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<0.6kg/t的低介耗是怎樣做到的?
      發布時間:2011-06-20
摘要:本文重點介紹文峰選煤廠將介耗降至0.6kg/t以下國際先進水平的主要技術措施:實現清水選煤、改善磁選機工藝效果——磁性物回收率>99.8%、強化噴水脫介、合理調整處理量、優化磁鐵礦粉供應基地。
關鍵詞:介耗;磁性物回收率;清水脫介
       文峰焦化科技有限公司是集采礦、選煤、煉焦、發電、供熱、冶煉、建材、出口貿易為一體的大型綜合性民營企業,獲山西省人民政府頒發的“管理先進民營企業”證書。為該公司的0.5Mt/a機焦工程配套,委托唐山國華科技有限公司按“11”煉焦煤選煤廠模式設計的0.9Mt/a(小時處理量214t)選煤廠(以下簡稱文峰選煤廠)于2003年3月調試投產。所謂“11” 煉焦煤選煤廠模式就是采用了我國原創型自主知識產權的具有國際領先水平的原料煤不分級、不脫泥入選的無壓給料三產品重介質旋流器和國際先進水平的噴射式浮選機。即全廠僅用一臺3GDMC1100/780A重介質旋流器來分選>0.3mm的煤粒,一臺FJC12-4型噴射式浮選機來分選<0.3mm的煤泥。投產3年多來,選煤廠運行良好,保質保量全面完成生產任務,主要經濟技術指標大多超過了設計指標,尤其是介耗自2006年2月開始連續穩定在0.6kg/t以下的國際先進水平。事實勝于雄辯地再次澄清了所謂的原料煤不脫泥、不分級分選介耗必然高的謬傳。文峰選煤廠歷年介耗和介耗占噸煤加工費的百分比見圖1。
 
 
                   圖1  歷年平均介耗和介耗占噸煤加工費百分比
磁選機工藝效果
1.1 磁選機的功能
       降低介耗的最主要措施是用好磁選機,磁選機的功能有以下:
① 最大限度地回收進入磁選機的重介質,將磁選機精礦循環使用,減少介質消耗, 有效利用鐵礦資源,降低成本。從另一方面講,損失在磁選機尾礦中的磁鐵礦粉也必將影響選煤廠煤泥水處理系統,加劇設備和管道的磨損。
②  凈化重介質懸浮液,去除合格循環介質中部分集聚的煤泥,以避免因煤泥量過多而改變懸浮液的流變特性,提高了懸浮液的粘度,從而增加重介質旋流器內顆粒按密度分層的運動阻力影響分選效果。
1.2 評定磁選機工藝效果的指標
①  磁性物回收率 (%)
可用磁性物回收率(精礦中所回收磁性物占入料中磁性物的百分比值)來定量評定磁選機回收磁性物的多少。
            …………………………………………………(1)
                    …………………………………………………(2)
式中:  —— 精礦產率,%
             —— 磁選入料中的磁性物含量, %
             —— 磁選精礦中的磁性物含量, %
             —— 磁選尾礦中的磁性物含量, %
②  煤泥凈化率 (%)
用煤泥凈化率(磁選機尾礦中排出的煤泥占入料的百分比值)來定量評定重介質懸浮液得以凈化的效果。在重介質選煤廠磁選機入料中的非磁性物可視為煤泥,基于這一概念:…………………………………………………………(3)
精礦中非磁性物混雜率 ……………………………………(4)
       雙段式磁選機的第二段入料是第一段的尾礦,其產率計算見圖2,按式(2),分別計算第一段精礦產率 和第二段的相對精礦產率 。因為第二段的相對產率是以第一段尾礦的基數計算的,所以要換算為占磁選機入料為基數的第二段精礦產率 。

 
圖2  雙段磁選機產率計算示意圖
第一段磁選機尾礦產率           (%)
第二段磁選機精礦產率   
據式(1)綜合磁性物回收率 ………………………(5)
據式(4)綜合非磁性物混雜率  ………(6)
 
