重介质选煤问题的分析及解决途径浅析
摘要：通过对重介质选煤工艺中存在的几个问题的分析，提出解决途径，使重介质选煤工艺逐渐完善，在洗煤生产中发挥重要作用。
关键词：重介质选煤；分选设备；分选精度；处理能力；介质消耗；使用寿命；煤泥水处理。
经过很长时间的努力，我国的重介质选煤技术已经基本跨入世界先进行列，在分选工艺、旋流器的入料粒度上下限和给介方式的研究上取得了重大突破，目前，以无压给料三产品重介质旋流器及有压给料两产品重介质旋流器为代表的高效重介质选煤技术在我国的成功推广已受到同行的广泛关注，但与此同时，在我国重介质选煤技术发展过程中还存在不少问题。本文旨在对作者设计及其他实践过程中发现的一些问题进行分析，提出相应的解决方法浅析，以共同探讨，促进重介质选煤技术的发展。
1、分选设备的选择
高效重介质选煤厂的主要分选设备是无压给料三产品重介质旋流器、有压给料三产品重介质旋流器、无压给料两产品重介质旋流器和有压给料两产品重介质旋流器。上述重介质旋流器具有不同的特点，因此，应从实际出发根据原煤的可选性、产品结构、处理量以及用户特殊要求进行恰当的选择。
有压给料重介质旋流器适用于难选煤或极难选煤，具有系统简单、处理量大、分选精度高等特点，缺点是对原煤的二次破碎会增加系统中的煤泥量，加大煤泥的处理成本，尤其是易碎煤或遇水易泥化的煤。无压给料重介质旋流器采用有压给介无压给料的方式，煤直接进入旋流器分选，避开了有压给料渣浆泵高压给料的环节，减少了煤的二次破碎，使系统进一步简化。两产品或者三产品重介质旋流器的选择主要取决于产品结构及用户的要求，产品结构要根据入选原煤的特点和市场情况进行优化，确定最合理的产品结构和产品数质量标准，使企业的效益最大化，如太原选煤厂根据入选煤质和市场情况及企业投资，产品结构确定为无压入料三产品重介旋流器+煤泥重介旋流器处理工艺是合理的，技术经济方面也得到了最大化。
2、旋流器的分选精度
选煤厂投产后，经过一段时间的调试，旋流器的分选精度应当达到最佳值，通常，两产品旋流器的Ep值应当在0.03左右，三产品旋流器一段应当在0.03左右，二段应当在0.06左右，这是对旋流器的基本要求，根据以往设计及生产经验，系统在最佳状态下分选的数量效率与与原煤煤分选密度±0.1邻近密度物含量基本成反比，见表1。
表1 煤的可选性与重介选煤数量效率的关系
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指标 |
分选密度±0.1含量/% |
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66.9
46.7 37.7 25.6 18.4 12.9 |
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数量效率/%
58.5 87.0 92.1 94.8 97.3 99.3 |
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旋流器的分选精度主要是三个控制因素：一是其本身的结构参数；二是重介悬浮液密度；三是旋流器入口压力。旋流器的结构参数对分选精度起决定性作用，必须根据产品结构专门设计，否则旋流器就达不到最佳的分行状态，产品质量也达不到设计的最佳优化效果。
重介悬浮液的密度是旋流器分选精度的关键因素，一是必须选用符合重介系统要求的磁铁矿粉；二是悬浮液中要含有一定量的煤泥，以保证悬浮液的稳定性，采用人工控制很难达到上述要求，最有效的分选方法是使用重介质密度控制系统。
旋流器入口压力也是影响分选精度的因素之一，在确定旋流器入料压力时，应该抓住主要矛盾，把满足整体分选效果达到最佳值放在首要位置去考虑。据了解，一些选煤厂在生产实践中就是按照上述思路去调节入料压头的。例如，采用Φ1200/850大直径无压三产品重介旋流器的老屋基选煤厂和临焕选煤厂的循环悬浮液入料压头多控制在0.16~0.18MPa之间；采用Φ1000/700无压三产品重介旋流器的西曲选煤厂的悬浮液入料压头为0.15MPa，这些厂在上述压力条件下的整体分选效果较好。
3、旋流器的处理能力
作为新建选煤厂，不但产品质量要达到设计指标，产量也必须达标，否则就没有经济效益可言。影响旋流器处理能力的关键是旋流器的排料口要与其处理能力匹配，相同规格的旋流器在分选煤质相同且产品结构一样的情况下，如果排料口匹配合理，处理量应当是一样的。另一方面，合格精煤的相对数量越大，旋流器的处理量也就越大，三产品重介旋流器则有其自身的特点：一是其实际处理能力有很大程度上受其第二段旋流器处理能力的制约；二是第二段旋流器处理能力与旋流器的锥比取值大小密切相关；三是第一段旋流器和第二段旋流器的实际处理能力又均与各自入料的密度组成密切相关。
