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解析重介選煤工藝方面“三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題”

　　在解決了設(shè)備耐磨、介質(zhì)回收、工藝簡(jiǎn)化等問(wèn)題后，重介質(zhì)選煤以其分選效率高、對(duì)煤質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)低密度分選、操作方便和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，深受世界各產(chǎn)煤大國(guó)的重視。近年來(lái)，我國(guó)重介質(zhì)選煤技術(shù)在簡(jiǎn)化工藝系統(tǒng)、設(shè)備大型化、提高重介質(zhì)旋流器入料上限、降低有效分選下限以及生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制等方面取得了突破性成就。但到目前為止，選煤界在重介選煤工藝方面有三個(gè)問(wèn)題存在著較大爭(zhēng)論。

　　重介選煤脫泥與否

　　原煤在進(jìn)入重介質(zhì)旋流器之前一直有預(yù)先脫泥和不脫泥兩種工藝選擇，也是不同選煤工作者爭(zhēng)論的主要問(wèn)題之一。

　　支持預(yù)先脫泥的主要論點(diǎn)是：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)或總包項(xiàng)目，多數(shù)采用脫泥入選的方式。認(rèn)為雖然增加了脫泥篩環(huán)節(jié)，但是提高了旋流器入料的平均粒度，提高了分選精度；進(jìn)入旋流器的物料減少，旋流器型號(hào)減小、功耗降低；脫介篩型號(hào)減小，脫介效率提高；次生煤泥量減少，利于煤泥水處理；進(jìn)入重介質(zhì)系統(tǒng)的煤泥量少，可極大地減少分流量，進(jìn)而降低介耗。近10 年來(lái)這樣的選煤廠不勝枚舉，也是國(guó)外選煤理念在國(guó)內(nèi)得到認(rèn)可和迅速推廣的一種反映。

　　不脫泥觀點(diǎn)則認(rèn)為：重介質(zhì)旋流器分選下限可以低至0.2mm，而脫泥通常采用1.5mm、1mm、0.75mm幾種方式。以1.5mm脫泥為例，1.5～0.2mm部分在旋流器中也能得到有效分選，那么就沒(méi)有必要進(jìn)行脫泥處理。預(yù)先脫泥增加了不必要的工序，采用不脫泥流程可以簡(jiǎn)化工藝流程，降低投資成本。這一觀點(diǎn)對(duì)中國(guó)的選煤技術(shù)產(chǎn)生了重大的影響，采用原煤不脫泥重介質(zhì)旋流器技術(shù)的選煤廠大量存在，其典型代表是不脫泥三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)。

　　首先這兩種觀點(diǎn)均認(rèn)為重介質(zhì)旋流器是目前常用選煤技術(shù)中分選精度最高的，只是對(duì)于是否脫泥存在爭(zhēng)論。從重介質(zhì)旋流器的分選機(jī)理來(lái)看，其本質(zhì)是按照煤與矸石的密度不同而將兩者分離的過(guò)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對(duì)提高分選精度起著積極作用。因此，理想的分選方式是將原煤分級(jí)成許多很窄的粒級(jí)再分別分選，將粒度對(duì)按密度分選的影響忽略不計(jì)，可實(shí)現(xiàn)等λ分選，這也正是“分級(jí)入選”的由來(lái)。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，選前脫泥可以減小入料的粒度差異，在相同的分選條件下確實(shí)能夠減少粒度對(duì)分選的影響，進(jìn)而提高分選精度。

　　中國(guó)振動(dòng)機(jī)械網(wǎng)小編認(rèn)為，即使旋流器的分選下限可以達(dá)到0.2mm，但此時(shí)為了保證0.2mm附近的顆粒能夠得到有效分選，必然要通過(guò)增大旋流器的入料壓力來(lái)增大離心力，這樣會(huì)大大增加功耗和設(shè)備磨損。其次，這部分精煤因?yàn)榱６忍?xì)，很難與未得到有效分選的小于0.2mm物料分離，脫介也困難，經(jīng)常存在細(xì)泥污染的問(wèn)題，為了保證總精煤灰分，需要其他粒級(jí)“背灰”，進(jìn)而降低總精煤產(chǎn)率。第三，0.2 mm附近細(xì)粒級(jí)的分選精度要低于粗顆粒，Ep值約為0.1kg／L，接近其他的粗煤泥分選設(shè)備，如螺旋分選機(jī)、干擾床分選機(jī)等，而專門(mén)的粗煤泥分選設(shè)備又有運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)。第四，不能被旋流器有效分選的小于0.2mm部分也進(jìn)入到旋流器中，增加旋流器的負(fù)荷和介質(zhì)循環(huán)量。

