 7 d，通过试验数据的采集、计算、分析，对重介旋流器工艺效果进行了比较科学、客观的评定。入料与产品浮沉结果如表5所示，对应分配曲线见图4。

表5 重介旋流器入料和产品浮沉试验结果

图4 三产品重介质旋流器产品分配曲线

由表5检测数据可知，该旋流器在生产过程中选出的精煤、矸石灰分稳定，中煤中<1.4 kg/L密度级物料占10%左右，但此密度级错配物灰分偏高，中煤里含有10%以上的1.8～2.0 kg/L密度级的低灰矸石，未出现>2.0 kg/L密度级的高灰矸石。

重介旋流器产品评定结果如图5所示。由图5可知：旋流器分选精度EP1=0.022 kg/L，EP2=0.020 kg/L，数量效率为98.95%，从而表明该大直径三产品重介质旋流器分选效果较好，产品质量稳定，分选指标达到了行业要求，应用取得了成功。

3.3 分选下限检测

根据旋流器生产效果分析，依据三产品旋流器分选下限的检测标准，分别对<0.5 mm粒级的入料、精煤、中煤及矸石进行筛分浮沉检测，得到0.5～0.25 mm粒级物料分选结果(表6)，并绘制出相应分配曲线见图6。按照MT/T 811—1999《煤用重选设备分选下限评定方法(Ⅰ)》进行计算，得到0.5～0.25 mm粒级分选精度为0.095 kg/L。

检测结果表明，按MT/T 811—1999《煤用重选设备分选下限评定方法(Ⅰ)》标准规定，在重选工艺中，当一粒度级的EP≤0.10 kg/L时，即认定该设备的有效分选下限达到此粒度级。因此可以判定二塘选煤厂应用的WTMC1500/1100型三产品重介质旋流器的分选下限已经达到0.5～0.25 mm这一粒度级。

表6 0.5～0.25mm粒级入料与产品浮沉试验

图6 0.5～0.25mm粒级产品分配曲线

4 结语

二塘选煤厂4.5 Mt/a扩建工程是针对矸石含量大、精煤产率低及入选原煤可选性差的情况而增设的，工艺系统投运后取得了良好效果，选用的超大直径φ1500/1100无压三产品重介质旋流器较好地满足了生产要求，洗选精度达到了预期目标。由于我国各地区煤种复杂，且原煤可选性逐渐变差的趋势以及煤炭工艺设备大型化的需求，二塘选煤厂超大直径三产品重介质旋流器系统的应用不仅为其他选煤厂工艺系统改造提供了参考，同时也为难选煤单系统大型化工艺发展积累了宝贵经验。

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