三產(chǎn)品重介旋流器在唐山礦選煤廠的應(yīng)用論文
[摘要]開(kāi)灤集團(tuán)唐山礦業(yè)分公司選煤廠為了適應(yīng)生產(chǎn)需求，淘汰了原有的跳汰選煤工藝，采用了三產(chǎn)品重介旋流器選煤工藝，使選煤廠的生產(chǎn)能力大幅提升，洗選效率明顯改善，工藝流程大大簡(jiǎn)化。近年來(lái)，由于煤質(zhì)的變化，導(dǎo)致三產(chǎn)品旋流器分選困難，選煤廠經(jīng)過(guò)二次改造，使旋流器適應(yīng)了目前的煤質(zhì)，保證了分選效率。
[關(guān)鍵詞]三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器 堵塞 改造
1 概述
開(kāi)灤集團(tuán)唐山礦業(yè)分公司選煤廠是一座礦井型煉焦煤選煤廠，始建于1959 年，生產(chǎn)工藝為跳汰- 浮選工藝，初始設(shè)計(jì)處理能力為1.8mt/a，隨著礦井產(chǎn)量的增加、原煤煤質(zhì)、經(jīng)濟(jì)形勢(shì)和煤炭市場(chǎng)的變化，跳汰- 浮選工藝處理能力小、設(shè)備老化、精煤損失多等許多問(wèn)題和不足，嚴(yán)重制約了選煤廠的發(fā)展。2006 年，選煤廠進(jìn)行了重介工藝改造，生產(chǎn)工藝由原來(lái)的跳汰- 浮選工藝變?yōu)橹亟? 浮選工藝，采用以三產(chǎn)品重介旋流器為代表的不分級(jí)、不脫泥分選工藝，改造后設(shè)計(jì)能力達(dá)到3.0mt/a。
2 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的工作原理
旋流器是利用阿基米德原理，使顆粒在離心力場(chǎng)中產(chǎn)生離心沉降而進(jìn)行分選。三產(chǎn)品重介旋流器是由由一臺(tái)圓筒旋流器和一臺(tái)圓筒圓錐旋流器串聯(lián)而成，其工作原理是：合格懸浮液以一定的工作壓力沿切線方向進(jìn)入第一段旋流器，原料煤則從頂端沿軸向以自重方式進(jìn)入，在離心力作用下，輕物料（精煤）隨著中心內(nèi)螺旋流由位于中心底部的溢流管排出；重物料（矸石和中煤混合物料）向旋流器壁移動(dòng)，在外螺旋流的作用下由底流口排出，進(jìn)入第二段旋流器；進(jìn)入第二段旋流器的是經(jīng)過(guò)濃縮的重介質(zhì)濃度較濃和粒度較粗的懸浮液，這就為一段重物料去二段分選創(chuàng)造了高密度分選的條件，進(jìn)入二段旋流器的物料其分選過(guò)程與一段旋流器相同。
3 三產(chǎn)品重介旋流器在唐山礦的使用效果
唐山礦選煤廠兩臺(tái)3gdmc1300/920a三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器投入運(yùn)行后，使選煤廠生產(chǎn)能力大幅提升，年入洗原煤由2.7mt提升至3.0mt，2010年以來(lái)逐步達(dá)到了4.0 mt；同時(shí)，原煤分選效率也進(jìn)一步提高，精煤損失量少，排矸能力強(qiáng)，徹底解決了跳汰分選時(shí)中煤、矸石帶煤高的問(wèn)題，而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)靈活、質(zhì)量穩(wěn)定。另外，以3gdmc1300/920a型無(wú)壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器為代表的不分級(jí)不脫泥的分選工藝，采用一套懸浮液循環(huán)系統(tǒng)一次分選出精、中、矸三種產(chǎn)品，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，而且設(shè)備本身構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作容易，無(wú)運(yùn)轉(zhuǎn)部件，又不消耗動(dòng)力。
4 使用中出現(xiàn)的問(wèn)題
4.1 三產(chǎn)品重介旋流器一、二段連接管頻繁堵塞
唐山礦選煤廠的三產(chǎn)品重介旋流器一段由直徑1300mm的圓柱和二段直徑為900mm的圓錐組合而成，一、二段連接管為200×200mm的空心四方柱。自投產(chǎn)以來(lái)，由于該礦毛煤中雜物較多，而原有的跳汰工藝對(duì)原煤篩分、破碎、除雜等環(huán)節(jié)要求不嚴(yán)格，導(dǎo)致時(shí)常有大塊物料、鐵絲、電纜、井下錨桿等進(jìn)入三產(chǎn)品旋流器，堵塞旋流器一、二段連接管，導(dǎo)致原煤無(wú)法分選，全部從一段溢流口排除，造成精煤嚴(yán)重污染的事故。由于旋流器一、二段連接管全封閉，堵塞后無(wú)法及時(shí)處理，嚴(yán)重影響選煤廠的正常生產(chǎn)。
4.2 煤質(zhì)惡化后二段旋流器分選效果差
近年來(lái)，原煤煤質(zhì)逐漸惡化，原煤中中煤和矸石的含量不斷增加，2006年中煤與矸石產(chǎn)率合計(jì)42%，2011年，中煤與矸石的`產(chǎn)率已達(dá)到53%左右，相比設(shè)計(jì)之初，二段旋流器入料量增加了10%左右。直徑為920mm的二段旋流器，在這種煤質(zhì)情況下，處理能力明顯不足，中煤和矸石分選困難，中煤中明顯有帶矸石現(xiàn)象，情況嚴(yán)重時(shí)，二段旋流器底流口堵塞，導(dǎo)致矸石全部進(jìn)入中煤，造成中煤污染，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量；選煤廠的小時(shí)處理量也受到很大限制，而減量運(yùn)轉(zhuǎn)，則延長(zhǎng)了生產(chǎn)時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率，增加了電力消耗，使生產(chǎn)成本大幅增加。
