納林河選煤廠調(diào)試階段降低介耗的改造實(shí)踐

劉大偉，榮令坤，王建忠

(1.烏審旗蒙大礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017307；2. 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 礦業(yè)與煤炭學(xué)院， 內(nèi)蒙古 包頭 014010)

納林河選煤廠調(diào)試階段降低介耗的改造實(shí)踐

劉大偉1，榮令坤2，王建忠2

(1.烏審旗蒙大礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017307；2. 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 礦業(yè)與煤炭學(xué)院， 內(nèi)蒙古 包頭 014010)

為了解決納林河選煤廠在調(diào)試初期介質(zhì)消耗量較大的問題，從生產(chǎn)技術(shù)管理、選煤廠設(shè)計(jì)和工藝設(shè)備選型等方面進(jìn)行了總結(jié)，并針對(duì)各因素對(duì)介質(zhì)消耗的影響進(jìn)行了分析，確定了選煤廠工藝系統(tǒng)及生產(chǎn)現(xiàn)場管理優(yōu)化的改造方案。優(yōu)化改造后，選煤廠有效控制了介質(zhì)消耗，減小了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，并為該廠后期的穩(wěn)定運(yùn)行、高效節(jié)能奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

選煤廠；生產(chǎn)調(diào)試；介耗；優(yōu)化提升

納林河選煤廠始建于2011年，是一座設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為10.0 Mt/a的現(xiàn)代化礦井型選煤廠，采用13～200 mm粒級(jí)塊煤淺槽重介分選，<13 mm粒級(jí)末煤不入選，煤泥采用板框及加壓過濾機(jī)的聯(lián)合回收工藝。選煤廠于2014年3月底進(jìn)入帶煤調(diào)試階段，5月正式生產(chǎn)運(yùn)營，主要入選納林河二號(hào)礦井原煤，產(chǎn)品主要供給周邊化工廠作為原料和燃料用煤。

采用重介質(zhì)分選工藝的選煤廠，介質(zhì)大多選用磁鐵礦粉，而磁鐵礦粉市場價(jià)格相對(duì)較高，介質(zhì)損耗是影響選煤廠運(yùn)行成本的一個(gè)重要因素[1]。因此，降低介質(zhì)消耗、減小生產(chǎn)成本是選煤廠初期調(diào)試及后期運(yùn)行的一個(gè)重要任務(wù)。納林河選煤廠生產(chǎn)調(diào)試階段，存在設(shè)計(jì)與現(xiàn)場實(shí)際的偏差、設(shè)備安裝調(diào)試不到位、系統(tǒng)相對(duì)不穩(wěn)定等問題，導(dǎo)致了介質(zhì)消耗量達(dá)到了1.26 kg/t，同時(shí)，介耗控制不穩(wěn)定造成了重介懸浮液密度不穩(wěn)定、產(chǎn)品灰分波動(dòng)較大、生產(chǎn)系統(tǒng)不正常、運(yùn)行成本過高等問題，這些問題直接影響了選煤廠的正常調(diào)試生產(chǎn)。因此針對(duì)介質(zhì)消耗較高的現(xiàn)象，及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化提升，解決介質(zhì)消耗較高帶來的一系列問題，是新建選煤廠調(diào)試，盡快投入正式運(yùn)營的關(guān)鍵所在。

1 存在問題及分析

1.1 生產(chǎn)技術(shù)管理

選煤廠介質(zhì)損耗主要包括技術(shù)損耗和管理損耗[2,3]，納林河選煤廠在降低介質(zhì)損耗實(shí)踐中從生產(chǎn)技術(shù)管理逐一查找問題，生產(chǎn)技術(shù)管理方面存在問題如下。

1.1.1 介質(zhì)質(zhì)量不合格

重介質(zhì)分選大多選用磁鐵礦粉作為介質(zhì)，但由于選煤廠未對(duì)入廠磁鐵礦粉進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量管控，經(jīng)過試驗(yàn)測算，該廠選用的磁鐵礦粉水分含量平均為14.50%，磁性物含量平均為76%，不滿足MT/T 1017—2007《選煤用磁鐵礦粉》中規(guī)定的外在水分<8%、磁性物含量>95%的要求[4,5]。因此，在穩(wěn)定合格介質(zhì)過程中需要加入的磁鐵礦粉量增加，造成了磁選機(jī)回收效率下降，選煤廠介質(zhì)消耗量較高。