1.3 磁選機單機檢測結果
表1  磁選機生產指標和工藝效果
項目
精煤磁選機
中煤、矸石磁選機327#
325#
326#
入料
磁性物含量 %
42.2
28.5
41.9
流量 m3/h
189.9
189.9
133.2
一段
滾筒磁系數 個
6
5
6
磁性物含量%
精礦
82.0
84.7
95.7
尾礦
0.32
0.19
0.14
二段
滾筒磁系數 個
5
5
 
磁性物含量%
精礦
9.7
6.0
 
尾礦
0.14
0.11
 
磁性物回收率 %
一段
99.63
99.56
99.81
二段
57.07
42.89
 
綜合
99.85
99.75
 
煤泥凈化率 % (綜合)
82.6
91.64
96.77
 注:由于不是在同一時間采樣,兩臺精煤磁選機的入料中磁性物含量差別較大。
       文峰選煤廠目前使用兩臺雙段磁選機(單段串聯而成)作為精煤磁選機,其入料是兩臺精煤脫介篩的篩下稀介質和部分分流的精煤弧形篩篩下濃介質。使用一臺單段磁選機作為中煤、矸石磁選機,其入料是中煤和矸石脫介篩的篩下稀介質。
       在表1中列出了各臺磁選機有代表性的單機檢測結果。從表中可以看出這3臺磁選機的工藝效果是很好的,重介質懸浮液能得到有效凈化,尤其是325#精煤磁選機和327#中煤、矸石磁選機的磁性物回收率均大于99.8%(326#也接近此值)。即進入磁選機的每1t磁性物,從尾礦中損失的量小于2kg。經計算,進入兩臺精煤磁選機的磁性物每小時合計為29.79t,則從其尾礦中損失掉59.6kg/h,進入中煤、矸石磁選機的磁性物每小時為4.97t,則從其尾礦中損失掉9.4kg/h,兩者合計為69.0kg/h(折合磁鐵礦粉72.6kg/h),正常生產平均每小時補加介質107.6kg(噸煤介耗0.55kg),則由產品攜帶和管理損耗的介質為107.6-72.6=35(kg/h)。
清水脫介是關鍵
2.1  清水選煤的技改措施
       “11”模式選煤廠工藝流程能夠做到了洗水一級閉路循環,若各環節正常工作即可實現清水選煤,由于文峰選煤廠投產以后煤質發生變化,煤泥量增大,為此對原煤泥水系統實施了技改:
①  2005年3月增加了一臺ITT(B)70型斜管濃縮機(原設計已作為第一段斜管濃縮機預留位置但未建設)。原有的二臺斜管濃縮機并聯工作,這樣使得用于第二段濃縮作業的澄清沉淀面積翻了一翻,添加了絮凝劑水溶液之后澄清水濃度為0.1%。
②  2006年7月 增加了兩臺XMGZ300/1600-X/U型精煤壓濾機,將浮選精煤脫水回收能力增加了一倍,適應了全廠煤泥(原生煤泥和次生煤泥之和)產率達35%的嚴峻局面。
2.2 清水選煤是關鍵
       重介質選煤廠的循環水主要用作脫介篩噴水。只有實現了煤泥水的深度澄清,才能從治本入手,實現清水選煤脫介,降低介耗。清水脫介之所以是關鍵,有以下二點理由:
①  噴水濃度對脫介的影響
       用清水噴洗和用一定濃度的循環水噴洗脫介篩篩上物,其效果是截然不同的。經弧形篩預先脫介后,剩余的介質是以極細小的顆粒形式粘附在重介選產物的表面,如果循環水攜帶煤泥,那么這些煤泥肯定是集中了全廠灰分最高、泥質最多、粒度最細的部分,它們的比表面積大、吸附能力強、與微細的磁性物親和力高,對脫介是極其不利的。
                            圖3磁選機工作示意圖
②  煤泥濃度對磁選效果的影響
       磁選機入料中的煤泥濃度影響磁性物顆粒粘附到滾筒上的速度,即起到了干擾作用。在同樣入料流量的條件下,必然會使部分磁性物顆粒來不及被回收,而損失到尾礦中去。
       理想條件下,在磁選機A點處(見圖3),磁性物顆粒主要受到磁力Fe、重力G0和水的粘性摩擦阻力Rs三者作用,當Fe大于G0與Rs的合力時磁性物顆粒才能具有朝向滾筒的運動速度V0,實際上,由于進入磁選機的入料中還攜帶相當數量的煤泥(非磁性物),它們對運動速度V0起到了干擾作用,這干擾作用的大小,與煤泥的濃度有關,可用下列經驗公式表示:V=V0(1-λ)n。
式中:V——磁性物顆粒趨向于滾筒的干擾運動速度,cm/s;
            n——濃度干擾系數,一般取n=4.7;
            λ——固體容積濃度,;
           q——煤泥濃度(用固體含量表示), g/L;
           δ——煤泥平均密度,g/cm3。
 以325#精煤磁選機為例,其入料中非磁性物(即煤泥)的濃度為175g/L,則干擾運動速度  。
       這表明由于非磁性物粒群的干擾,磁性物顆粒朝向滾筒運動速度減小了41.99%。
       如果不是清水脫介,那么噴水中所攜帶的細煤泥必然也進入磁選機,使入料中的煤泥濃度進一步增高,使干擾程度越發嚴重。
 