5 解決方案
5.1 完善原煤準(zhǔn)備工藝
三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝相對(duì)于跳汰分選工藝來(lái)說(shuō)，對(duì)原煤準(zhǔn)備工藝要求比較嚴(yán)格，尤其原煤粒度控制及除雜工序。唐山礦選煤廠的原煤準(zhǔn)備工藝使用80mm分級(jí)篩對(duì)原煤進(jìn)行預(yù)先篩分，篩上物進(jìn)入選碎機(jī)破碎至80mm以下，與分級(jí)篩篩下物進(jìn)入重介分選系統(tǒng)。在篩上物進(jìn)入選碎機(jī)之前，有一道手選環(huán)節(jié)，揀出其中的劈柴、鐵器等雜物。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察，原煤系統(tǒng)的分級(jí)篩篩幫較低
，原煤在給入分級(jí)篩時(shí)，時(shí)常有大塊物料蹦出篩幫，掉入篩下物運(yùn)輸機(jī)，進(jìn)入洗選系統(tǒng)，另外分級(jí)篩、選碎機(jī)的篩板時(shí)常出現(xiàn)破損，也會(huì)導(dǎo)致超限物料進(jìn)入洗選系統(tǒng)，而且手選環(huán)節(jié)也容易因工作效率問(wèn)題出現(xiàn)雜物混入現(xiàn)象，最重要的是系統(tǒng)中還缺乏除鐵環(huán)節(jié)。針對(duì)這些問(wèn)題，從2008年開(kāi)始，選煤廠對(duì)原煤準(zhǔn)備工藝進(jìn)行完善治理，加高了分級(jí)篩的篩幫，封堵了一切可能蹦出大塊物料的渠道，加強(qiáng)了分級(jí)篩和選碎機(jī)篩板的管理，加強(qiáng)了手選除雜環(huán)節(jié)的管理，同時(shí)在原煤進(jìn)入旋流器分選之前增加了除鐵器，減少了鐵器混入。另外，選煤廠通過(guò)對(duì)原煤粒度的分析與計(jì)算，在原有的篩上物運(yùn)輸與選碎機(jī)處理能力可以承受的情況下，將原煤分級(jí)篩篩孔尺寸由80mm降至70mm，并對(duì)選碎機(jī)的篩板孔徑進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，適當(dāng)降低了分選粒度上限。另外針對(duì)旋流器一、二段連接管全封閉，堵塞后無(wú)法及時(shí)處理的問(wèn)題，選煤廠與旋流器生產(chǎn)商家結(jié)合，給旋流器一、二段連接管增加了易拆卸的觀察孔，方便堵塞時(shí)及時(shí)處理。
5.2 改造三產(chǎn)品重介旋流器二段
重介質(zhì)旋流器是一個(gè)封閉的、相對(duì)容積很小的分選容器。對(duì)于兩產(chǎn)品旋流器，有一個(gè)入口兩個(gè)出口，其進(jìn)入和排出的瞬間體積流量相等。底流口和溢流口排量的分配，在一定的條件下是基本固定的，當(dāng)入選原煤中高密度物含量增加時(shí)，如果底流口的排放能力不足，一部分中等密度的煤顆粒和重介質(zhì)將被擠向溢流口排出，降低綜合分選效率。針對(duì)原煤中矸石含量增加導(dǎo)致旋流器二段入料量的增加，引起中煤矸石分選困難的問(wèn)題，2012年10月，唐山礦選煤廠對(duì)目前的煤質(zhì)情況進(jìn)行了分析，通過(guò)與設(shè)計(jì)院研究，決定選用1100mm的圓錐形旋流器替換現(xiàn)有的920mm直徑的圓錐旋流器，底流口由300mm相應(yīng)放大到350mm。由于二段旋流器直徑擴(kuò)大，為了保證旋流器有足夠的分選壓力，選煤廠對(duì)介質(zhì)泵進(jìn)行了改造，將350zja-i-f93型介質(zhì)泵的葉輪直徑由870mm增加至930mm，保證旋流器的入料壓力在0.3mpa左右。
5.3 取得的效果
通過(guò)對(duì)原煤準(zhǔn)備工藝進(jìn)行完善，旋流器一、二段連接管頻繁堵塞的現(xiàn)象大幅下降，偶爾的堵塞，由于有可方便拆卸的觀察孔，大大縮短了事故處理時(shí)間。旋流器二段的放大改造也比較成功，矸石排量明顯增加，底流口堵塞現(xiàn)象基本消失，通過(guò)取樣分析，中煤帶矸石率大幅下降，保證了中煤產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。
6 總結(jié)
三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器在唐山礦選煤廠的應(yīng)用取得了良好的效果，選煤廠的入洗能力大幅提升，洗選效率明顯改善，工藝流程大大簡(jiǎn)化，取得了良好的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益。過(guò)程中，由于原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)不完善，以及后期煤質(zhì)變差，導(dǎo)致旋流器堵塞現(xiàn)象頻發(fā)，選煤廠通過(guò)加強(qiáng)管理和技術(shù)改造，使三產(chǎn)品重介旋流器更加適應(yīng)唐山礦選煤廠的生產(chǎn)需要。
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