1.1.2 原煤分級(jí)效果差

納林河選煤廠采用13～200 mm粒級(jí)塊煤重介質(zhì)淺槽分選，<13 mm粒級(jí)末煤不入洗的洗選工藝，該廠洗選工藝如圖1所示。

圖1 納林河選煤廠洗選工藝示意圖

由于礦井工作面處于試生產(chǎn)階段，原煤外在水分平均為9.86%，處于難篩階段，同時(shí)綜采工作面頂、底板為砂質(zhì)泥巖，這些都給原煤分級(jí)作業(yè)帶來很大困難。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算可知原煤平均篩分效率不足45%，由于篩孔堵塞，部分時(shí)間段篩分效率更是降到30%以下。大量<13 mm粒級(jí)末煤進(jìn)入重介洗選系統(tǒng)，造成預(yù)濕脫泥篩篩分效率下降為58%，細(xì)小顆粒進(jìn)入洗選系統(tǒng)，超過了重介質(zhì)懸浮液所能承受煤泥含量的最大值，破壞了洗選系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了磁選機(jī)回收效率，尾礦帶介嚴(yán)重，增加了介質(zhì)消耗[5]。此外，由于大量<13 mm粒級(jí)末煤進(jìn)入脫介系統(tǒng)，脫介篩物料量增加，導(dǎo)致脫介效果不徹底，介質(zhì)損耗增加。

1.1.3 脫介篩脫介效果差

選煤廠采用傳統(tǒng)脫介篩篩上噴水的方式進(jìn)行脫介，該脫介方式需要保證脫介噴水在一定的合理范圍內(nèi)，若噴水量較大，磁選機(jī)回收效率下降，影響介質(zhì)二次回收利用，產(chǎn)品煤水分增加，影響產(chǎn)品煤煤質(zhì)；若噴水量較小，選煤產(chǎn)品脫介不徹底，介質(zhì)隨產(chǎn)品流失，介耗增加。由于要求產(chǎn)品煤水分≤10%，因此選煤廠在洗精煤脫介噴水時(shí)減小了噴水量，造成洗精煤脫介不徹底，部分介質(zhì)隨洗精煤進(jìn)入產(chǎn)品系統(tǒng)，增加了介質(zhì)消耗。

此外，通過生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，洗精煤脫介篩及矸石脫介篩脫介噴水管噴嘴孔徑較小，脫介水經(jīng)過較細(xì)的噴嘴孔到達(dá)擋板時(shí)未能形成水幕，而是形成了水霧，減小了脫介水對(duì)物料的沖刷力度，脫介效果變差。

1.1.4 現(xiàn)場跑、冒、滴、漏現(xiàn)象嚴(yán)重

現(xiàn)場質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化施工不合格，且監(jiān)督管理措施不完善，現(xiàn)場檢查不仔細(xì)，檢修工作不到位，造成了生產(chǎn)現(xiàn)場多處管道、溜槽存在跑、冒、滴、漏的現(xiàn)象，介質(zhì)流失嚴(yán)重，介質(zhì)消耗量增加。

1.1.5 單位時(shí)間處理量達(dá)不到設(shè)計(jì)能力

由于選煤廠處于調(diào)試階段，部分設(shè)備參數(shù)設(shè)定存在一定偏差，局部系統(tǒng)工藝需要優(yōu)化等原因，生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)故障停車現(xiàn)象，造成選煤廠無法按設(shè)計(jì)能力長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。局部系統(tǒng)或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，為保證介質(zhì)系統(tǒng)穩(wěn)定性，通常介質(zhì)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，而介質(zhì)系統(tǒng)的長時(shí)間運(yùn)行，提高了單位入選原煤量的平均介耗。

1.2 設(shè)計(jì)與設(shè)備

選煤廠洗精煤介質(zhì)回收系統(tǒng)是由固定篩、分流箱、洗精煤脫介篩、磁選機(jī)等設(shè)備組成。淺槽溢流先通過固定篩脫介，篩下物通過分流箱分流后，一部分回到合介桶作為合格介質(zhì)供系統(tǒng)循環(huán)使用，余下部分進(jìn)入磁選機(jī)回收。篩上物進(jìn)入洗精煤脫介篩，經(jīng)過洗精煤脫介篩后物料被分為合格介質(zhì)、稀介質(zhì)及洗精煤三種，合格介質(zhì)進(jìn)入合介桶隨系統(tǒng)循環(huán)、稀介質(zhì)通過四臺(tái)磁選機(jī)進(jìn)行回收利用、洗精煤進(jìn)入產(chǎn)品系統(tǒng)，磁選精礦進(jìn)入合介系統(tǒng)、磁選尾礦進(jìn)入磁尾桶，并供給生產(chǎn)系統(tǒng)脫泥使用。洗精煤介質(zhì)回收系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

