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常见问题
<0.6kg/t的低介耗是怎样做到的?
      发布时间:2011-06-20
摘要:本文重点介绍文峰选煤厂将介耗降至0.6kg/t以下国际先进水平的主要技术措施:实现清水选煤、改善磁选机工艺效果——磁性物回收率>99.8%、强化喷水脱介、合理调整处理量、优化磁铁矿粉供应基地。
关键词:介耗;磁性物回收率;清水脱介
       文峰焦化科技有限公司是集采矿、选煤、炼焦、发电、供热、冶炼、建材、出口贸易为一体的大型综合性民营企业,获山西省人民政府颁发的“管理先进民营企业”证书。为该公司的0.5Mt/a机焦工程配套,委托唐山国华科技有限公司按“11”炼焦煤选煤厂模式设计的0.9Mt/a(小时处理量214t)选煤厂(以下简称文峰选煤厂)于2003年3月调试投产。所谓“11” 炼焦煤选煤厂模式就是采用了我国原创型自主知识产权的具有国际领先水平的原料煤不分级、不脱泥入选的无压给料三产品重介质旋流器和国际先进水平的喷射式浮选机。即全厂仅用一台3GDMC1100/780A重介质旋流器来分选>0.3mm的煤粒,一台FJC12-4型喷射式浮选机来分选<0.3mm的煤泥。投产3年多来,选煤厂运行良好,保质保量全面完成生产任务,主要经济技术指标大多超过了设计指标,尤其是介耗自2006年2月开始连续稳定在0.6kg/t以下的国际先进水平。事实胜于雄辩地再次澄清了所谓的原料煤不脱泥、不分级分选介耗必然高的谬传。文峰选煤厂历年介耗和介耗占吨煤加工费的百分比见图1。
 
 
                   图1  历年平均介耗和介耗占吨煤加工费百分比
磁选机工艺效果
1.1 磁选机的功能
       降低介耗的最主要措施是用好磁选机,磁选机的功能有以下:
① 最大限度地回收进入磁选机的重介质,将磁选机精矿循环使用,减少介质消耗, 有效利用铁矿资源,降低成本。从另一方面讲,损失在磁选机尾矿中的磁铁矿粉也必将影响选煤厂煤泥水处理系统,加剧设备和管道的磨损。
②  净化重介质悬浮液,去除合格循环介质中部分集聚的煤泥,以避免因煤泥量过多而改变悬浮液的流变特性,提高了悬浮液的粘度,从而增加重介质旋流器内颗粒按密度分层的运动阻力影响分选效果。
1.2 评定磁选机工艺效果的指标
①  磁性物回收率 (%)
可用磁性物回收率(精矿中所回收磁性物占入料中磁性物的百分比值)来定量评定磁选机回收磁性物的多少。
            …………………………………………………(1)
                    …………………………………………………(2)
式中:  —— 精矿产率,%
             —— 磁选入料中的磁性物含量, %
             —— 磁选精矿中的磁性物含量, %
             —— 磁选尾矿中的磁性物含量, %
②  煤泥净化率 (%)
用煤泥净化率(磁选机尾矿中排出的煤泥占入料的百分比值)来定量评定重介质悬浮液得以净化的效果。在重介质选煤厂磁选机入料中的非磁性物可视为煤泥,基于这一概念:…………………………………………………………(3)
精矿中非磁性物混杂率 ……………………………………(4)
       双段式磁选机的第二段入料是第一段的尾矿,其产率计算见图2,按式(2),分别计算第一段精矿产率 和第二段的相对精矿产率 。因为第二段的相对产率是以第一段尾矿的基数计算的,所以要换算为占磁选机入料为基数的第二段精矿产率

 
图2  双段磁选机产率计算示意图
第一段磁选机尾矿产率           (%)
第二段磁选机精矿产率   
据式(1)综合磁性物回收率 ………………………(5)
据式(4)综合非磁性物混杂率  ………(6)
 