　　不脫泥觀點(diǎn)認(rèn)為，煤泥的存在可以穩(wěn)定重介質(zhì)。研究表明，隨著介質(zhì)密度的升高，在同等固體體積濃度條件下，懸浮液中允許的煤泥含量最高值呈下降趨勢(shì)。有文獻(xiàn)給出了一組數(shù)據(jù)：當(dāng)固體體積濃度為30％(實(shí)際生產(chǎn)中一般不超過(guò)該值)，懸浮液密度為1.45g／cm3 時(shí)，煤泥含量最高可為48％ ，而懸浮液密度若增加0.01g／cm3 ，即達(dá)到1.46g g／cm3時(shí)，煤泥含量最高可為36％ ，急劇降低了12個(gè)百分點(diǎn)。當(dāng)懸浮液密度要求越高時(shí)，允許的煤泥含量就越低，實(shí)際生產(chǎn)中，分選密度調(diào)整0.1 g／cm3是常見(jiàn)的現(xiàn)象。在這種情況下，為了保證懸浮液中煤泥含量，就必須加大分流量，當(dāng)分流不能保證時(shí)，隨著煤泥積聚、懸浮液粘度增大，必然影響分選效果。增大分流使得磁選機(jī)負(fù)荷增大，介質(zhì)損耗加大。因此不脫泥時(shí)想利用煤泥來(lái)穩(wěn)定介質(zhì)并不能取得預(yù)想的效果，反而會(huì)因?yàn)槊耗嗵喑^(guò)介質(zhì)中允許的煤泥最高值帶來(lái)負(fù)面影響。另外，采取脫泥流程時(shí)，因?yàn)槊撃嘈室约按紊耗嗟拇嬖冢橘|(zhì)中也會(huì)有足夠的煤泥量，能保證介質(zhì)的穩(wěn)定性。支持不脫泥的另一個(gè)觀點(diǎn)是不脫泥減少了脫泥環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了工藝，可以降低投資。筆者認(rèn)為，不脫泥雖然省了脫泥篩，但是重介質(zhì)旋流器以及脫介篩、磁選機(jī)的數(shù)量型號(hào)都比脫泥流程的大；不脫泥節(jié)省粗煤泥分選設(shè)備，但同時(shí)也增加了0.2 mm的分級(jí)設(shè)備。因此，不脫泥流程不一定能夠降低投資。

　　任何工藝都是建立在有可選用設(shè)備的基礎(chǔ)之上的，采用脫泥流程是因?yàn)楹罄m(xù)設(shè)有粗煤泥分選環(huán)節(jié)，而目前粗煤泥分選設(shè)備已經(jīng)成熟，而且分選費(fèi)用很低，沒(méi)必要再利用重介質(zhì)旋流器來(lái)分選粗煤泥，而且脫泥后還有上述眾多益處，自然就成為一種合理的選擇。不脫泥流程是在粗煤泥分選設(shè)備不成熟的情況下出現(xiàn)的，為盡量發(fā)揮重介質(zhì)旋流器的功能，不脫泥入洗也是一大舉措，如果可以解決精煤0.2mm分級(jí)脫泥的問(wèn)題，目前的不脫泥工藝也會(huì)更加完善。如果存在一種高效的原煤0.2 mm分級(jí)設(shè)備，相信0.2mm脫泥，大于0.2mm重介質(zhì)旋流器分選，小于0.2mm浮選或不分選的工藝將會(huì)得到推崇。

　　通過(guò)以上對(duì)比分析得出，在目前的技術(shù)條件下選前脫泥可以提高分選精度、降低介耗，理論上更優(yōu)一些。不脫泥工藝若能解決0.2mm精煤脫除高灰細(xì)泥的問(wèn)題也將會(huì)更加完善。

