高精度三产品重介旋流器在燕家河选煤厂的应用

许慧林，程 开，王占富，程会朝，李红旗，高 航，刘钢枪，史英祥，卫中宽

(中煤(天津)地下工程智能研究院有限公司，天津 300100)

1 燕家河选煤厂简介

燕家河选煤厂位于陕西省咸阳市旬邑县，是一座年入洗能力300 万t的矿井型动力煤选煤厂。选煤工艺为200～50 mm 块煤经TDS干选机排矸或重介浅槽排矸，50 mm以下末煤进入三产品重介旋流器分选，煤泥水采用二段浮选工艺，浮选精煤采用加压过滤机脱水回收，煤泥浓缩压滤回收。

燕家河选煤厂在生产过程中，每年要排放出几十万吨煤泥和煤矸石，需要占用大量土地，为了节约能源，减少对环境的污染和破坏，选煤厂投资建成了现代化的煤矸石制砖厂，将生产过程中的废弃物——煤泥和煤矸石作为制砖原料加以利用。

2 传统三产品重介旋流器存在的问题及原因分析

2.1 存在的问题

选煤厂原煤经过传统三产品重介旋流器分选，生产出精煤、中煤、矸石3种产品。由于矿井生产出原煤质量不稳定，当中煤和矸石产品比例变化太大时，就会出现中煤带矸石或者矸石带中煤现象。

煤泥和煤矸石制砖一般要求原料的发热量为2.090 MJ/kg以下，发热量过高将给制砖生产(尤其是焙烧)带来困难。燕家河选煤厂在生产过程中，采用传统三产品重介旋流器分选，偶尔会出现矸石带煤现象，矸石发热量过高，无法满足作为制砖原料的要求。

2.2 原因分析

传统三产品重介旋流器(无压)外形图如图1所示，控制系统如图2所示。它是以磁铁矿粉作为介质，在离心力的作用下实现精煤、中煤、矸石分离，一般由两段旋流器串联而成，第一段外形为圆筒形，第二段外形为圆锥形。第一段底流口排出的中煤和矸石，经过一二段的连通管进入第二段，中煤从旋流器二段溢流口排出，矸石在离心力作用下经二段底流口排出。

图1 传统三产品重介旋流器(无压)外形

图2 传统三产品重介旋流器(无压)控制系统

传统三产品重介旋流器二段密度是经一段旋流器分选后流入二段的。密度不可以调整，煤质变化时容易产生中煤带矸石或者矸石带煤问题。传统三产品重介旋流器二段密度在线调节是困扰重介选煤生产的难题，目前国内选煤厂多采用调整结构参数解决二段密度调节问题。调整结构参数一般包括：二段锥体角度、二段底流口大小、二段溢流管的插入深度。但是，调整结构参数一般必须在停车状态下完成，往往造成调节滞后，煤质变化时不能及时调整。

3 可在线调整二段分选密度的高精度三产品重介旋流器

为了减少矸石带煤量，降低矸石发热量，选煤厂选用了1台中煤天津设计公司研发的ZGX1300/920-W高精度三产品重介旋流器(无压)的二段部分。高精度三产品重介旋流器(无压)外形图如图3所示，控制系统如图4所示。

图3 高精度三产品重介旋流器(无压)外形

图4 高精度三产品重介旋流器(无压)控制系统

高精度三产品重介旋流器相较传统三产品重介旋流器，通过在二段旋流器筒体上增设1个供介口，将来自中煤、矸石脱介筛的合格介质引入，形成1个小的二段供介内循环系统，来解决传统三产品重介旋流器二段密度在线调节问题，通过调整中煤筛下分流阀和矸石筛下分流阀开度，调整二段介质密度。

4 高精度三产品重介旋流器控制系统的主要功能

(1)监测旋流器一段入料密度、压力、磁性物含量。

(2)监测旋流器二段入料密度、压力。

(3)监测旋流器一段和二段入料合格介质桶液位。

(4)自动调整旋流器一段和二段分选压力，而且二段分选压力随一段分选压力变化而变化。

(5)通过控制旋流器一段加介泵和加介阀、一段合格介质桶补水阀(桶上补水和合格介质泵入口补水)、精煤筛下分流阀，控制旋流器一段入料密度。

(6)通过调整中煤脱介筛下分流阀和矸石脱介筛下分流阀，控制旋流器二段入料密度。

(7)通过调整精煤脱筛下分流阀，控制一段合格介质桶内磁性物含量。

(8)控制旋流器一段合格介质泵启停和频率、鼓风阀开关。

(9)控制旋流器二段合格介质泵启停和频率、二段合格介质桶上搅拌电机启停、二段合格介质桶放料阀门打开和关闭。

(10)二段合格介质泵出口压力大于旋流器二段压力，控制系统自动打开二段旋流器入料气动阀门；二段合格介质泵出口压力比旋流器二段压力低0.04 MPa，控制系统自动关闭二段旋流器入料气动阀门，防止二段旋流器中的物料回流到二段合格介质泵，堵塞二段合格介质泵出口管路。

5 现场调试过程中遇到的问题和解决办法

(1)二段密控合格介质桶体积太大，桶内介质密度高、沉淀速度快。二段介质桶的溢流大部分都是水，导致二段介质桶内密度越来越高；一段介质桶内加介后，介质通过旋流器最终都滞留在二段介质桶内了，旋流器一段介质密度无法提高。

解决办法：① 减小二段合格介质桶的体积；② 增大二段合格介质泵频率，增大介质循环量；③ 二段合格介质桶增加1台搅拌电机；④ 二段合格介质泵出口管路增加1根返回到二段合介桶的回流管。

(2)增大二段合格介质泵的频率到50 HZ后，精煤筛上出现矸石。增大二段合格介质泵的频率后，精煤筛上出现矸石。分析原因是二段旋流器内物料压力远大于一段旋流器内物料压力，阻碍了一段旋流器内物料进入二段旋流器，破坏了旋流器内的物料分选。

解决办法：① 二段合格介质泵出口管路增加1根到二段合格介质桶的回流管，回流管上安装阀门，通过调整阀门开度，控制二段合介泵的出口管路压力，使其和原来二段旋流器内的压力基本一致；② 调整二段合格介质泵的频率，控制二段合格介质泵的出口管路压力。

(3)矸石筛下分流阀损坏。二段密控的矸石筛下分流阀是电动阀门，在管路上垂直向下安装。矸石密度高，在管内沉淀，关阀门时，阀门无法关到位，矸石分流阀一直关闭，阀门驱动机构过扭矩保护未起作用，导致阀门损坏。

解决办法：阀门水平安装(也可以设计成分流箱)。

6 高精度三产品重介旋流器的使用效果

高精度三产品重介旋流器自2021年9月在燕家河煤矿选煤厂投入使用，生产应用表明：中煤产品和矸石产品指标得到有效保证，矸石带煤量明显降低。传统三产品重介旋流器和高精度三产品重介旋流器使用效果对比见表1、表2。

表1 传统三产品重介旋流器使用效果

表2 高精度三产品重介旋流器使用效果

7 结 语

高精度三产品重介旋流器实现了旋流器一段和二段入料密度和压力的在线调整，解决了传统三产品重介旋流器矸石带煤和中煤带矸石的问题，提高了三产品重介旋流器的产品指标，提高了选煤厂的经济效益，无需更换旋流器二段底流口，降低了工人劳动强度，促进了选煤厂自动化和智能化的发展。