1.3 磁选机单机检测结果
表1  磁选机生产指标和工艺效果
项目
精煤磁选机
中煤、矸石磁选机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
滚筒磁系数 个
6
5
6
磁性物含量%
精矿
82.0
84.7
95.7
尾矿
0.32
0.19
0.14
二段
滚筒磁系数 个
5
5
 
磁性物含量%
精矿
9.7
6.0
 
尾矿
0.14
0.11
 
磁性物回收率 %
一段
99.63
99.56
99.81
二段
57.07
42.89
 
综合
99.85
99.75
 
煤泥净化率 % (综合)
82.6
91.64
96.77
 注:由于不是在同一时间采样,两台精煤磁选机的入料中磁性物含量差别较大。
       文峰选煤厂目前使用两台双段磁选机(单段串联而成)作为精煤磁选机,其入料是两台精煤脱介筛的筛下稀介质和部分分流的精煤弧形筛筛下浓介质。使用一台单段磁选机作为中煤、矸石磁选机,其入料是中煤和矸石脱介筛的筛下稀介质。
       在表1中列出了各台磁选机有代表性的单机检测结果。从表中可以看出这3台磁选机的工艺效果是很好的,重介质悬浮液能得到有效净化,尤其是325#精煤磁选机和327#中煤、矸石磁选机的磁性物回收率均大于99.8%(326#也接近此值)。即进入磁选机的每1t磁性物,从尾矿中损失的量小于2kg。经计算,进入两台精煤磁选机的磁性物每小时合计为29.79t,则从其尾矿中损失掉59.6kg/h,进入中煤、矸石磁选机的磁性物每小时为4.97t,则从其尾矿中损失掉9.4kg/h,两者合计为69.0kg/h(折合磁铁矿粉72.6kg/h),正常生产平均每小时补加介质107.6kg(吨煤介耗0.55kg),则由产品携带和管理损耗的介质为107.6-72.6=35(kg/h)。
清水脱介是关键
2.1  清水选煤的技改措施
       “11”模式选煤厂工艺流程能够做到了洗水一级闭路循环,若各环节正常工作即可实现清水选煤,由于文峰选煤厂投产以后煤质发生变化,煤泥量增大,为此对原煤泥水系统实施了技改:
①  2005年3月增加了一台ITT(B)70型斜管浓缩机(原设计已作为第一段斜管浓缩机预留位置但未建设)。原有的二台斜管浓缩机并联工作,这样使得用于第二段浓缩作业的澄清沉淀面积翻了一翻,添加了絮凝剂水溶液之后澄清水浓度为0.1%。
②  2006年7月 增加了两台XMGZ300/1600-X/U型精煤压滤机,将浮选精煤脱水回收能力增加了一倍,适应了全厂煤泥(原生煤泥和次生煤泥之和)产率达35%的严峻局面。
2.2 清水选煤是关键
       重介质选煤厂的循环水主要用作脱介筛喷水。只有实现了煤泥水的深度澄清,才能从治本入手,实现清水选煤脱介,降低介耗。清水脱介之所以是关键,有以下二点理由:
①  喷水浓度对脱介的影响
       用清水喷洗和用一定浓度的循环水喷洗脱介筛筛上物,其效果是截然不同的。经弧形筛预先脱介后,剩余的介质是以极细小的颗粒形式粘附在重介选产物的表面,如果循环水携带煤泥,那么这些煤泥肯定是集中了全厂灰分最高、泥质最多、粒度最细的部分,它们的比表面积大、吸附能力强、与微细的磁性物亲和力高,对脱介是极其不利的。
                            图3磁选机工作示意图
②  煤泥浓度对磁选效果的影响
       磁选机入料中的煤泥浓度影响磁性物颗粒粘附到滚筒上的速度,即起到了干扰作用。在同样入料流量的条件下,必然会使部分磁性物颗粒来不及被回收,而损失到尾矿中去。
       理想条件下,在磁选机A点处(见图3),磁性物颗粒主要受到磁力Fe、重力G0和水的粘性摩擦阻力Rs三者作用,当Fe大于G0与Rs的合力时磁性物颗粒才能具有朝向滚筒的运动速度V0,实际上,由于进入磁选机的入料中还携带相当数量的煤泥(非磁性物),它们对运动速度V0起到了干扰作用,这干扰作用的大小,与煤泥的浓度有关,可用下列经验公式表示:V=V0(1-λ)n
式中:V——磁性物颗粒趋向于滚筒的干扰运动速度,cm/s;
            n——浓度干扰系数,一般取n=4.7;
            λ——固体容积浓度,
           q——煤泥浓度(用固体含量表示), g/L;
           δ——煤泥平均密度,g/cm3。
 以325#精煤磁选机为例,其入料中非磁性物(即煤泥)的浓度为175g/L,则干扰运动速度 
       这表明由于非磁性物粒群的干扰,磁性物颗粒朝向滚筒运动速度减小了41.99%。
       如果不是清水脱介,那么喷水中所携带的细煤泥必然也进入磁选机,使入料中的煤泥浓度进一步增高,使干扰程度越发严重。
 
