粗煤泥分選機(jī)css在中國(guó)選煤行業(yè)的應(yīng)用

粗煤泥分選機(jī)css在中國(guó)選煤行業(yè)的應(yīng)用

近年來(lái)，粗泥分離機(jī)leshauzhengyeetal在中國(guó)的煤炭選擇領(lǐng)域得到了逐步認(rèn)可和普及，主要體現(xiàn)在許多重介質(zhì)的選擇煤炭廠采用“新舊部分提取方法、先礦察頭旋轉(zhuǎn)流器和粗泥分離機(jī)聯(lián)合選擇”。葛泉礦選煤廠、張雙樓選煤廠、盤南公司選煤廠、西馬礦選煤廠、東浦礦選煤廠等穩(wěn)定使用厚泥分離機(jī)的單位，以及至少有20家施工或改造中使用該設(shè)備或技術(shù)的煤礦選擇站。1粗煤泥分級(jí)機(jī)粗煤泥分選機(jī)CSS在中國(guó)有很多不同的叫法,有的稱干擾床分選機(jī)TBS(TeeterBedSeparator),有的稱粗煤泥分選機(jī)CFS(CrossFlowSeparator),還有的稱逆流分級(jí)機(jī)RC等,但它們都有相同的分選機(jī)理,即利用在上升水流中具有相同密度、不同粒度或相同粒度、不同密度顆粒的沉降速度不同使微細(xì)顆粒群產(chǎn)生分離。這種設(shè)備能夠成功應(yīng)用于粗粒煤泥的洗選。1.1粒度對(duì)煤質(zhì)及分配的影響重介質(zhì)選煤技術(shù)的高精確性使其得到大面積推廣,然而困擾重介質(zhì)選煤的核心問題是入洗原煤是否要預(yù)先脫泥,這在中國(guó)選煤界已持續(xù)爭(zhēng)論多年。支持預(yù)先脫泥的是以國(guó)外設(shè)計(jì)公司為代表的一批企業(yè),其觀點(diǎn)非常鮮明:“預(yù)先脫泥有利于提高重介質(zhì)系統(tǒng)的分選效率”。因此,這些公司所承擔(dān)的選煤廠設(shè)計(jì)或總承包項(xiàng)目,在粗煤泥分選機(jī)應(yīng)用前后幾乎無(wú)一例外地采用了“原煤預(yù)先脫泥+螺旋分選機(jī)(粗煤泥分選機(jī))”工藝,這樣的選煤廠不勝枚舉,也是國(guó)外選煤理念在國(guó)內(nèi)的一種反映。國(guó)內(nèi)反對(duì)預(yù)先脫泥的人士認(rèn)為:“重介質(zhì)旋流器分選下限可以很低,預(yù)先脫泥增加了不必要的工序,煤泥在重介質(zhì)懸浮液中同時(shí)起到了穩(wěn)定劑的作用,預(yù)先脫泥沒有必要”。這一觀點(diǎn)對(duì)中國(guó)近幾年的選煤發(fā)展產(chǎn)生了較大的影響,“原煤不脫泥+重介質(zhì)選煤系統(tǒng)”大量存在。分析上述兩種觀點(diǎn),首先拋開浮選部分不予討論,單從物料分選的機(jī)理來(lái)看煤炭洗選,無(wú)論跳汰選煤還是重介質(zhì)選煤,其本質(zhì)都是按照煤與矸石的密度不同而將兩者分離的過程,一般而言,追求的是在滿足精煤質(zhì)量的前提下最大限度地提高精煤產(chǎn)率,即提高分選效率,而不管哪種工藝、哪種設(shè)備,粒度對(duì)按密度分選的影響是客觀存在的,最大限度地減小粒度的影響無(wú)疑對(duì)提高分選效率起著積極的促進(jìn)作用。因此,理想的分選方式應(yīng)當(dāng)是將待分選的原煤統(tǒng)一處理到一個(gè)很窄的粒度范圍內(nèi),將粒度對(duì)按密度分選的影響忽略不計(jì),這也正是“分級(jí)入選”的由來(lái)。以+0.3mm部分采用重介質(zhì)旋流器分選工藝為討論對(duì)象(假設(shè)-0.3mm粒級(jí)去浮選)。當(dāng)入洗上限為50mm時(shí),在一定介質(zhì)壓力和分選密度下,不同粒度級(jí)的分選效果是有區(qū)別的,一般情況下,分選效果隨粒度級(jí)別的減小而變差,依據(jù)不同煤質(zhì)情況和設(shè)備情況,差別還可能很大。某選煤廠采用不脫泥入選,三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器為主要分選設(shè)備,2008年該廠單機(jī)檢查結(jié)果為:+13mm、13～3mm、3～0.5mm部分一、二段Ep值分別為:0.027、0.029、0.058和0.041、0.042、0.122。