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高效简化重介质选煤技术从设想到成熟
      发布时间:2010-09-05
摘要:介绍了以3GDMC系列无压给料三产品重介质旋流器为核心设备组成的高效简化重介质选煤技术从设想、研发到成熟推广应用,并成为21世纪中国选煤首选技术的发展历程及发展目标。
关键词:高效、简化;重介质选煤;无压给料;三产品重介质旋流器;发展历程
前言
到2008年4月为止的统计数据表明,以3GDMC系列无压给料三产品重介质旋流器为核心分选设备的高效简化重介质选煤技术已在全国18个产煤省区的240多座选煤厂和蒙古国“ИЛК”选煤厂得到应用,全部投产后总处理能力占到目前全国炼焦煤选煤能力的50%以上,成为20年来发展最快、对中国选煤工业影响最大的选煤技术。
1 高效简化重介质选煤技术的设想
1.1 背景
上世纪80年代末期,国外大力发展分选精度高、处理能力大、设备简单的两产品重介质旋流器选煤技术及装备和以该设备为核心的“模块式”选煤厂技术,大大加快了建厂速度,降低了建厂投资和加工费用,成为20世纪国际选煤工业的发展方向。
原苏联从20世纪60年代末,中国从70年代末开始研究有压给料三产品重介质旋流器,到20世纪80年代末中国不仅在太原晋阳等选煤厂引进了原苏联的ГТ710/500型,还在黑龙江省鸡西市选煤厂自主研发了Φ710/500有压给料三产品重介质旋流器,均获成功。
1.2 设想
中国的国情是难选煤占多数,需要采用分选精度高的重介质选煤工艺及设备,尤其是优势更多的重介质旋流器选煤工艺及设备。
中国的入选原料煤中间密度物含量高,可选性难,因此对分选的要求是除选出供冶炼用的低灰精煤和“纯”矸石外,还需选出可作动力燃料利用的中煤(混煤),研发三产品重介质旋流器是正确的技术路线和简化工艺的关键。
针对有压给料三产品重介质旋流器选煤技术存在的不足,要研发无压给料三产品重介质旋流器,其理由如下:(1)它只有重产物单向穿越“分离锥面”的运动而不会产生有压给料旋流器中轻重产物交错穿越“分离锥面”相互干扰的弊端,因而精煤损失较少,分选精度更高;(2)入选原料煤无需泵送,电耗相对较低;(3)减少矸石泥化和次生煤泥量;(4)不受泵送流道限制,允许入料粒度上限较高;(5)工艺环节简单,分选物料一次提升后自流向下,有利于合理布局;(6)悬浮液密度容易测准不受原料煤性质变化干扰。
将50~0mm的原料煤不分级、不脱泥给入无压给料三产品重介质旋流器中,一次分选出灰分合格的精煤、中煤和矸石,将是保持高精度分选前提下最简单、最经济的选煤方法。本人的这一设想得到了煤炭工业科研主管部门的大力支持:1989年被列入原煤炭工业部科研课题,开展研究工作。
2 重介质旋流器选煤技术的研发历程回顾
2.1 通过对一段旋流器直径为200mm、二段旋流器直径为140mm的(即200/140旋流器)实验室研究,研制成由两个圆筒型旋流器并式串联组成的两段分选密度均可在线调节的NWSX710/500型无压给料三产品重介质旋流器,在黑龙江省鸡西市首先建成了我国第一座以无压给料三产品重介质旋流器为核心设备的重介质选煤厂——滴道区矿选煤厂,当年即迅速推广应用于风华等7座选煤厂,总处理能力超过250万t/a。
2.2 由一个圆筒型旋流器作一段,一个圆筒—圆锥型作二段并式串联组成的3NWX700/500A型无压给料三产品重介质旋流器研制成功,并在重庆西山煤矿选煤厂投产。
它克服了NWSX710/500型三产品重介质旋流器一、二段实际分选密度仅相差0.4kg/L,不易分选出纯净矸石的缺点,将分选密度差扩至0.6kg/L以上,同时将二段分选密度调节方法由调节底流出口反压力改为调节二段溢流管插入深度,从而扩大了适用范围。到1997年底时,上述两种结构的无压给料三产品重介质旋流器已在31座中小型选煤厂中得到应用。
2.3 1995~2000年由本人任项目总负责的“九五”国家科技攻关项目“大型高效全重介选煤简化流程新工艺及设备”的研究取得了丰硕的成果。研发成功国内外首台3NWX1200/850A型无压给料三产品重介质旋流器,并建成单系统处理能力为300t/h的生产系统;开发了粗煤泥重介质旋流器选煤工艺,使重介质旋流器选煤技术的有效分选下限达到至0.1(0.074)mm。
1998年12月作为原国资控股的唐山国华科技有限公司成立,它是集选煤新工艺、新设备开发,选煤工程设计与工程承包,选煤设备生产与选煤技术服务为一体的高新技术企业,从此重介质旋流器选煤技术进入了加速发展和成熟时期。
3 高效简化重介质旋流器选煤技术加速发展和成熟
3.1 相似放大准则和数学模型的建立与产品大型化、系列化