圖2 洗精煤介質(zhì)回收系統(tǒng)示意圖Fig.2 Block diagram of the clean coal medium recovery system

1.2.1 固定篩安裝傾角

選煤廠介質(zhì)回收系統(tǒng)中固定篩脫介是回收合格介質(zhì)的第一道重要工序，固定篩脫介效果的好壞直接影響著合介系統(tǒng)的穩(wěn)定性，合格介質(zhì)分離出來后通過分流箱分流進(jìn)入合介桶進(jìn)行循環(huán)使用，原設(shè)計(jì)安裝時(shí)固定篩與水平面夾角為23°，此傾角造成淺槽溢流通過固定篩時(shí)流速較大，物料在固定篩上的停留時(shí)間較短，固定篩的脫介效果較差。在調(diào)試初期，固定篩只能卸除不到50%的重介懸浮液，精煤脫介篩的工作負(fù)荷較大，導(dǎo)致合介串流到稀介段，增加了磁選機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，影響了整個(gè)洗精煤介質(zhì)回收系統(tǒng)，造成介質(zhì)回收系統(tǒng)過負(fù)荷運(yùn)行。

1.2.2 脫介篩篩孔選型

淺槽溢流經(jīng)過固定篩后進(jìn)入洗精煤脫介篩進(jìn)行脫介，淺槽底流直接進(jìn)入矸石脫介篩進(jìn)行脫介，脫介篩全部采用2 mm篩縫的聚氨酯篩板。由于入洗原煤中含有大量煤及矸石細(xì)小顆粒，造成物料在經(jīng)過脫介篩脫介時(shí)部分細(xì)小顆粒隨重介懸浮液進(jìn)入介質(zhì)系統(tǒng)，進(jìn)入合格介質(zhì)段的細(xì)小顆粒作為合格介質(zhì)的一部分隨生產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)使用，由于合格介質(zhì)中摻雜了密度較低、粒度不穩(wěn)定的煤及矸石細(xì)小顆粒，使得合介系統(tǒng)出現(xiàn)波動(dòng)，影響了正常生產(chǎn)，提高了介質(zhì)消耗。稀介段的細(xì)小顆粒隨稀介進(jìn)入磁選機(jī)進(jìn)行凈化回收，由于磁選機(jī)入料中非磁性細(xì)小顆粒的增加，加重了磁選機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，降低了磁選機(jī)的回收效率，提高了介質(zhì)消耗[6,7]。

1.2.3 磁選機(jī)排料端

介質(zhì)凈化回收系統(tǒng)磁選工藝采用四臺(tái)磁選機(jī)進(jìn)行磁選，磁選精礦進(jìn)入合格介質(zhì)系統(tǒng)循環(huán)使用，磁選尾礦進(jìn)入磁尾桶作為入洗前原煤脫泥噴水使用。磁選機(jī)選用藝?yán)鸋MDA-7型磁選機(jī)，卸料采用桶壁外加卸料板的方式。

經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際測量，磁選機(jī)排料端磁系位置大約高出精礦排料堰約80 mm，超出了正常范圍，造成磁選精礦卸料不徹底，磁選機(jī)回收率降低，介質(zhì)損耗增大等問題。若卸料板與滾桶壁間隙過小，則桶壁磨損速度加快，更換磁選機(jī)滾筒桶壁的人力物力增加，生產(chǎn)成本也隨著提高；若卸料板與滾桶壁間隙過大，則磁選精礦不能全部卸料，物料粘附在桶壁上，影響磁選機(jī)磁選效果，造成了介質(zhì)浪費(fèi)。選煤廠為保護(hù)磁選機(jī)滾筒壁不受卸料板磨損，調(diào)大了桶壁與卸料板的間隙，導(dǎo)致磁選精礦不能全部卸料，增大了介質(zhì)損耗。經(jīng)對(duì)磁選機(jī)溢流進(jìn)行采樣化驗(yàn)分析可知磁選尾礦中磁性物含量高達(dá)0.96g/L，磁選尾礦帶介量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常允許范圍。

2 優(yōu)化改造方案

2.1 技術(shù)管理提升方案

(1)嚴(yán)把入廠介質(zhì)質(zhì)量關(guān)，確保所用介質(zhì)質(zhì)量達(dá)標(biāo)。制定嚴(yán)格的入廠介質(zhì)監(jiān)督檢測制度，對(duì)每批次入廠介質(zhì)進(jìn)行磁性物含量、過網(wǎng)率等指標(biāo)的檢測化驗(yàn)，確保入廠介質(zhì)質(zhì)量滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不合格的介質(zhì)堅(jiān)決拒收。通過選煤廠調(diào)試初期現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析得出，在其他條件不變的情況下，當(dāng)介質(zhì)質(zhì)量提高時(shí)，選煤廠生產(chǎn)介耗明顯降低。不同介質(zhì)質(zhì)量下選煤廠介耗數(shù)據(jù)見表1。

