三产品重介质旋流器优化改进

陈 文

（西山煤电（集团）有限公司东曲选煤厂， 山西 古交 030200）

引言

某选煤厂为设计能力达2.4×106t/a的矿井型炼焦煤选煤厂。在建厂时考虑到原煤煤质特点和产品的结构要求，使用0～50 mm粒级原煤不脱泥无压三产品重介质旋流器分选与煤泥浮选联合的工艺。该厂的主产品是1/3焦精煤（粒度为0～50 mm，灰分不大于50%），副产品为优质动力煤。该厂加工的原煤全部来自于某矿。该矿由于采取矿井煤层持续开采战略，对不同煤质煤层进行混采，使得产出的原煤煤质经常变化，不利于原煤的洗选。在此情况下，该选煤厂的三产品重介质旋流器的处理能力和分选能力不能满足生产需要。

1 三产品重介旋流器存在问题

该矿采用三产品重介质旋流器进行原煤的清洗，该设备分为两段，一段的直径为120 cm；二段的直径为85 cm。由于进行清洗的原煤煤质在不断变化，由易选煤变为极难选煤，送入原煤中的矸石和中煤比例也大幅增加，旋流器的处理原煤的速度急剧下降，进而影响到了洗选系统。

1）原煤处理的速度急剧下降。由于送入的原煤来自于两个不同的煤层，因此原煤的煤质变化也较大，会对重介质旋流器处理原煤的能力造成影响。三产品重介质旋流器洗选能力与入选原煤中精煤产率呈正比例关系。如表1所示，为三产品重介质旋流器针对不同煤质原煤的洗选能力。通过表1可发现，该选煤厂在入选煤质降低后，产量由最初的290～300t/h降低至190～210 t/h。说明三产品重介质旋流器无法满足目前的要求，制约了选煤厂的生产效率。

2）三产品重介质旋流器产品质量波动大。根据该选煤厂2017年8月的统计数据：当月生产中煤带精煤的损失超过20%，并且损失量波动较大，中煤的灰分达到30%，矸石带煤的平均损失超过10%，最高达到45%，导致大量的原煤被损失。

表1 不同煤质原煤的三产品重介质旋流器洗选能力表

3）三产品重介质旋流器分选精度过低。该旋流器一段分选精度偏差为0.050 kg/L，分选效果正常，二段的偏差达到了0.150 kg/L，分选精度过低，而且该旋流器在分选时的数量效率仅为90.8%，表明大量的原煤被损失。

2 三产品重介旋流器出现问题的原因

旋流器二段的处理能力不足是导致该三产品重介质旋流器处理能力下降的直接原因，而旋流器的一、二段处理能力与进入的原煤质量有着直接关系[1]。一方面由于送入该选煤厂的原煤中轻、重产物比例失调，另一方面是旋流器一段与二段连接管管径过小，导致在分选时部分经过一段分选后的煤与矸石未能进入二段，而直接成了溢流，造成分选出来的精煤质量下降，以及质量波动较大，对生产调节造成影响。并且旋流器处理质量较低的原煤的能力明显低于处理优质原煤的速度，为减少分选过程中矸石带煤的损失，考虑到原煤中的中煤和矸石的含量增加，所以将旋流器处理原煤的速度由处理最初的290～300 t/h下调至190～210 t/h，生产速度严重下降，导致该选煤厂的产量下降。因此，必须对三产品重介质旋流器的结构和配套工艺进行优化。

3 三产品重介质旋流器优化

针对该选煤厂的实际情况，提高三产品重介质旋流器的处理速度和分选精度可从旋流器的一、二段尺寸改造入手。在对旋流器进行改进后，还要结合该选煤厂入选原煤的质量和设备工艺进行配套优化[2-3]。如对改进后的三产品重介质旋流器的中心管、底流口等结构和供介压力、悬浮液黏度等工艺参数进行对应的调整[4-5]。进行的改进措施如下。

1）将旋流器二段的直径由85 cm扩大到90 cm，对应的扩大旋流器连接一段和二段的两节管的直径，通过此改进增大中煤和矸石的通过速度，同时减少中煤和矸石落入产品中。

2）在旋流器的二段设计一个溢流出口改成45 cm×45 cm的矩形，以增加中煤的流量，并且还能使高速旋转的物料顺着切向排出。

3）将旋流器一段的溢流口直径从40 cm缩小到35 cm，使更多的悬浮液进入旋流器，给旋流器二段提供足够的分选压力。

4）对旋流器二段锥比从原来的0.259调整到0.247，具体操作为保持溢流口直径不变，将旋流器底口直径设为22 cm，使旋流器二段的分选密度提高，选出纯度更高的矸石，减少矸石带煤的损失。

5）将旋流器的二段锥角从20°调整到25°，以增强旋流器二段中重介质悬浮液的浓缩效果，使二段的分选密度得到提高，减少矸石带煤的损失。

6）将旋流器的供介压力设为0.30 MPa，并适当提高重介质悬浮液的黏度，控制悬浮液中泥煤的占总固体含量的20%。

7）在保持旋流器一段口径不变的基础上增大二段口径的直径，使旋流器的二段与一段口径之比从0.70增加到0.74，以增强旋流器二段的处理能力。

4 现场应用效果

2017年10月，将优化后的三产品重介质旋流器进行现场安装，在调试完成后投入工业使用，在半年的使用中没有出现任何故障。通过表2可知，优化之后的三产品重介质旋流器分选能力与效果得到了显著提高。设备的处理能力由原来的190～210 t/h增大到了280～290 t/h。而且洗选效果得到明显提高，中煤带精煤率从20.2%降低到了2%，将矸石带煤率控制在了0.7%。设备的分选精度也得到了提高，一段偏差降低了40%，二段偏差降低了83.3%。洗选效率提高了5个百分点。经过对三产品介质旋流器进行优化，该选煤厂每年可以增加2 800余万元的经济效益。

表2 优化后的三产品重介质旋流器洗选能力表

5 结论

根据导致选煤厂三产品重介质旋流器洗选能力下降的根本原因，对旋流器的一、二段连接管进行扩大，并在二段设计一个溢流出口，可以增大洗选时中煤和矸石的通过速度，避免溢流对产品造成污染导致产品质量降低，并将配套的供介压力、重介质悬浮液的黏度和悬浮液中泥煤的含量进行调整，提高旋流器的分选精度。通过这一系列的优化设计，克服了因入选原煤质量降低导致的三产品重介质旋流器处理能力下降、原煤损耗大、产品质量不高的问题，提高了该选煤厂的经济效益，也为其他选煤厂对三产品重介质旋流器进行优化改造提供了借鉴。