圖4 煤泥濃度對磁性物顆粒運動速度的影響
       圖4表示了磁性物顆粒朝向滾筒的運動速度隨磁選機入料中煤泥濃度的增加而減小的趨勢。只有實現了清水選煤脫介,才能將煤泥對磁選工藝效果的影響減低到最小程度。
降低介耗的主要措施
3.1 將磁性物回收率提高到99.8%以上
       磁性物回收率是磁選機工藝效果最為重要的指標,一般情況下,設備制造商提出的磁性物回收率保證值為99.8%(選煤廠設計規范也是要求按此進行介耗計算的),若每小時進入精煤磁選機的磁性物為15t,則從尾礦中損失的磁性物為30kg, 如果磁性物回收率降到99.7%,則每小時損失的磁性物將達45kg。
       文峰選煤廠投產時選用了2臺5磁系單滾筒HMDAФ914×2972型磁選機,并聯用于精煤稀介質回收和分流的濃介質凈化。但經多方調試磁性物回收率仍達不到廠商的保證值,介耗一度高達3Kg/t以上。文峰選煤廠于2005年2月購置了兩臺6磁系單滾筒HMDAФ914×2972型磁選機,根據廠房空間位置的實際情況,取代了原有的一臺精煤磁選機和中煤、矸石磁選機,并將換下來的磁選機安裝在下層,與兩臺精煤磁選機串聯使用,改動后工藝效果良好(見表1)。從表1可以看出:
①  同樣是六磁系磁選機,327#中煤、矸石磁選機比325精煤磁選機第一段的效果好,磁性物回收率為99.81%,其原因是前者入料流量較少;磁性物顆粒較粗,所受到的磁力較大;隨同進入的煤泥量較少,對磁選機的干擾程度低。
②  同樣是精煤磁選機第一段,六磁系(325#)比五磁系(326#)的效果好,但它們的磁性物回收率遠小于99.8%。
③  同樣是雙段串連的磁選機,325#的效果要好于326#,磁性物回收率達99.85%,原因是325#第一段是六磁系的。
④  精煤磁選機雙段串聯后,平均綜合磁性物回收率達到了99.8%,325#綜合磁性物回收率與單段比較提高了0.21%,326#提高了0.19%,按每小時進入磁性物為15t計算,分別少損失了31.5kg和28.5kg。
       需要指出的是磁性物顆粒在設備中回收時間是非常短暫的。以文峰選煤廠精煤磁選機為例,礦漿平均流速約0.35m/s,回收時間僅3s左右。由于生產條件的影響,磁選機入料中不可避免地、程度不等地混入>0.5mm顆粒,這些顆粒沉淀在磁選機槽底,堵塞或部分堵塞礦漿流道,致使流速突增,尤其是細顆粒磁性物來不及粘附在滾筒上,就隨尾礦流失。為此,文峰選煤廠還特地在每臺磁選機上增設了排粗裝置,及時排除沉淀的粗顆粒,做到了礦漿沿槽寬均勻流動,有助于磁性物回收。
3.2 強化脫介噴水
       具體措施有以下:
①  保證脫介噴水壓力在0.2Mpa以上,每個噴嘴噴水量約3m3/h,噴射水流強而有力。
②  沿著各脫介篩篩箱橫斷面,噴嘴均勻布置,形成完整的連續水簾。精煤脫介篩設置三排噴嘴,每排14或16個,中煤脫介篩設置二排噴嘴,每排14個,矸石脫介篩設置二排噴嘴,前排5個后排7個。
③  中煤和矸石脫介弧形篩分別設置了9個和5個的一排噴嘴。
表2  脫介篩的單位負荷和單位用水量
用途
精煤
中煤
矸石
小計
設計規范推薦值
型號
DMS3636
兩臺
DMS2430
一臺
DMS1524
一臺
 