图4 煤泥浓度对磁性物颗粒运动速度的影响
       图4表示了磁性物颗粒朝向滚筒的运动速度随磁选机入料中煤泥浓度的增加而减小的趋势。只有实现了清水选煤脱介,才能将煤泥对磁选工艺效果的影响减低到最小程度。
降低介耗的主要措施
3.1 将磁性物回收率提高到99.8%以上
       磁性物回收率是磁选机工艺效果最为重要的指标,一般情况下,设备制造商提出的磁性物回收率保证值为99.8%(选煤厂设计规范也是要求按此进行介耗计算的),若每小时进入精煤磁选机的磁性物为15t,则从尾矿中损失的磁性物为30kg, 如果磁性物回收率降到99.7%,则每小时损失的磁性物将达45kg。
       文峰选煤厂投产时选用了2台5磁系单滚筒HMDAФ914×2972型磁选机,并联用于精煤稀介质回收和分流的浓介质净化。但经多方调试磁性物回收率仍达不到厂商的保证值,介耗一度高达3Kg/t以上。文峰选煤厂于2005年2月购置了两台6磁系单滚筒HMDAФ914×2972型磁选机,根据厂房空间位置的实际情况,取代了原有的一台精煤磁选机和中煤、矸石磁选机,并将换下来的磁选机安装在下层,与两台精煤磁选机串联使用,改动后工艺效果良好(见表1)。从表1可以看出:
①  同样是六磁系磁选机,327#中煤、矸石磁选机比325精煤磁选机第一段的效果好,磁性物回收率为99.81%,其原因是前者入料流量较少;磁性物颗粒较粗,所受到的磁力较大;随同进入的煤泥量较少,对磁选机的干扰程度低。
②  同样是精煤磁选机第一段,六磁系(325#)比五磁系(326#)的效果好,但它们的磁性物回收率远小于99.8%。
③  同样是双段串连的磁选机,325#的效果要好于326#,磁性物回收率达99.85%,原因是325#第一段是六磁系的。
④  精煤磁选机双段串联后,平均综合磁性物回收率达到了99.8%,325#综合磁性物回收率与单段比较提高了0.21%,326#提高了0.19%,按每小时进入磁性物为15t计算,分别少损失了31.5kg和28.5kg。
       需要指出的是磁性物颗粒在设备中回收时间是非常短暂的。以文峰选煤厂精煤磁选机为例,矿浆平均流速约0.35m/s,回收时间仅3s左右。由于生产条件的影响,磁选机入料中不可避免地、程度不等地混入>0.5mm颗粒,这些颗粒沉淀在磁选机槽底,堵塞或部分堵塞矿浆流道,致使流速突增,尤其是细颗粒磁性物来不及粘附在滚筒上,就随尾矿流失。为此,文峰选煤厂还特地在每台磁选机上增设了排粗装置,及时排除沉淀的粗颗粒,做到了矿浆沿槽宽均匀流动,有助于磁性物回收。
3.2 强化脱介喷水
       具体措施有以下:
①  保证脱介喷水压力在0.2Mpa以上,每个喷嘴喷水量约3m3/h,喷射水流强而有力。
②  沿着各脱介筛筛箱横断面,喷嘴均匀布置,形成完整的连续水帘。精煤脱介筛设置三排喷嘴,每排14或16个,中煤脱介筛设置二排喷嘴,每排14个,矸石脱介筛设置二排喷嘴,前排5个后排7个。
③  中煤和矸石脱介弧形筛分别设置了9个和5个的一排喷嘴。
表2  脱介筛的单位负荷和单位用水量
用途
精煤
中煤
矸石
小计
设计规范推荐值
型号
DMS3636
两台
DMS2430
一台
DMS1524
一台
 