其他時(shí)間的單機(jī)檢查甚至月綜合數(shù)據(jù)也都顯示了這一規(guī)律,即3～0.5mm部分的Ep值遠(yuǎn)高于+13mm部分。此時(shí),如果說(shuō)(大直徑)重介質(zhì)旋流器的分選下限(Ep值=0.1的粒度級(jí))達(dá)到了0.3mm甚至更低時(shí),必須要有足夠高的介質(zhì)壓力、足夠小的介質(zhì)粘度以及較低的處理量。因此,對(duì)于-3mm粒級(jí)的粗粒煤泥,客觀上有著單獨(dú)處理的需求,以減小對(duì)+3mm部分的影響、減小因兼顧粗細(xì)粒級(jí)分選效果而帶來(lái)的資源浪費(fèi)。大量的工業(yè)實(shí)踐表明,不預(yù)先脫泥的重介質(zhì)選煤系統(tǒng)一般比預(yù)先脫泥系統(tǒng)的介質(zhì)消耗要高,比較常見的入洗噸原煤介耗分別為+2.5kg/t和-1.8kg/t,當(dāng)然,也有其他個(gè)例。即使僅按0.7kg/t的差別來(lái)比較,年介質(zhì)消耗費(fèi)用的差距也很可觀。這主要是因?yàn)椴活A(yù)先脫泥情況下,一方面介質(zhì)中的煤泥含量需要通過分流不間斷地排出,以確保合格介質(zhì)中的固體體積濃度不超標(biāo),而分流量越大,磁選機(jī)負(fù)荷越大,介質(zhì)損失越大;另一方面在相同的噴水、脫介篩面積情況下,脫介篩篩上物料所含介質(zhì)量比預(yù)先脫泥的要大。更為重要的是,不預(yù)先脫泥時(shí),包括-0.5mm粒級(jí)煤泥在內(nèi)的所有原煤均要與介質(zhì)接觸,在脫介篩(包括之前的弧形篩)的分級(jí)粒度為0.5mm情況下,大量的-0.5mm煤泥重新經(jīng)弧形篩、脫介篩的合格介質(zhì)段返回介質(zhì)桶內(nèi),造成介質(zhì)粘度增大,而介質(zhì)粘度過大對(duì)原煤分選尤其是細(xì)粒煤分選是有害的,這樣勢(shì)必降低細(xì)粒級(jí)煤的分選效果,盡管分流在持續(xù),但由于原煤一直在更新,這種循環(huán)就會(huì)持續(xù)不斷地進(jìn)行下去,對(duì)分選效果的危害也就不會(huì)停止,尤其是原煤中原生煤泥含量較大或矸石易泥化時(shí)更是如此。另外,原煤不預(yù)先脫泥對(duì)脫介篩篩上物料中介質(zhì)的回收也不利,原因是篩上物料中介質(zhì)含量比預(yù)先脫泥要大,有的選煤廠為了減小這部分介質(zhì)損失,更是把脫介篩篩縫加大到0.75mm甚至1mm,殊不知,在減小了篩上產(chǎn)品帶介的同時(shí)也使煤泥在介質(zhì)系統(tǒng)的循環(huán)量增大,使介質(zhì)粘度增高,分選效果降低。所有的不利條件均來(lái)源于原煤的不預(yù)先脫泥,另外,不預(yù)先脫泥會(huì)使磁選機(jī)臺(tái)數(shù)增多、脫介篩面積增大、廠房體積增大、用電負(fù)荷增大等,因此,重介質(zhì)選煤最好采用原煤預(yù)先脫泥工藝。1.2螺旋選煤機(jī)的應(yīng)用很多學(xué)者都認(rèn)識(shí)到了原煤不預(yù)先脫泥的危害性,但過去對(duì)于脫除的煤泥沒有理想的分選設(shè)備。在粗煤泥分選機(jī)應(yīng)用于選煤廠之前,國(guó)外大多采用螺旋分選機(jī),這種設(shè)備也被國(guó)內(nèi)多家選煤廠引進(jìn),大多應(yīng)用在動(dòng)力煤選煤廠的系統(tǒng)中。試驗(yàn)研究了螺旋分選機(jī)對(duì)不同礦區(qū)的不同煤種、不同粒度級(jí)別煤炭的分選效果及適應(yīng)性,發(fā)現(xiàn)螺旋分選機(jī)在處理密度小于1.6g/cm3的煤時(shí),分選效果很差。國(guó)內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用也表明,很少有煉焦煤選煤廠采用螺旋分選機(jī)。CSS粗煤泥分選機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精確、分選效果優(yōu)良而使原煤預(yù)先脫泥成為可能,其最大的特性在于不用任何介質(zhì)和藥劑,只用循環(huán)水即可對(duì)煤泥進(jìn)行有效分選,它的成功運(yùn)行大幅度減少了進(jìn)入后續(xù)重介質(zhì)系統(tǒng)的煤泥量,一般可使重介質(zhì)系統(tǒng)處理量提高20%,介質(zhì)消耗降低40%,從而提高精煤產(chǎn)率,并可降低浮選處理量,穩(wěn)定介質(zhì)密度控制。