 
入料量 t/h
136.8
30.0
28.9
195.7
 
脫介篩單位負荷
t/hm2
5.3
4.2
8
 
4~7
t/hm
19.0
12.5
19.3
 
24~36
噴水量m3/h
258.2
109.5
50.3
418.0
 
單位噴水量
m3/t
1.9
3.7
1.7
  2.1
1.0~2.0
m3/mh
35.9
45.6
33.5
 
35~50
       各脫介篩的單位負荷和單位噴水量見表2,與國家標準GB50359-2005《煤炭洗選工程設計規范》的推薦值比較,文峰選煤廠均已達到。
       還要指出的是脫介篩的選型也是影響脫介效果的主要因素,針對精煤產率高、粒度組成細、攜帶煤泥量大的特點,文峰選煤廠精煤脫介選用的是DMS3636超寬型雙通道直線振動篩,該振動篩振幅大(雙振幅>11mm)、振次高(890次/min)、長寬比為1:1,所以料層薄,物料能在篩面上拋擲式前進,噴水也能較容易的穿透物料層。
3.3 合理調整處理量
       如果僅就文峰所選煤廠使用的3GDMC1100/780A重介質旋流器本身而言,將小時處理量增加到250t都可以勝任,但重介質旋流器選煤工藝是一項系統工程,各個生產環節都是相互影響和制約的。鑒于生產過程中的實際情況,兩臺精煤脫介篩已成為生產的瓶頸,也自然成為生產指揮調度的關注點。文峰選煤廠各級生產技術管理人員,尊重科學、尊重生產規律,根據積累的生產經驗,充分考慮到精煤脫介篩、精煤磁選機及全廠煤泥水處理系統的實際能力,科學合理地指揮生產,將處理量穩定在195t/h,并隨時根據原料煤煤質的波動進行微調。與此同時,加強生產管理,強化機電維修,使設備完好率達到100%,充分利用每日兩班生產16小時的時間,做到生產開工率在95%以上,有節奏地、均衡地保質保量的全面完成生產任務。
3.4 優化介質供應基地
       按照磁性物含量>95%,<0.045mm(325網目)粒級產率>85%的兩項質量指標以及價格適中的原則,選擇誠信度高的供應廠商,并嚴格進貨管理,加強計量工作,做到不摻水、不虧噸,貯存、堆放、保管無損失。
4   結束語
      
選煤廠的介質消耗屬資源性消耗。十一五規劃的指導方針之一——建設資源節約型社會,已是深入人心的國策,每個選煤工作者都應該自覺自愿地、千方百計地把介耗降低下來。
       文峰選煤廠三年多的生產實踐表明,以清水選煤脫介作為切入點,改進磁選機工藝效果——將磁性物回收率提高到99.8%以上,強化噴水脫介,做好科學管理,合理調整處理量,優化介質供貨基地是完全可以實現低介耗選煤的。2006年文峰選煤廠平均介耗為0.55kg/t,磁鐵礦粉消耗只占噸煤加工費的3.12%,噸煤加工費僅為9.7元,不到全國同類廠的3/4。
       文峰選煤廠降低介耗的實踐又一次有力地證明,我國獨創的原料煤不脫泥、不分級入選的無壓給料三產品重介質旋流器選煤工藝和設備在降低介耗的指標方面也進入了國際先進行列。
 
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