表1 不同介質(zhì)質(zhì)量下選煤廠介耗對(duì)比

(2)降低原煤外在水分，提高篩分效率，穩(wěn)定重介懸浮液系統(tǒng)。礦井首采面初期開采階段，原煤水分較高，嚴(yán)重影響了原煤篩分效率，大量原生煤泥進(jìn)入重介洗選系統(tǒng)，導(dǎo)致重介懸浮液系統(tǒng)極不穩(wěn)定，密度波動(dòng)頻繁，影響了整個(gè)重介質(zhì)回收系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)這種情況，選煤廠加強(qiáng)與礦井煤質(zhì)管理部門溝通協(xié)調(diào)，及時(shí)反饋礦井原煤煤質(zhì)，加強(qiáng)礦井原煤外在水分的管理，使原煤外在水分不斷降低、保持穩(wěn)定[8]。原煤外在水分與篩分效率的關(guān)系見表2。同時(shí)，選煤廠制定了各項(xiàng)制度和措施，如每2 h對(duì)原煤分級(jí)篩進(jìn)行一次清理，減少了原煤分級(jí)篩篩板的堵塞問題，增大了物料透篩率，提高了篩分效率。

表2 原煤外在水分與篩分效率表

(3)調(diào)整脫介篩噴水量和噴嘴角度，增強(qiáng)脫介篩脫介效率。增大噴水管噴嘴孔徑，使得脫介水在經(jīng)過噴嘴孔到達(dá)噴嘴擋板時(shí)可以形成有效水幕對(duì)物料進(jìn)行沖刷脫介，在保證洗精煤產(chǎn)品水分<10%的要求下，適當(dāng)增大脫介噴水量，在既滿足產(chǎn)品脫介的要求，又滿足產(chǎn)品水分不超出規(guī)定范圍，在脫介噴水量上找到一個(gè)均衡點(diǎn)。

(4)加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)管力度，嚴(yán)格治理跑、冒、滴、漏現(xiàn)象[8]。全廠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化施工過程制定了工期表，要求施工人員嚴(yán)格按施工要求進(jìn)行整改，選煤廠值班人員每天檢查施工進(jìn)度及施工質(zhì)量，確保在最短時(shí)間內(nèi)以最優(yōu)的質(zhì)量完成選煤廠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化施工，同時(shí)加強(qiáng)崗位人員的培訓(xùn)，提高崗位人員素質(zhì)，加大質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的考核力度，杜絕跑、冒、滴、漏現(xiàn)象的發(fā)生。

(5)合理組織生產(chǎn)，提高單位時(shí)間處理量。針對(duì)選煤廠處于調(diào)試階段的特殊性，增加了設(shè)備檢修維護(hù)的工作時(shí)間，減小了設(shè)備故障率，合理安排工藝改造施工次序，盡量做到集中檢修，集中改造，提高了選煤廠單位時(shí)間處理量，降低介質(zhì)消耗量。

2.2 設(shè)計(jì)與設(shè)備優(yōu)化措施

(1)調(diào)整固定篩角度，增加緩沖擋板，降低物料在通過固定篩時(shí)的流速[9-10]。根據(jù)固定篩安裝位置及廠房設(shè)計(jì)空間，將固定篩排料端的支撐架整體進(jìn)行了提高，減小了固定篩與水平面間的夾角，并在固定篩入料端增加了緩沖降速擋板，使淺槽溢流在進(jìn)入固定篩前先經(jīng)過擋板緩沖降速。改造完成后，淺槽溢流經(jīng)過固定篩時(shí)的流速有所降低，物料在固定篩上的停留時(shí)間有所延長，固定篩卸除重介懸浮液提高至75.5%，減小了介質(zhì)消耗量。

(2)更換脫介篩篩板，減小脫介篩篩孔，降低合格介質(zhì)中細(xì)小顆粒含量，提高介質(zhì)回收效果。入選原煤篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3，由表3可知，入選原煤粒度組成中<1 mm粒級(jí)產(chǎn)率為0.84%，<2 mm粒級(jí)產(chǎn)率為2.01%，即當(dāng)脫介篩篩孔由2 mm更換為1 mm時(shí)，篩下物中煤及矸石的細(xì)小顆粒理論降低量為1.17個(gè)百分點(diǎn)。將精煤脫介篩及矸石脫介篩篩板全部更換為孔徑為1 mm的聚氨酯篩板，更換后，提高了合介系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減輕了磁選機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，降低了介耗。