按照从实验室200/140型的试验研究放大到710/500型工业试验所初步确立的相似放大关系,通过实践—认识—再实践活动,不断总结、修正参数,我们总结得到了一整套适合无压给料三产品重介质旋流器的相似放大准则和数学模型。据此在2000~2005年先后开发并应用于工业的3GDMC1300/920A型和3GDMC1400/1000A型更大型旋流器,总体技术达到了国际领先水平,其中1400/1000A型是当时国内外规格和单机处理能力最大的无压给料三产品重介质旋流器,处理能力达到450~550t/h,E1=0.027~0.035kg/L,E2=0.055~0.065kg/L,首先用于中国选煤行业唯一被国家发改委命名的国家高技术产业化示范项目“优质高效煤炭洗选示范工程—老屋基选煤厂”中,并于2006年顺利通过了国家验收。目前3GDMC无压给料三产品重介质旋流器已形成由12种规格组成的系列产品,其中最大规格为3GDMC1500/1100型。单机可以满足小时处理20~650t选煤生产系统需要,已在我国超过240座不同规模选煤厂推广应用,2006年该设备入选国家科技部、商务部、质检总局、环保总局联合颁发的国家重点新产品。
3.2 重介质旋流器选煤技术的整合化
由唐山国华科技有限公司先后研发成功的利用调节二段旋流器溢流管插入深度的分选密度在线调节装置(专利号ZL03261950.2)、原料煤选前润湿装置(专利号ZL200520024938.3)、煤泥重介分选新工艺(专利号ZL03124283.9)、旋流器安装角度(专利号ZL03261950.2及200620128236.4)以及非放射线差压密度计(专利号ZL200520025093.X)等多项专利技术,使高效简化重介质选煤技术从三产品旋流器结构、安装方式、二段密度调节装置、选前原料煤润湿到工艺参数自动测控得到了完善,形成了完整的体系,使无压给料三产品重介质旋流器选煤技术分选效率更高、调节使用更加方便、工作更可靠。
3.3 研发成功高效简化的重介质旋流器选煤工艺流程
2005~2007年由唐山国华科技有限公司研发的国家科学技术部科技型中小企业创新基金项目“1 1炼焦煤选煤厂模式创新技术”获得成功。其内容是采用3GDMC系列无压给料三产品重介质旋流器分选>0.3mm原料煤、FJC系列煤用喷射式浮选机分选<0.3mm煤泥为主导技术,辅以用于选后产品脱水、脱介、分级的高效节能设备,经简化流程、辅助设备选优、合理布局等技术集成,形成由1台三产品重介质旋流器、1台喷射式浮选机组合的高技术、高水平、高效益,洗水一级闭路循环、小时入选原煤达550t生产系统,整个重介质旋流器选煤工艺流程仅由16~22道工序组成,较其它重介质选煤厂少10~14道工序。由于工艺流程高度简化,设备台数少,使选煤厂建设投资和加工费用较其它重介质选煤厂降低了20~40%。
仅由20道工序组成的高效简化的重介质旋流器选煤工艺原则流程如下图所示。

 
高效简化重介质旋流器选煤工艺原则流程图
3.4 研发成功适合高效简化重介质旋流器选煤技术的精煤泥、尾煤泥水脱水回收创新技术
针对重介质旋流器选煤技术的特点和要求,研发成功精煤泥、尾煤泥脱水回收创新技术。对以浮选精煤为主的低灰精煤泥采用两段脱水新工艺,用特制的沉降过滤式离心机回收粒度>0.045mm为主的粗粒精煤泥,再由精煤压滤机回收粒度<0.045mm为主的细粒精煤泥,确保选煤厂最终销售精煤水分保持10%水平,使我国北方部分选煤厂可以取消精煤热力干燥工序;对高灰尾煤泥水采用两段浓缩、两段回收新工艺,采用不“压耙”的斜管浓缩机进行第一次浓缩,用特制的沉降过滤式离心脱水机回收粒度>0.045mm为主的粗粒尾煤泥,产物水分低且松散,可直接掺入中煤(混煤);<0.045mm为主的细粒尾煤泥经第二段浓缩后用固液分离彻底的压滤机回收,清水回收复用,从而使重介质选煤厂实现煤泥全部厂内回收,洗水闭路循环,工业废水零排放。
3.5 重介质旋流器精煤带矸问题的彻底解决
经分析旋流器入料切向速度可能滞后于悬浮液切向速度和入料“打团”是精煤带矸的两大主要原因,采用原料煤选前充分润湿彻底解决了一度困扰重介质旋流器的精煤带矸问题。
3.6 降低介耗达到0.6kg/t的国际先进水平
2006年山西文峰选煤厂实施煤泥水深度澄清,使脱介筛清水脱介;改善磁选机工艺效果,将磁性物回收率保持在99.8%水平;强化喷水,喷水量及压力保持足够能穿透脱介筛的物料层;合理调整旋流器小时处理量,以保证精煤脱介筛正常工作;优化磁铁矿供应基地,做到质量稳定、价格合理,并严格做好计量、验收和贮存工作等技术措施,连续2年达到全年平均介耗为0.55kg/t,达到了国际上脱泥入选的先进水平,并用事实充分澄清了不脱泥重介选必然会导致介耗高的错误概念。
4 高效简化成熟重介质选煤技术的效果和推广应用
截止到2008年4月,仅唐山国华科技有限公司承接设计建设和技改的应用成熟重介质旋流器选煤技术的选煤厂已超过240余座(包括对近期建成的9座大型重介质选煤厂技术再改造工程),全部投产后占到全国现有炼焦煤选煤能力的50%以上,因为它具有“精”(分选精度高)、“简”(结构简单、系统简化)、“牢”(寿命较长)、“广”(应用范围广)四大优势,从而产生了“多”(精煤产率高、产量多)、“快”(建设速度快)、“好”(经济、社会、环保效益好)、“省”(投资、加工费省)四大效果,目前已经成为中国21世纪首选的成套选煤技术。
5 结语
具有中国自主知识产权的高效简化重介质选煤技术问世不到20年(从1989年成立课题组算起),正处在蓬勃发展时期。现在还有许多工作需要继续去做,例如进一步提高重介质旋流器耐磨性、选后煤泥的深度分级等等。有选煤界众多同仁的关心和支持,有我们的努力工作,中国一定会由第一选煤大国迈向选煤强国。
 
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