潘集选煤厂无压给料三产品重介质旋流器四项技术经济指标分析

丁光耀，吴大为，桂洋洋，倪恒球，冉瑞雄，耿 浩

(1.北京国华科技集团有限公司，北京 101300；2.淮河能源集团选煤分公司潘集选煤厂，安徽 淮南 232082；3.唐山国华科技国际工程有限公司，河北 唐山 063020)

重力选煤机械是选煤厂的核心设备，它的技术经济指标优劣决定了企业的经济效益好坏。选煤厂要达到智能化水平，就应该随时掌握重选设备的技术经济指标，并对工艺参数进行及时调整，以适应原料煤性质以及最终产品质量的变动。

1 现有工艺标准的局限性

现有的重选设备测试局限性主要有以下三个方面：

(1)虽然重选设备的工艺效果可以按GB/T 15715《煤用重选设备工艺性能评定方法》的要求进行单机测试试验，但试验要求的技术难度较大，工作量较为繁重，其所取得的工艺标准，只能反映测试试验时段的情况，不能全面代表选煤厂整个生产期间或其他某个时间段的指标。

(2)我国选煤厂常采用可能偏差和数量效率这两项指标来加以评定。重选设备是基于煤炭中各组分的密度差异而实现分选的，等于分配密度(实际分选密度)的煤炭进入轻产物或重产物的概率(即分配率)皆为50%，凡小于分选密度的组分，其密度越小者进入重产物的概率越小；凡大于分选密度的组分，其密度越大者进入重产物的概率越大，就此绘出分配曲线，对于重介质选煤设备，将分配曲线中同段的斜率称之为可能偏差。可能偏差越小就表征设备的分选精度越高，该指标仅仅代表具体某规格型号设备的工艺特性。从理论上讲，在操作参数相适应的条件下，无论哪个选煤厂，它们的可能偏差基本上都是相同的。所以可能偏差这项指标不能直接反映出选煤厂的技术经济指标。在选煤厂工程设计时，均采用可能偏差(分配率)对重介质选煤设备进行数质量流程计算。

(3)实际精煤产率与精煤灰分相同时，理论精煤产率的百分比值称之为数量效率，对于二段式跳汰机而言，只反映了第二段(精煤段)分选的技术经济指标，对于三产品重介质旋流器而言，只反映了第一段(精煤段)分选的技术经济指标，没有反映出矸石段的煤炭在矸石中损失的情况，也没反映出矸石污染中煤的情况，所以仅凭这项指标，不能全面地反映技术经济的全面情况。

2 快速浮沉试验

绝大多数选煤厂日常都要进行的快速浮沉试验(以下简称“快浮”)一般采用2个密度级，低密度级为1.40 kg/L或1.50 kg/L等，高密度级为1.80 kg/L。实现三级浮沉，即将原料煤和重选产物分离为轻、中、重三个部分。

快浮试验本来目的有二：一是指导重选设备的司机操作；二是用以作为企业内部考核及生产数据的积累。

近年来，炼焦煤选煤厂的精煤、中煤、矸石的快浮指标，渐渐成为上级主管部门与选煤厂之间、业主与营运承包方之间、建设工程甲乙方之间技术经济考核或结算的主要内容之一。事实上，选煤厂的重选产物的快浮指标，没有完整地反映出原料煤的可选性，更没有反映出精煤、中煤和矸石之间的比例以及精煤在中煤的损失、煤炭在矸石中的损失，所以不适合作为选煤厂的技术经济考核指标。

3 四项技术经济指标

四项技术经济指标是根据选煤厂常用的快浮试验数据取得的，该试验采用Bkg/L和1.80 kg/L 2个密度的氯化锌重液对大于0.5 mm粒级原料煤和大于0.5 mm粒级精煤、中煤、矸石进行试验。反映重力选煤设备精煤段(即跳汰机的第二段，三产品重介质旋流器的第一段)的指标是精煤带矸污染率CP矸和中煤带精损失率ML精，反映重力选煤设备矸石段(即跳汰机的第一段，重介质旋流器的第二段)的指标是中煤带矸污染率MP矸和矸石带煤损失率RL煤。在这四个指标中，凡小于Bkg/L密度级的物料称之为“精”，B的大小是每个选煤厂最接近理论分选密度的0.05整倍数，例如1.35、1.40、1.45、1.50、1.55、1.60 kg/L等等。凡小于1.80 kg/L密度级的物料称之为“煤”，凡大于1.80 kg/L密度级的物料称之为“矸”。

3.1 精煤带矸污染率CP矸

矸石灰分高，即使少量污染在精煤中，也会显著影响其质量，所以精煤带矸污染率CP矸是表征精煤质量的重要指标，其定义为精煤中大于1.80 kg/L密度级的矸石占原料煤中该密度级的百分比值，因为精煤中大于1.80 kg/L密度级的矸石灰分低于原料煤中该密度级的灰分，所以要做等灰分量的修正。其应用式为：

式(1)中：γ精为精煤产率，%；γ精>1.8为精煤中大于1.80 kg/L密度级产率，%；γ原>1.8为原料煤中大于1.80 kg/L密度级产率，%；A原>1.8为原料煤中大于1.80 kg/L密度级的灰分，%；A精>1.8为精煤中大于1.80 kg/L密度级的灰分，%。

3.2 中煤带精损失率ML精

提高选煤厂经济效益最主要的措施之一是尽可能减少精煤的损失，中煤带精损失率能定量的加以评定。其定义为损失到中煤里小于Bkg/L密度级的精煤占原料煤中该密度级的百分比值。因为中煤里小于Bkg/L密度级的精煤灰分高于原料煤中该密度的灰分，所以要做等可燃体的修正。其应用式为：