2粗煤泥分質(zhì)機(jī)概述煉焦煤重介質(zhì)選煤廠成功應(yīng)用粗煤泥分選機(jī)的實(shí)例較多。以葛泉選煤廠為例,該廠分時(shí)段入洗無(wú)煙煤和煉焦煤生產(chǎn)高爐噴吹精煤和煉焦精煤,在1a多時(shí)間內(nèi),對(duì)于不同煤種、不同煤質(zhì)先后進(jìn)行了五次粗煤泥分選機(jī)的單機(jī)檢查。數(shù)據(jù)表明:對(duì)于3～0.3mm煉焦煤和無(wú)煙煤的洗選,粗煤泥分選機(jī)表現(xiàn)出了很好的適應(yīng)性,精煤灰分完全滿足實(shí)際需要,分選密度可隨意調(diào)整;根據(jù)入洗原煤性質(zhì)不同,尾礦灰分可達(dá)45%～75%;在入洗原煤可選性從易選到極難選變化時(shí),Ep值在0.10～0.12之間波動(dòng);介質(zhì)消耗由改造前的3kg/t原煤降低到1.6kg/t,選煤廠處理量由85t/h提高到117t/h左右,經(jīng)濟(jì)效益巨大。葛泉選煤廠采用的是預(yù)先脫泥工藝。改造前,脫下的煤泥返回混料桶,與脫泥篩篩上物一并進(jìn)入有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選。改造后,脫下的煤泥采用CSS單獨(dú)處理,僅脫泥篩篩上物進(jìn)入有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選。3分級(jí)旋流器+發(fā)煤泥過濾系統(tǒng)鑒于粗煤泥分選機(jī)的分選機(jī)理,-0.3mm的微細(xì)顆粒也會(huì)隨頂水到達(dá)溢流產(chǎn)品,這部分應(yīng)由浮選處理的物料應(yīng)在進(jìn)入粗煤泥分選機(jī)前盡量脫除?？刹捎梅旨?jí)旋流器或弧形篩進(jìn)行分級(jí),而應(yīng)以分級(jí)旋流器為首選,原因是分級(jí)旋流器在結(jié)構(gòu)參數(shù)一定的情況下,只要保證入料量波動(dòng)不大、壓力穩(wěn)定,即可確保不發(fā)生“跑粗”現(xiàn)象,而對(duì)于分級(jí)旋流器“底流夾細(xì)”部分,可在粗煤泥分選機(jī)后續(xù)的溢流精煤脫水、脫泥環(huán)節(jié)予以彌補(bǔ)。若采用弧形篩分級(jí),還需要考慮弧形篩篩板縫隙不均勻或者安裝不緊密帶來(lái)的跑粗問題,需要增加弧形篩篩下水循環(huán)系統(tǒng),這樣反而會(huì)增加細(xì)泥的積聚。推薦粗煤泥分選工藝流程見圖1。圖1所示流程中CSS粗煤泥分選機(jī)后續(xù)的精煤高頻篩也可根據(jù)實(shí)際情況采用煤泥離心機(jī),此時(shí)脫泥效果更佳,精煤質(zhì)量更有保證。4應(yīng)在使用粗煤泥分布機(jī)時(shí)考慮到這一點(diǎn)粗煤泥分選機(jī)不是萬(wàn)能的設(shè)備,也有其適應(yīng)性,在具體應(yīng)用過程中應(yīng)注意以下問題。4.1煤炭細(xì)粒煤調(diào)選系統(tǒng)設(shè)計(jì)預(yù)先脫泥工藝的目的是在重介質(zhì)分選前去掉原煤中-0.3mm粒級(jí),以減小介質(zhì)粘度。一般脫泥工藝采用脫泥篩,但脫泥篩都存在跑粗現(xiàn)象,而這部分粗粒煤不應(yīng)進(jìn)入浮選系統(tǒng)。另外,考慮到粗煤泥分選機(jī)對(duì)+0.3mm粒級(jí)的分選效率不如重介質(zhì)旋流器高。因此,預(yù)先脫泥粒度上限應(yīng)為1mm左右,根據(jù)實(shí)際原煤中原生煤泥含量及水分等條件,可適當(dāng)放寬或降低,以原煤中-0.5mm部分能脫除95%為設(shè)計(jì)原則。至于對(duì)原煤中-0.5mm煤泥大量脫除是否會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)穩(wěn)定性降低的問題,因?yàn)橄到y(tǒng)啟動(dòng)后介質(zhì)系統(tǒng)煤泥積聚的客觀屬性存在,所以可不予考慮。