　　兩段兩產(chǎn)品旋流器還是三產(chǎn)品旋流器工藝

　　當(dāng)分選焦煤、肥煤等煤種，需要生產(chǎn)中煤時(shí)，也存在采用兩段兩產(chǎn)品旋流器還是三產(chǎn)品旋流器的不同選擇。

　　支持使用兩段兩產(chǎn)品工藝的認(rèn)為：采用兩段兩產(chǎn)品旋流器，由于每一段的分選密度均可自動(dòng)調(diào)節(jié)，兩段均可保證最佳的分選效果；三產(chǎn)品旋流器的二段密度不能在線調(diào)節(jié)，影響分選精度；三產(chǎn)品旋流器的排矸能力受限，尤其不適合矸石含量大時(shí)使用；三產(chǎn)品旋流器為了保證二段正常分選，介質(zhì)循環(huán)量大，能耗大。

　　支持使用三產(chǎn)品旋流器工藝的認(rèn)為：三產(chǎn)品旋流器只需一套密度控制系統(tǒng)，用一種介質(zhì)就可生產(chǎn)三種產(chǎn)品，系統(tǒng)簡(jiǎn)單；認(rèn)為兩段兩產(chǎn)品旋流器需2臺(tái)旋流器、2臺(tái)入料泵、2套密度控制系統(tǒng)，還多一臺(tái)脫介篩，系統(tǒng)復(fù)雜、管理不便；三產(chǎn)品旋流器對(duì)介質(zhì)細(xì)度要求低，三產(chǎn)品旋流器的一段為圓筒形，對(duì)介質(zhì)的濃縮作用弱，而兩產(chǎn)品旋流器的錐段對(duì)介質(zhì)的濃縮作用非常強(qiáng)烈，在要求同等介質(zhì)密度的條件下，三產(chǎn)品旋流器要求的介質(zhì)粒度可以更粗。

　　從以上雙方的主要論點(diǎn)可以看出，三產(chǎn)品旋流器工藝主要是強(qiáng)調(diào)可以簡(jiǎn)化流程、系統(tǒng)簡(jiǎn)單方面，兩段兩產(chǎn)品工藝更強(qiáng)調(diào)煤質(zhì)適應(yīng)性和分選精度方面。至于介質(zhì)適應(yīng)性，目前一般質(zhì)量合格的磁鐵礦粉均可適應(yīng)，比較的意義不大。

　　小編認(rèn)為：三產(chǎn)品旋流器第二段的入料來(lái)自一段的底流，其入料壓力和密度與一段密切相關(guān)，很難得到有效控制，造成第二段旋流器的分選密度和壓力隨第一段密度的變化而變化，即使采取人為控制的方法，也不能保證旋流器二段分選的穩(wěn)定，從而影響分選精度；二段密度調(diào)節(jié)不能自動(dòng)完成，實(shí)際生產(chǎn)中一旦煤質(zhì)、入料量、矸石量等有變化，不能及時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)節(jié)；二段調(diào)節(jié)后引起二段入料的變化，進(jìn)而影響到一段的分選。從這個(gè)意義上講，即使三產(chǎn)品旋流器一段獨(dú)立的分選精度與兩產(chǎn)品旋流器相同，但因?yàn)槎蔚挠绊?，?shí)際分選精度也會(huì)受到影響。三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器由于結(jié)構(gòu)方面的原因，二段入料處截面較小，物料通過(guò)能力受限，二段直徑小，矸石排放能力也有限，通常情況下更適用于精煤產(chǎn)率高的情況，若中煤和矸石產(chǎn)率高，為提高排矸能力就需要選擇大型號(hào)的旋流器，一段的處理能力就會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)。而兩段兩產(chǎn)品旋流器的二段由于是獨(dú)立給料，其密度和壓力可自動(dòng)調(diào)節(jié)，兩段之間互不影響，分選穩(wěn)定性以及適用性更高。

　　對(duì)于工藝的選擇，只需考慮選擇一段精度和二段精度最高者。其他關(guān)于設(shè)備選型大小多少、投資多少的問(wèn)題，技術(shù)上沒(méi)有本質(zhì)不同。在運(yùn)行費(fèi)用方面，三產(chǎn)品旋流器流程能耗更高一些，兩段兩產(chǎn)品旋流器的設(shè)備數(shù)量更多些，二者差別不大。

　　關(guān)于一段精度高低問(wèn)題，二者都是重介質(zhì)旋流器，分選密度均是在線調(diào)節(jié)，理論上分選精度差別不大，但因兩段兩產(chǎn)品旋流器的兩段之間互不影響，實(shí)際應(yīng)用時(shí)分選精度應(yīng)該更高些。若實(shí)際生產(chǎn)時(shí)分選精度出現(xiàn)較大差異，說(shuō)明設(shè)備本身結(jié)構(gòu)參數(shù)以及運(yùn)行參數(shù)存在問(wèn)題，而不是工藝本身的問(wèn)題。