式(2)中：γ中为中煤产率，%；γ中

3.3 中煤带矸污染率MP矸

中煤带矸污染率是表征中煤质量的优劣的重要指标，其定义是污染到中煤里大于1.80 kg/L密度级的矸石占原料煤中该密度级的百分比值。因为中煤里大于1.80 kg/L密度级灰分低于原料煤中该密度级的灰分，所以要做等灰分量的修正。其应用式为：

式(3)中：γ中>1.8为中煤里大于1.80 kg/L密度级产率，%；A中>1.8为中煤里大于1.80 kg/L密度级灰分，%。

3.4 矸石带煤损失率RL煤

煤炭资源浪费在矸石中的指标是矸石带煤损失率，其定义是损失到矸石中小于1.80 kg/L密度级煤炭占原料煤中该密度级的百分比值。因为矸石里小于1.80 kg/L密度级的煤炭灰分高于原料煤中该密度级的灰分，所以要做等可燃体的修正。其应用式为：

式(4)中：γ矸为矸石产率，%；γ矸<1.8为矸石中小于1.80 kg/L密度级产率，%；γ原<1.8为原料煤中小于1.80 kg/L密度级产率，%；A原<1.8为原料煤中小于1.80 kg/L密度级的灰分，%；A矸<1.8为矸石中小于1.80 kg/L密度级的灰分，%。

4 重介质旋流器的四项技术经济指标

将潘集选煤厂的三产品重介质旋流器试验数据，模拟成快浮试验结果，求得四项技术经济指标并进行简要分析。

4.1 原料煤的可选性

潘集选煤厂为设计处理能力12.0 Mt/a的特大型选煤厂，该厂于2019年进行了3GDMC1500/1100AI型无压给料三产品重介质旋流器单机试验，50～0.5 mm粒级原料煤的密度组成见表1，可选性曲线如图1所示 。

表1 原料煤密度组成

图1 50～0.5 mm粒级原料煤可选性曲线

由表1、图1 可知：

(1)小于1.40 kg/L的精煤灰分为8.80%，产率为45.71%。它是原料煤中的主导密度级，在其中以1.30～1.35 kg/L密度级产率居多，占50～0.5mm粒级原料煤的1/4。

(2)当精煤灰分等于9.21%时，从β曲线读出精煤产率为48%，理论分选密度为1.408 kg/L。

(3)1.40～1.80 kg/L密度级产率为25.30%，灰分为26.87%，其中以灰分为18.11%的密度为1.40～1.45 kg/L的物料居多，排除沉矸石后δ±0.1含量为47%，属于极难选煤。

(4)大于1.80 kg/L密度级矸石产率高达28.97%，其中大于2.05 kg/L密度级占有比例在85%以上，灰分高达86.43%，这表明它是炭化程度甚低的高纯矸石。

4.2 重选产物产率计算

三产品重介质旋流器的精煤、中煤、矸石的密度组成见表2，将表2 中这11个密度级综合为小于1.40 kg/L、1.40～1.80 kg/L、大于1.80 kg/L 3个密度级(见表3)，以模拟快浮试验结果。根据表3数据，依照GB/T15715所列出的重选产物产率计算表，逐栏进行计算(见表4)。

表3 潘集选煤厂原料煤及重选产物三级密度组成

表4 重力选煤分选产物产率计算

矸石产率：γ矸=100.00-44.77-28.30=26.93%

以上3个数值与表2 中按11个密度级的计算的产率比较，见表5，其中中煤产率差值最大，为3.17个百分点，矸石产率的差值最小，仅为0.43个百分点。

表5 潘集选煤厂重选产物两种产率计算方法对比

选煤工作者曾经选取了均方差σ<1.4(临界值)的23份三产品重介质旋流器的检测数据，分别用多于9个密度级和3个密度级的方法进行产率计算，并将其结果汇总后作数理统计分析。分析表明二者之间没有显著性差异。笔者对潘集选煤厂重选产物产率的2种计算方所得结果再次得到验证。

这说明，对快浮试样从采样开始的全过程，只要严格遵照操作规程，完全可以求得准确的重选产物产率。

4.3 四项技术经济指标的计算和简要分析

4.3.1 第一段旋流器

由于精煤中大于1.80 kg/L密度级产率γ精>1.8=0，所以精煤带矸污染率CP矸=0。这表征每入选1 000 t大于0.5 mm粒级原料煤时，在其中的289.9 t的矸石丝毫没有污染到精煤中，从而保证了产品质量。

4.3.2 第二段旋流器

由此可看出，第二段旋流器既能分选出高质量的中煤，又能排弃高灰分纯矸石，其技术经济指标是很好的。

5 结 语

介绍了重选设备四项技术经济指标的定义、计算应用式、产率计算，以潘集选煤厂无压三产品重介质旋流器单机检测资料为案例，将其模拟为快浮数据，进行了四项技术经济指标计算和简要分析。

选煤厂实现智能化管理的重要任务之一是对重力选煤设备的各项技术经济指标实现及时有效的监控与调整。而现行的GB/T 15715有其局限性，一是单机检测需要耗费较多的人力、物力和时间，二是不能全面完整地反映重选设备精煤段、矸石段的技术经济指标。

四项技术经济指标，其中精煤带矸污染率CP矸和中煤带精损失率ML精可用于重选设备的精煤段，中煤带矸污染率MP矸和矸石带煤损失率RL精可用于重选设备的矸石段。这四项技术经济指标来自于选煤厂的快浮数据。只要严格遵守技术检查的各项操作规程，就能准确迅速获得指标。快浮操作简单，如果实现了自动化，更能丰富选煤厂智能化管理的内容。