影响旋流器处理量的另一个重要因素就是入料的粒度，任何一种规格的旋流器都有它的入料粒度上限（表2），超限粒度太多则容易造成旋流器堵塞。
表2 三产品重介质旋流器主要技术参数
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旋流器型号
一段筒体直径(mm) 二段筒体直径(mm) 入料粒度(mm) 处理量t/h |
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850/600 850 600 ≤65 100~160 920/650 920 650 ≤70 120~180 1000/700 1000 700 ≤75 160~250 1100/708 1100 780 ≤80 220~300 1200/850 1200 850 ≤85 250~380 1300/920 1300 920 ≤90 300~450 1400/1000 1400 1000 ≤100 400~600 |
4、介质消耗问题
重介选煤厂的介质消耗是鉴别选煤厂设计是否成功的一大指标，也是影响经济效益的重要因素。介耗过高不仅造成介质的浪费，更重要的是介质污染精煤，增大精煤灰分。在这种情况下，要确保精煤产品质量，就必须要低密度下分选，以减少精煤产率为代价，另外，由于介耗高，必然频繁加介，造成介质密度系统稳定性差，产品质量不稳，而且影响处理量，带来的经济损失比介质消耗本身还大。
影响介质消耗的主要因素是：①、弧形筛和脱介筛的脱介效率；②、磁选机的磁选效率；③、磁铁矿粉的质量；④、循环水的浓度。
孤形筛和脱介筛的选型必须与旋流器的产品结构和处理量相匹配，产品在通过筛子时必须保证将70%以上的介质脱掉，最大限度地保证合格介质在系统中短路循环，影响选煤最终产品带介量的因素，除筛上物料的厚度外，喷水的质量和压力也非常重要，选煤最终产品带介质主要指末煤，这里就需要末煤离心机起作用了，影响脱介筛效率的主要是<3mm的物料，如果这部分物料不进入主旋流器系统，则脱介筛筛缝就可以加大到3mm，不仅可以减少对筛子面积要求及设备投资，还可减少电耗，降低运转费用。
磁选机的磁选效率也是影响介耗的重要因素，据实践表明，煤用磁选机的场强平均应当在220mt，扫选区250mt，合格磁选机有效场强的稳定期应不少于8年。
重介质选煤厂的保证工艺设计合理，设备选型正确，介质质量合格，管理水平较高的前提下，正常工艺介质消耗应当在3kg/t原煤左右。
5、重介质旋流器的使用寿命
重介质旋流器的使用寿命主要取决于以下因素：①、旋流器的材质。旋流器的材质在我国曾经是制约重介质选煤厂发展的一个因素，如果频繁更换旋流器选煤厂就不能正常生产，现在非金属耐磨材料烧结刚玉已经成功用于重介质旋流器，在全国得到了大面积推广；②、旋流器的结构。重介质旋流器的使用寿命与其内部结构有很大关系。因此，在不改变旋流器结构的前提下按流体力学原理对其进行结构改造，在材质相同的情况下可以使其寿命得到很大提高。③矸石的性质和含量是影响旋流器使用寿命的重要因素，矸石越硬，含量越高对旋流器磨损越大，其寿命越短，旋流器的使用寿命只有在原煤煤质相同的情况下才有可比性。④、生产管理，生产管理是确保旋流器使用寿命的关键，因为旋流器内衬衬板脆性高，并且用胶直接粘在旋流器的内壁上，因此，要严格禁止金属异物和超限大物料进入旋流器防止冲击。
6、煤泥水问题
煤泥水处理问题一直是选煤厂头疼的问题，特别是重介质选煤厂，煤泥水处理不好，不但会损失大量的精煤泥，污染环境，而且会干扰整个重介系统，使之不能正常运行，因此，重介质选煤厂煤泥水系统设备处理量必须大于等于原煤煤泥量，同时要考虑重介系统次生煤泥问题。煤泥水处理系统运转正常，才能实现洗水闭路，使循环水接近清水，重介质悬浮液才能稳定，由此带来的是产品稳定，介耗低。
结论：重介旋流器分选工艺是一种先进、高效的选煤方法，技术日臻成熟，已具备了推广应用的条件。
不同类型的重介旋流器配以不同的工艺条件，具有不同的优点和弱点，故而适用范围也不尽相同，不存在固定通用的工艺模式，因此，在设计和生产应用中，宜根据被选原煤的煤质特征和对选后产品的质量要求，具体分析，区别对待，综合考虑，择优选用才是科学合理的设计思路。
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