 
入料量 t/h
136.8
30.0
28.9
195.7
 
脱介筛单位负荷
t/hm2
5.3
4.2
8
 
4~7
t/hm
19.0
12.5
19.3
 
24~36
喷水量m3/h
258.2
109.5
50.3
418.0
 
单位喷水量
m3/t
1.9
3.7
1.7
  2.1
1.0~2.0
m3/mh
35.9
45.6
33.5
 
35~50
       各脱介筛的单位负荷和单位喷水量见表2,与国家标准GB50359-2005《煤炭洗选工程设计规范》的推荐值比较,文峰选煤厂均已达到。
       还要指出的是脱介筛的选型也是影响脱介效果的主要因素,针对精煤产率高、粒度组成细、携带煤泥量大的特点,文峰选煤厂精煤脱介选用的是DMS3636超宽型双通道直线振动筛,该振动筛振幅大(双振幅>11mm)、振次高(890次/min)、长宽比为1:1,所以料层薄,物料能在筛面上抛掷式前进,喷水也能较容易的穿透物料层。
3.3 合理调整处理量
       如果仅就文峰所选煤厂使用的3GDMC1100/780A重介质旋流器本身而言,将小时处理量增加到250t都可以胜任,但重介质旋流器选煤工艺是一项系统工程,各个生产环节都是相互影响和制约的。鉴于生产过程中的实际情况,两台精煤脱介筛已成为生产的瓶颈,也自然成为生产指挥调度的关注点。文峰选煤厂各级生产技术管理人员,尊重科学、尊重生产规律,根据积累的生产经验,充分考虑到精煤脱介筛、精煤磁选机及全厂煤泥水处理系统的实际能力,科学合理地指挥生产,将处理量稳定在195t/h,并随时根据原料煤煤质的波动进行微调。与此同时,加强生产管理,强化机电维修,使设备完好率达到100%,充分利用每日两班生产16小时的时间,做到生产开工率在95%以上,有节奏地、均衡地保质保量的全面完成生产任务。
3.4 优化介质供应基地
       按照磁性物含量>95%,<0.045mm(325网目)粒级产率>85%的两项质量指标以及价格适中的原则,选择诚信度高的供应厂商,并严格进货管理,加强计量工作,做到不掺水、不亏吨,贮存、堆放、保管无损失。
4   结束语
      
选煤厂的介质消耗属资源性消耗。十一五规划的指导方针之一——建设资源节约型社会,已是深入人心的国策,每个选煤工作者都应该自觉自愿地、千方百计地把介耗降低下来。
       文峰选煤厂三年多的生产实践表明,以清水选煤脱介作为切入点,改进磁选机工艺效果——将磁性物回收率提高到99.8%以上,强化喷水脱介,做好科学管理,合理调整处理量,优化介质供货基地是完全可以实现低介耗选煤的。2006年文峰选煤厂平均介耗为0.55kg/t,磁铁矿粉消耗只占吨煤加工费的3.12%,吨煤加工费仅为9.7元,不到全国同类厂的3/4。
       文峰选煤厂降低介耗的实践又一次有力地证明,我国独创的原料煤不脱泥、不分级入选的无压给料三产品重介质旋流器选煤工艺和设备在降低介耗的指标方面也进入了国际先进行列。
 
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