　　關(guān)于二段精度高低問(wèn)題，二產(chǎn)品旋流器由于其二段密度單獨(dú)配置、單獨(dú)調(diào)節(jié)，其分選精度以及穩(wěn)定性應(yīng)更高。

　　另外，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)重介質(zhì)懸浮液密度無(wú)法配置太高，一般只能達(dá)到1.8g/cm3 左右。因此對(duì)于需要更高密度分選的情況，三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器有其獨(dú)特的作用，因?yàn)橐欢蔚臐饪s作用，二段的分選密度可以比介質(zhì)密度高很多，即可以以較低的介質(zhì)密度實(shí)現(xiàn)較高的分選密度，可以實(shí)現(xiàn)高密度排矸。筆者認(rèn)為，這兩種方案都是成熟可靠的選煤流程，也有各自更適用的情況。

　　綜上所述，兩段兩產(chǎn)品工藝在兩段分選精度方面以及煤質(zhì)適應(yīng)性上都占有一定優(yōu)勢(shì)，三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器工藝則在系統(tǒng)簡(jiǎn)單性上存有優(yōu)勢(shì)，兩種流程各有自己的適應(yīng)性。對(duì)于難選煤、矸石含量大時(shí)更適合采用兩段兩產(chǎn)品工藝；對(duì)于易選煤、高密度分選時(shí)可采用三產(chǎn)品旋流器。在實(shí)際流程選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)等具體情況選擇最適合的工藝。

　　有壓給料和無(wú)壓入料孰優(yōu)孰劣

　　旋流器的入料方式到底是采用有壓入料還是無(wú)壓入料也有爭(zhēng)論。

　　支持無(wú)壓入料的認(rèn)為：無(wú)壓入料時(shí)物料直接進(jìn)入旋流器，之前與介質(zhì)懸浮液沒(méi)有接觸，不會(huì)產(chǎn)生浸泡、泥化，對(duì)易泥化煤質(zhì)更為有利；無(wú)壓入料時(shí)無(wú)需泵送，功耗低；有壓入料將物料與懸浮液混合再通過(guò)泵送入旋流器，物料需要在混料桶中經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的浸泡，且泵送時(shí)與葉輪、管道碰撞破碎產(chǎn)生次生煤泥，而無(wú)壓入料沒(méi)有這一環(huán)節(jié)，次生煤泥量少，對(duì)煤泥水處理系統(tǒng)有利。

　　支持有壓入料的認(rèn)為：無(wú)壓入料時(shí)，煤與介質(zhì)的潤(rùn)濕程度不如有壓入料；煤在進(jìn)入旋流器時(shí)的速度過(guò)低，靠介質(zhì)帶動(dòng)物料旋轉(zhuǎn)，必然會(huì)對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，不利于分選；有壓入料給料點(diǎn)低，可適用于狹小場(chǎng)地；有壓入料時(shí)介質(zhì)與煤的體積比為4：1或更低，而無(wú)壓入料時(shí)，介質(zhì)與煤的體積比為5：1或更高，雖然無(wú)壓入料煤不用泵送，但無(wú)壓入料泵輸送的介質(zhì)更多，泵的功率一般大于有壓入料。

　　小編認(rèn)為無(wú)壓入料注重減輕泥化、減少次生煤泥，有壓入料注重分選精度。實(shí)際生產(chǎn)中如果原煤易泥化，無(wú)壓入料更有優(yōu)勢(shì)。有壓入料時(shí)煤與介質(zhì)以相同的速度及方向旋流，而無(wú)壓入料時(shí)煤與介質(zhì)進(jìn)入旋流器的速度和角度均不一致，理論上無(wú)壓入料的流場(chǎng)更加紊亂。次生煤泥主要是在分選過(guò)程中由強(qiáng)烈的旋流造成的。因此，無(wú)壓入料處理易泥化原煤時(shí)有優(yōu)勢(shì)，對(duì)煤的破碎作用更??；有壓入料在場(chǎng)地限制時(shí)更有優(yōu)勢(shì)。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況選用最適合的工藝。