表3 入選原煤篩分試驗(yàn)表

(3)調(diào)整磁選機(jī)磁偏角及卸料擋板與桶壁間隙，增加卸料噴水?，F(xiàn)場調(diào)試中不同磁選機(jī)磁系排料端與排料堰高度差和磁選機(jī)尾礦中磁性物含量關(guān)系如圖3所示。

圖3 磁選機(jī)磁系排料端與排料堰高度差與磁選機(jī)尾礦中磁性物含量的關(guān)系

由圖3可知，降低磁選機(jī)排料端磁系位置與精礦排料堰的高度差，使其高度差在50 mm左右，可改善磁選精礦卸料效果，提高磁選機(jī)的回收率，降低介質(zhì)損耗。通過現(xiàn)場多次試驗(yàn)，確定了卸料擋板與桶壁間的最佳間隙值，保證了卸料擋板既不磨損磁選機(jī)滾筒壁，也能將桶壁上的大部分磁選精礦排至精礦槽。此措施僅提高了磁選精礦進(jìn)入精礦槽的比例，不能完全將粘附在桶壁上的物料排卸徹底，因此在磁選機(jī)上增加了卸料噴水，采用卸料擋板及卸料噴水相結(jié)合的方式對(duì)磁選精礦進(jìn)行卸料，大大減輕了磁選機(jī)滾桶壁粘附物料的情況，提高了介質(zhì)二次回收率，降低了介質(zhì)消耗。

經(jīng)過對(duì)磁選機(jī)一系列改造優(yōu)化，磁選尾礦中磁性物含量降低至0.17 g/L，有效解決了磁選機(jī)尾礦帶介的現(xiàn)象。

3 結(jié)語

納林河選煤廠從生產(chǎn)技術(shù)管理及設(shè)計(jì)與設(shè)備因素兩方面分析了介質(zhì)消耗較高的原因，通過減小固定篩角度、調(diào)整磁選機(jī)參數(shù)、嚴(yán)格控制入廠介質(zhì)質(zhì)量、加強(qiáng)現(xiàn)場管理等切實(shí)可行方法進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化提升，經(jīng)過改造后，介質(zhì)消耗量大幅度降低，經(jīng)濟(jì)效益可觀，節(jié)省了選煤廠運(yùn)行成本，為選煤廠穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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讀者對(duì)象：從事礦山安全、環(huán)保技術(shù)的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、干部，科研與設(shè)計(jì)人員，生產(chǎn)技術(shù)人員，院校師生，各級(jí)監(jiān)察機(jī)關(guān)、管理部門人員，以及相關(guān)設(shè)備、儀器等生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)管理干部和技術(shù)人員。

《礦業(yè)安全與環(huán)?！窞殡p月刊、國際標(biāo)準(zhǔn)大16開本、112頁，2017年定價(jià)18元/冊(cè)，全年6期共108元。本刊刊號(hào)為ISSN 1008-4495、CN 50-1062/TD，郵發(fā)代號(hào)78-35，歡迎廣大讀者到當(dāng)?shù)剜]局訂閱，也可隨時(shí)直接匯款到雜志社訂閱(郵局和銀行匯款請(qǐng)注明“訂刊款”字樣)。

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Optimum renovation of medium consumption made at Nalinhe Coal Preparation Plant during its commissioning period-method and practice

LIU Da-wei1, RONG Ling-kun2, WANG Jian-zhong2

(1. Wushen Banner Mengda Mining Co.，Ltd.，Erdos，Inner mongolia 017307，China;2. College of Mineral Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou，Inner Mongolia 014010，China)

The plant was found to operate with a considerably high medium consumption at its early commissioning stage. Following an investigation into the technical management, plant design principle and process equipment selection aspects, an analysis is made of the factors causing the high consumption of medium. Based on result of analysis, measures are taken for optimization of coal washing systems and operation management. The optimization work has led to effective control of medium consumption, reduction of operating cost and improvement of economic result, providing, therefore, a solid foundation for allowing the plant to operate in a stable, highly efficient and energy-saving manner.

coal preparation plant; plant commission; medium consumption; optimization and upgrading

1001-3571(2016)06-0071-05

TD942.7

B

2016-07-01

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.019

劉大偉(1986—)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，助理工程師，從事選煤廠管理工作。

E-mail:13451372327@163.com Tel:13451372327

劉大偉，榮令坤，王建坤. 納林河選煤廠調(diào)試階段降低介耗的改造實(shí)踐[J]. 選煤技術(shù)，2016(6)：71-75.