重介系统降低介质消耗的措施研究

赵瑞

摘 要：重介选煤工艺由于具有分选效率高、入选粒度范围大等优点得到广泛应用，但是重介质消耗高的问题，直接增加企业的生产成本。本文针对官地选煤厂重介质选煤系统中介质消耗高的问题，通过设备改造，分选系统的升级，有效降低了重介质选煤过程中介质的消耗。

关键词：重介质;CSS粗煤泥分选机;节能降耗;工艺流程

0 引言

官地选煤厂作为官地矿配套建设的坑口型选煤厂，设计年入洗能力达300万t，洗选工艺流程采用无压三产品重介旋流器+煤泥浮选+尾煤压滤的联合工艺流程，并分别设置了准备、重介分选、脱介脱水、介质回收、浮选和煤泥分级浓缩回收等工艺环节。破碎后粒径0～50mm的原煤采用无压三产品旋流器分选出精煤、中煤和矸石;分选后的精煤经弧形筛脱介，筛下物通过磁选机进行回收，磁选精矿在进入介质桶，由于重介质消耗平均在2.5kg/t左右，直接增加洗选成本。

而介质损耗长期以来是采用重介洗选工艺选煤厂的重要技术与经济评价指标。为此，官地选煤厂采用CSS粗煤泥分选机对原粗煤泥分选系统进行升级改造。

1 原洗选工艺介质消耗的因素

原有工艺为不脱泥重介分选工艺，依据官地选煤厂实际煤质资料分析，原煤中小于3mm粒度级占原煤量的20%左右，导致重介分选系统循环介质煤泥含量大，磁选机磁辊带泥多，系统介质耗损大，产品带介高，吨原煤介耗高，提高了重介生产成本。因原煤易泥化，存在细泥污染精煤，加大了煤泥水处理环节的处理难度。

原有重介分选系统悬浮液密度控制可实现补水阀开度自动控制，重介分流控制采用集控手动模式，即重介分流分流阀开度控制方式为人工手动设定，操作员通过现场观察来更改分流阀开度，存在操作断续现象，且官地选煤厂分流悬浮液采用了通过自流直接进入磁选机完成磁铁粉回收和脱泥作业。这种工艺设计再加上分流人工断续控制，导致磁选机入料波动较大，介质消耗不稳定且偏大。现场操作经验是通过较大的分流阀开度维持正常生产。然而这种操作过程存在一个水平衡和介质平衡均为过平衡的现象。

弧形筛脱介效果差，现场发现精煤弧形筛更换的频繁，弧形筛脱介效果保持不在90%以上。针对上述问题，进行官地选煤厂炼焦煤重介分选工艺、设备及控制系统等关键技术的改造势在必行。通过合理的重介分选工艺设计（如淘汰跳汰工艺，实现原煤全重介入选），增设粗煤泥分选系统代替原粗煤泥回收系统，实现重介分选密度控制中补水和分流自动化，实现重介悬浮液密度设定值在线调整，弧形筛上挂防护链等一系列关键技术，以解决官地选煤厂目前面临的困境，进而提高选煤分选效率和经济效益、降低重介的介耗。

2 工艺改造分选

2.1 重介主要生产工艺环节进行改造

官地选煤厂原不脱泥入洗，0.5-50mm物料由跳汰和无压三产品重介洗选，-0.5mm物料由浮选系统洗选，然而原煤中小于3mm粒度级占28%左右，造成系统煤泥含量高导致重选过程效率降低，介质消耗大，同时给浮选和煤泥水处理过程带来了巨大的压力。

选前脱泥可为主选环节提供稳定的入料条件，降低对重介分选的干扰;提高重介旋流器的入料粒度下限，提高洗选效率。粗煤泥分选工艺与设备，实现1.0mm-0.25mm高效分选。对于粗煤泥分选方面，针对太原入洗原煤中末煤含量较高的问题，采用CSS粗煤泥分选机的分选工艺，提高粗煤泥分选效果，同时提高脱介效率，降低介质消耗;改善进入浮选系统的煤泥粒度组成，提高浮选作业的分选效率。

煤泥分选回收设备采用为一台直径3m的CSS粗煤泥分选机，其干煤泥处理量为60t/h。主要分选1mm-0.25mm煤泥，入料浓度一般为400g/l。CSS粗煤泥分选机的入料为原煤经脱泥筛后脱除的0-1mm煤泥，经浓缩旋流器浓缩分级后0.25mm-1mm进入CSS分选系统进行浓缩回收。

为此，官地矿改造重点是对现有的跳汰系统进行优化改造，达到入洗原煤全重介洗选;同时，加装了脱泥筛，提高分选效率，达到降低重介质消耗目标。

2.2 重介分选密度智能控制

官地选煤厂原重介悬液密控控制系统分流采用人工操控进行补水，通过大分流量来保证重介悬浮液密度高于設定值，然后自动补水来实现密度控制，其实质是创造了水量和介质的过平衡条件，导致进入系统水量增加，同时过大分流量造成磁选机高负荷工作状态，降低了磁选回收率，介质消耗上升。

密度控制系统实质是输入与输出控制系统，针对密度、煤泥含量、桶位、补水阀开度等变量间的耦合关系，确立了补水采用PID控制器，分流控制由于各影响因素与分流阀开度之间难以建立精确的数学模型，是一个非线性、强耦合的系统，本研究采用最小二乘支持向量机（LS-SVM）进行模型建立。实现重介悬浮液密度的自动控制，在实现密度自动控制基础上，利用智能控制方法实现在煤质发生变化和波动时，自动调节悬浮液密度值。悬浮液密度智能控制系统架构图如图1所示。

2.3 提高弧形筛脱介效果

精煤弧形筛更换的频繁，弧形筛脱介效果保持不在90%以上。在弧形筛筛面上加挂废旧的刮板链条后，间断布置，既保证物料的脱介效果，还增强了筛面的耐磨性，延长了弧形筛的使用寿命，节约了材料。对工艺认真检查，保证弧形筛的效果。

3 改造前后的运行状况比较

采用预先脱泥工艺，磁选机入料浓度降低，磁选效率提高，磁选回收率达到了98.2%。现场检验，不脱泥无压重介系统，产品带介一般在2.5kg/t左右，脱泥无压系统产品带介一般为1.5kg/t，降低了介耗。

对新型重介悬浮液密度智能控制系统进行了硬件选型和软件设计，实现了自动分流和自动补水的无扰切换。现场应用表明，该控制系统密度控制精度为±0.005g/cm3，磁选机单机检查表明，精煤磁选机磁性物回收率达到98.2%，回收率高于99%，回收效率良好，控制系统满足了官地选煤厂煤质多变的实际情况，适应了新型炼焦煤重介分选工艺，降低了介质消耗，实践效果良好。

4 改造效益分析

改造后官地选煤厂的吨煤介质消耗量为1.3kg，较改造前每吨降低1.2kg，按每月重介入洗原煤30万t计算：月节约费用约19万元。同时，减轻后续粗煤泥系统的负荷，提高工效，保证产品的质量和生产的连续性。

5 结论

通过对影响介耗因素的分析，对现在存在的问题进行了一系列的改造和调整，降低了每吨原煤介耗的损失量，达到了选煤厂节能降耗的目的，并使系统中合格悬浮液更加稳定，进而使产品稳定率得到了很大的提高，也就是提高了产品的质量，为企业探索环境友好型、资源节约型发展之路提供了参考。