4.2溢流精煤種煤的脫泥工藝再脫泥是指脫除粗煤泥分選機(jī)入料及溢流精煤中-0.3mm部分,尤其對(duì)于溢流精煤而言,這部分是污染,脫除是必須的,并且需考慮采用弧形篩+煤泥離心機(jī)兩級(jí)脫泥,甚至在弧形篩前再增加分級(jí)旋流器構(gòu)成三級(jí)脫泥。4.3分段頂水條件影響粗煤泥選擇效果當(dāng)粗煤泥分選機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)一定時(shí),影響分選密度的因素主要包括入料性質(zhì)、排料和頂水。在某一時(shí)段內(nèi)入料性質(zhì)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),盡管排料控制直接影響分選體內(nèi)的密度,但頂水的穩(wěn)定與否仍是影響粗煤泥分選機(jī)分選效果的決定因素,原因在于頂水一般來(lái)源于循環(huán)水,而循環(huán)水的供應(yīng)對(duì)象不僅只是粗煤泥分選機(jī),上下游用水量的調(diào)節(jié)對(duì)粗煤泥分選機(jī)頂水的壓力和流量都會(huì)產(chǎn)生影響。即使為粗煤泥分選機(jī)單獨(dú)設(shè)置了獨(dú)立的泵送系統(tǒng),也可能會(huì)因?yàn)榇置耗喾诌x機(jī)頂水分配盤的噴水孔堵塞而影響頂水供應(yīng)情況的正確判斷。4.4粗煤泥分選機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)粗煤泥分選機(jī)的專家控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下功能:(1)頂水壓力自穩(wěn)定功能。頂水進(jìn)口前加裝精密壓力變送器(或流量計(jì))與快速氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥,二者信號(hào)送入可編程序控制器,利用PID調(diào)節(jié)器結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)基于給定壓力(或流量)的頂水進(jìn)水閥門的自動(dòng)調(diào)節(jié),使頂水壓力自平衡。(2)密度自動(dòng)穩(wěn)定功能。一個(gè)PID控制回路是很難應(yīng)對(duì)所有物料性質(zhì)變化的,粗煤泥分選機(jī)需采用“PID調(diào)節(jié)器加專家經(jīng)驗(yàn)”的綜合控制策略,通過探測(cè)床層內(nèi)物料密度,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)排料閥的開度,密度波動(dòng)范圍需達(dá)到給定值的±0.005g/cm3,以保證分選效果。(3)綜合控制功能。CSS粗煤泥分選機(jī)配備的專家控制系統(tǒng)應(yīng)能夠根據(jù)前后設(shè)備開停情況、頂水壓力情況、分選室內(nèi)密度變化情況等進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)與提示,或與遠(yuǎn)程控制室進(jìn)行通訊。系統(tǒng)加電情況下應(yīng)默認(rèn)為自動(dòng)控制狀態(tài),無(wú)需人工干預(yù)。同時(shí),檢測(cè)元件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器、顯示屏需全部采用經(jīng)過大量實(shí)踐檢驗(yàn)的進(jìn)口設(shè)備,以確保控制的精確性。4.5來(lái)料量的影響配備了專家控制系統(tǒng)的粗煤泥分選機(jī)在系統(tǒng)啟動(dòng)后可根據(jù)入料量自行調(diào)節(jié)。當(dāng)來(lái)料量減小時(shí),處于穩(wěn)定狀態(tài)的分選體內(nèi)的物料會(huì)保持其穩(wěn)定性,不會(huì)因來(lái)料量的降低而損失;當(dāng)來(lái)料量增大時(shí),排料閥會(huì)適時(shí)打開或增大,溢流量也會(huì)隨之增大,因此,粗煤泥分選機(jī)的選型要偏大一些。選型偏大后可以兼顧入洗原煤中-1