3GDMC1000/720AI无压三产品重介质旋流器在永龙选煤厂的应用

徐 州

(河南省正龙煤业有限公司 城郊选煤厂，河南 永城476600)

三门峡永龙精煤有限公司选煤厂(简称“永龙选煤厂”)隶属于河南能源化工集团永煤公司，是一座设计能力为1.20 Mt/a的炼焦煤选煤厂，也是永煤公司在豫西地区的煤矿-选煤厂-焦化厂一体化产业建设项目之一。该选煤厂于2011年5月开工建设，2012年5月建成投产。原煤以不脱泥、不分级方式入选，选煤工艺为无压三产品重介质旋流器分选、两产品重介质旋流器分选、浮选的联合工艺。入选原煤主要来自龙王庄煤矿(属于自有煤矿)，该煤矿位于豫西地区陕渑煤田，所产煤炭具有内灰高、粒度细的特点。

为了满足原煤高精度分选的要求，采用3GDMC1000/720AI无压三产品重介质旋流器作为主选设备对原煤进行分选[1]。2012年6月试生产后发现:重介精煤产品质量合格，矸石带煤量较低，但中煤带煤量偏高(均值为14.66%)。为此，对生产系统进行改进。多年的生产实践表明：原煤分选的工艺指标优于设计指标，不但能够满足焦化行业对主焦煤的质量要求，而且可以提高产品附加值，符合产业发展要求，为企业带来了可观的经济效益。

1 3GDMC1000/720AI无压三产品重介质旋流器

1.1 结构与分选过程

3GDMC1000/720AI无压三产品重介质旋流器由圆柱段、圆柱-圆锥段、分选室、给料管、润湿管、入介管、溢流管、底流管等组成[2]，其结构如图1所示。

图1 3GDMC1000/720AI无压三产品重介质旋流器结构示意图

合格介质从入介管以一定压力沿切线方向进入旋流器一段，原煤从给料管沿轴向依靠重力进入设备内部；在离心力作用下，高密度物料向旋流器器壁移动，并在外螺旋流的轴向速度作用下进入旋流器二段，在此进行下一步分选；低密度物料向空气柱移动，并随内螺旋流通过位于中心底部的溢流管排出，经过脱水、脱介等处理后成为精煤产品；随高密度物料进入旋流器二段的是经过浓缩的重介悬浮液，物料在旋流器二段的分选过程与通用两产品重介质旋流器相同[3]。

1.2 技术特点

(1)原煤以不脱泥、不分级方式分选，采用单一的低密度悬浮液即可实现精煤、中煤和矸石的精确分离[4]，且各产品错配率低，分选效果理想；同时，能够简化选煤工艺，减少基建投资，有利于实现优质高效生产。

(2)原煤进入无压三产品重介质旋流器后，可以实现>0.5 mm粒级矸石的首先分离，能够减少对后续设备的磨损[5]。

(3)采用无压给料方式，有利于提高入料上限，减少因原煤过度破碎产生的次生煤泥，并能减少后续生产系统的再次分选，有利于降低选煤成本[6]。

(4)单台无压三产品重介质旋流器即可满足处理能力在2.40 Mt/a以下的生产系统要求，且配套的密度控制系统能够实现远程精确集中控制，有助于智能化选煤厂建设。

(5)分流的合格介质中的粗煤泥采用小型两产品重介质旋流器分选，能够实现粗煤泥的精确分选，进而简化工艺流程[7]。

1.3 技术参数

3GDMC1000/720AI无压三产品重介质旋流器的主要技术参数如下：

入料粒级/mm

<50

处理能力/(t·h-1)

170

一段直径/mm

1 000

二段直径/mm

720

入介压力/MPa

>0.18

分选效率/%

93～98

2 存在问题与原因分析

2.1 存在问题

2012年6月试生产后，在对3GDMC1000/720AI无压三产品重介质旋流器所产产品检查时发现，精煤产品质量合格，矸石带煤量也处于较低水平，但中煤带精煤量偏高。矸石带煤量、中煤带精煤量检查结果见表1。

