预先脱泥无压入料重介分选工艺，青出于蓝而胜于蓝？
编者按
煤炭工业技术委员会作为行业最具权威的参谋咨询机构，聚集了全行业一流的科技专家和学科带头人，得到了原煤炭部、煤炭局历任领导的高度重视，在煤炭工业改革发展中发挥了重要作用，是推动行业科技进步的智囊团，是行业人才培养的摇篮，是推动煤炭工业创新发展的重要驱动力。
第三届煤炭工业技术委员会选煤专家委员会由37位委员组成，他们对选煤都有专业的技术眼光、先进的实践方案和优化的解决措施。作为选煤行业第一自媒体品牌，“五六选煤”之前陆续发布了部分委员的精彩观点，受到了选煤同仁的肯定和好评。为了促进选煤技术交流，“五六选煤”特开辟【委员视角】栏目，继续选取部分委员的精彩观点予以发布，请大家持续关注。
本文作者李志勇系中煤科工集团北京华宇公司总经理助理
1、重介质旋流器洗选新工艺的提出
在新建和改扩建选煤厂设计中,选煤工艺成为整体设计的核心课题,其他所有内容都围绕这一“核心”而设计。随着采煤技术的发展,传统重介质旋流器分选工艺反映出大量问题。面对我国煤炭资源分布较广,煤质变化较大的特征,寻找新型重介质旋流器分选工艺成为选煤工艺发展的必然。
2、传统重介质旋流器分选工艺
传统的重介质旋流器分选工艺主要分为两类:一是不脱泥无压入料重介质旋流器分选工艺;二是脱泥有压入料重介质旋流器分选工艺。
2.1不脱泥无压入料重介质旋流器分选工艺
准备好的原料煤不进行预先脱泥,在少量介质的润湿作用下,靠其自身重力从旋流器的中心给入,重介质悬浮液自下部切线给入。物料在旋转流动的介质中作离心运动,密度较大的重产物穿过分离界面向旋流器的内壁运动,最终由旋流器上端底流口排除;密度较小的轻产物不会穿越分离界面,而是螺旋运动至旋流器底部的中心溢流口排除。在分选过程中,物料和介质接触时间较短,而且只发生重产物穿过分离界面的单向运动,避免了轻、重产物交错穿越分离界面、相互干扰的弊端,对提高分选效率和分选精度非常有利。但不脱泥无压给料重介质旋流器分选工艺存在如下缺点:
(1)对于原生煤泥量较大的炼焦煤选煤厂,大量原生煤泥直接进入重介质悬浮液系统,导致悬浮液粘度大大增加,严重恶化对细粒级物料的有效分选,分选下限达不到规定的要求;
(2)为缓和悬浮液粘度异常增加的问题,需要加大合格介质的分流量,从而导致介质密度稳定性变差,影响重介质系统的分选效率;
(3)大量的合格介质分流入稀介质,加大了磁选机的负荷,使磁选效率降低,导致单位介耗增加,从而增加选煤成本;
(4)不脱泥工艺的介质循环量大,致使循环泵的功率增大、脱介筛的脱介面积增大、磁选机台数增多,所以基建投资高,吨煤电耗相应增高。
2.2脱泥有压重介质旋流器分选工艺
准备好的原煤先经脱泥筛预先脱泥,然后进入混料桶,与介质充分混合后,由渣浆泵将煤和介质切线给入旋流器。物料和介质在旋流器中作离心运动,在离心力作用下,位于分离界面内的重产物会穿越分离界面,向旋流器内壁运动,位于分离界面外的轻产物在离心力的作用下穿越分离界面向中心运动,形成了轻重产物交错穿越界面,相互碰撞,相互干扰的现象。
2.2.1工艺的主要优点
(1)主厂房整体高度较低,基建投资少。
(2)煤泥预先脱出,循环介质粘度小,分选下限低,对细粒物料分选精度较高。
(3)预先脱泥减少了进入介质系统的煤泥量和循环介质流量,从而可减少脱介筛面积、降低磁选机负荷,使磁选效率增加、介质消耗降低。
2.2.2工艺的主要缺点
(1)大块物料存在堵塞介质泵和管道的事故隐患。
(2)原煤由高速旋转的介质泵输送,会发生二次破碎,使次生煤泥量加大。
(3)合格介质桶和混料桶液位的动态平衡问题给实际生产造成了较大困难。
3预先脱泥无压入料重介质旋流器高效分选新工艺
在充分考虑采用传统工艺的优点,摒弃不足的基础上,结合我国现有原煤的开采方式,以及原煤性质多样化的特点,华宇公司提出了对原煤煤质波动适应能力更强的预先脱泥无压入料重介质旋流器高效分选新工艺。
3、预先脱泥无压入料重介质旋流器高效分选新工艺
在充分考虑采用传统工艺的优点,摒弃不足的基础上,结合我国现有原煤的开采方式,以及原煤性质多样化的特点,华宇公司提出了对原煤煤质波动适应能力更强的预先脱泥无压入料重介质旋流器高效分选新工艺。
3.1工艺流程