表1 矸石带煤量、中煤带精煤量检查结果

注：中煤带精煤量是指中煤产物中密度小于等于循环悬浮液密度物料的质量百分比；矸石带煤量是指矸石中密度≤1.80 g/cm3(无烟煤矸石中密度≤2.00 g/cm3)物料的质量百分比[8]。

2.2 原因分析

(1)对原煤浮沉资料分析发现：当理论分选密度为1.40 g/cm3时，精煤理论产率为40.79%，灰分为8.51%，δ±0.1含量为41.76%，其属于极难选煤；当理论分选密度为1.50 g/cm3时，精煤理论产率为55.64%，灰分为11.69%，δ±0.1含量为20.10%，其属于较难选煤[9]。现场生产要求精煤灰分为10.50%，对应的理论分选密度为1.45 g/cm3，推算的δ±0.1含量在30%左右，这就需要精准控制分选密度。

(2)原设计原煤进入无压三产品重介质旋流器分选前的润湿介质为清水，且所需清水量较大。大量清水进入设备内部后使实际分选密度低于设定分选密度，且旋流器一段的重介悬浮液不稳定，导致分选密度波动较大，部分轻产物容易进入旋流器二段。

(3)配套矿井所采煤层为豫西地区典型的“三软”煤层，所产原煤具有粒度细、易破碎的特点。由于短盘、推堆、上煤等环节的影响，产生了大量细粒煤(入选原煤中<1 mm粒级产率在50%以上)，这些细粒煤在生产系统内成为煤泥，并有部分集聚在重介悬浮液中，导致合格介质内的磁性物含量低，重介悬浮液的流动性差，进而影响无压三产品重介质旋流器的分选精度。

3 改进措施与分选效果

(1)采用控制精度更高的清水添加阀门，减少阀门动作时间和生产过程中调整分选密度的操作。准确控制磁选精矿分流到原煤合格介质桶和煤泥合格介质桶的数量，杜绝多环节控制对分选密度的影响。

(2)将原煤分选前的润湿介质改为合格介质(重介悬浮液)，提高无压三产品重介质旋流器内重介悬浮液的稳定性。

(3)将原来的精煤脱介筛(弧形筛)筛孔尺寸由1 mm改为0.75 mm，以减少合格介质内的煤泥量。

(4)由于采用同一分选密度可以实现重介质旋流器对<0.75 mm粗煤泥的精确分选，且产品质量稳定，因此将精煤弧形筛的筛下水尽可能分流到煤泥合格介质桶内，进一步减少合格介质内的煤泥含量。

(5)确保电子密度控制仪、磁性物含量检测仪测量准确，每班两次对原煤分选合格介质的密度进行检测，保证磁性物含量在0.45 g/cm3左右，进而使分选密度处于稳定状态[10]。

在采取这些改进措施后，原煤分选合格介质稳定，无压三产品重介质旋流器的分选精度得到提高，其分选效果见表2。

表2 改进后的3GDMC1000/720AI无压三产品重介质旋流器分选效果Table 2 Performance of the cyclone after renovation %

由表2可知：在改进措施实施后，中煤带精煤量下降10.56个百分点，矸石带煤量基本没有变化。该选煤厂洗选能力为1.20 Mt/a，重介精煤占洗选精煤的比例为50%，在中煤带精煤量下降10.56个百分点的同时重介精煤产率提高0.84个百分点，而洗选精煤产率提高0.20个百分点，故每年可多回收精煤2 400 t，这对促进选煤厂经济效益的提升和保护宝贵的主焦煤资源有着重要的意义。

4 结语

永龙选煤厂的生产实践表明：在不脱泥、不分级的条件下，合理控制生产条件，采用无压三产品重介质旋流器可以实现内灰高、粒度细、细粒含量高的原煤的有效分选，不但可为选煤企业带来可观的经济效益，而且能为这类原煤的高效分选积累宝贵经验。