脱泥无压给料重介质旋流器分选工艺是在不脱泥无压三产品重介质旋流器分选工艺基础上发展起来的。准备好的原煤首先经脱泥筛在喷水条件下脱泥,筛上物靠自重落入旋流器的预先旋流漏斗,由旋流器中心给入,介质则通过泵送,在旋流器底部切线给入。旋流器内的物料在介质旋流作用下做螺旋运动,密度大的重产物穿越分离界面进入重产品,密度小的轻产物则不穿越分离界面直接从中心柱排出。该工艺具备无压给料重产物单向运动的优点,避免了轻、重产物交错穿越分离界面,相互干扰的弊端。分选后的产品经脱水、脱介后回收,煤泥则由煤泥回收系统进行分步回收,其原则工艺流程如下图所示。
3.2工艺特点
脱泥无压入料重介质旋流器高效分选新工艺是大型炼焦煤选煤厂新建、改扩建工程的首选工艺。该工艺以“减少投资、降低成本、提高效益”为指导思想,以“设计为生产服务”为立足点,以“技术创新”为手段,体现出一种全新的设计思想。同原有的预先脱泥有压给料和不脱泥无压给料分选工艺相比,具有如下特点。
(1)入选粒度范围较宽(80～0mm),有效分选下限低(0.3mm)。
(2)次生煤泥量少。由于物料靠自重进入旋流器,介质经泵加压后切线给入,减少了物料之间的碰撞几率,且重产物运行距离短,从而使全煤泥量减少3%～5%。物料和介质悬浮液接触时间短,分选速度快,可减少矸石泥化,大幅度降低浮选系统入料量,从而降低浮选成本。
(3)原煤预先脱泥后,有效控制了合格介质内的煤泥量,分流量减少,介质密度稳定性大为提高,从而有利于提高分选效率。分流量的减少,使磁选机负荷率更为合理,单位介耗指标得到有效保证,选煤成本得到有效控制。
(4)取消混料桶工艺环节,原煤不需要通过介质泵强力输送,可有效减少加工过程对原煤的二次破碎,次生煤泥量相对减少,减轻了煤泥水系统负荷。同时可免除大块物料对介质泵、管道的堵塞事故,避免了混料桶与合格介质桶的液位动态平衡问题,方便了现场生产管理。
3.3实际应用效果
根据西山煤电股份有限公司技改文件和设计委托书的要求,采用脱泥无压入料重介质旋流器分选工艺对西曲选煤厂进行了技术改造。改造后,选煤厂年入洗能力3.20Mt,南北两系统分期改造,每个系统按1.60Mt/a的入洗能力设计。全厂生产系统改造完成后原煤全部进入新型高效重介质系统分选,分选技术参数如下:
(1)分选精度可能偏差值:Ep1=0.03、Ep2=0.035;
(2)重介质密度自动控制调节系统精度达到设计要求,调节精度为δp±0.015,测量精度为δp±0.005;
(3)分选效率即数量效率为95.32%,精煤灰分8%～10%无级可调;
(4)单系统处理能力425t/h,介质消耗为1.99kg/t原煤。
新工艺在西曲选煤厂的应用,使该厂数量效率由89%提高到95.32%,精煤产率提高3.2%。以每年入选原煤3.00Mt,每吨精煤售价250元计,每年可净增销售收入2400万元;提高中煤产率5%,中煤售价按60元/t计,每年可净增销售收入900万元;矸石产率由25%降为13%,以矸石综合治理费10元/t计,每年可节约矸石治理费用360万元。因此,每年可提高综合经济效益3720万元。
4、结语
预先脱泥无压给料重介质旋流器高效分选新工艺是在充分研究我国煤质和市场的基础上,集多年的设计经验,首次自行研究、设计、开发的高效选煤工艺,达到或接近国际先进水平。该工艺符合洁净煤能源政策和节约投资的产业政策,推动了选煤厂技术创新。新工艺除了在西山矿区推广应用外,还在霍州矿区的回坡底矿选煤厂(1.50Mt/a),云南云维选煤厂(4.00Mt/a)成功应用,均取得了较好的经济效益。
链接
李志勇先生还曾就煤泥水处理新工艺发表过论文，主要观点为：
煤泥水两段浓缩,一段浓缩机底流采用沉降过滤离心机回收,二段浓缩机底流采用压滤机回收的新工艺,代替传统的煤泥水一段浓缩,浓缩机底流全部采用压滤机回收工艺,经过多个选煤厂生产实践证明,循环水浓度明显降低,对选煤厂实现洗水闭路循环至关重要,有利于保护环境;煤泥采用沉降过滤离心机和压滤机两段脱水回收,大部分煤泥产品水分低,可以直接掺入电煤产品中,比销售煤泥经济效益大大提高,而且还节能降耗,降低投资。这种新型煤泥水处理工艺在大型选煤厂值得推广,当然对于小型选煤厂,则需要进一步比较,有没有必要采用这种稍微复杂的工艺。
（编辑：齐曼）
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