选煤厂无压三产品重介旋流器工艺优化改造实践

流程，分析了原分选工艺存在的不足,研究并优化改造了分选设备及工艺参数。通过对分选工艺的优化改造，分

选出了高质量的三产品，简化了工艺流程，提高了分选效率，为太原选煤厂增加了经济效益。关键词：无压三产品重介旋流器；洗选系统；粒度；灰分；产率

中图分类号：TD94 文献标志码：A 文章编号:1007-4414(2019)06-0170-03Optimization and Reformation of Pressureless Three-Product Heavy Medium

Cyclone in Coal Preparation PlantNIU Yong(Taiyuan Coal Preparation Plant of Xishan Coal and Electricity Group Co., Ltd, Taiyuan Shanxi 030023, China)

Abstract: The original production process of Taiyuan Coal Preparation Plant has problems of low yield of clean coal and high

ash content. Thus in this paper, the principle and process flow of the separation process of three-product heavy medium cy­clone without pressure are expounded ； the shortcomings of the original sorting process are analyzed ； and the transformation e-

quipment and process parameters are also atudied and optimized. Through optimization and transformation of the sorting process

control, three high-quality products were sorted out, the process optimization was simplified, the process efficiency was im­proved ,and the efficiency of sorting was improved, which would increase the economic benefits for Taiyuan Coal PreparationPlant.Key words: pressureless three-product heavy medium cyclone ；washing system； particle size； ash content； yield0引言程:在压力作用下，煤泥形成悬浮液后按照一定的方

太原选煤厂原煤设计年处理能力为原煤4.50万 向被送入到旋流器圆筒内，随着滚筒旋转，悬浮液形

吨,采用选前脱泥重介质分选一粗煤泥分选一煤泥浮

成巨大的内外旋流,进而促使精煤、中煤、肝石三者分 选。其中50~1 mm物料粒级进入无压给料三产品重

离开来。若悬浮液密度、粒级、压力、流速、黏度等参

介旋流器进行分选o,l~0.25 mm物料粒级采用CSS

数未能控制好，则无法实现对原煤分选出高精度的三 粗煤泥分选机分选，小于0.25 mm物料粒级采用浮选

产品。分选工艺。根据经验,太原选煤厂无压三产品重介旋流器分

该厂主要洗选杜儿坪矿2扒8#煤层,2、8号煤层 选时，悬浮液因为离心力作用发生浓缩，此时悬浮液

煤质为中灰、特低硫、中等可选等，主要用作动力煤或

的密度会增大，说明在分选的时候悬浮液密度是大于 者气化煤。要求原煤经过选煤厂洗选以后成为精煤、

分选之前的密度，一般密度会高于分选前0.01-0.02

中煤、煤泥三种结构产品。在太原选煤厂三产品重介 g/cm‘左右。若悬浮液的密度处于1.3 ~ 1.5 g/cm3,

旋流器工艺改造前，将不脱泥、不分级混合状态产煤

为了确保分选质量，悬浮液中可以采用添加较多煤泥 直接给料于三产品重介旋流器,毛煤直接经动筛跳汰 和适量的磁铁矿粉，添加的煤泥含量要尽量控制在

机去除肝石。导致精煤产量低、灰分高，达不到客户

35%0但在实际生产中，悬浮液稳定性较高，但是其

需求;为此，采用无压三产品重介旋流器对重介质分

黏度较小,为此悬浮液的黏度不应过小或者过大，而

选系统进行技术改造，以达到提升分选效率和精煤产 应该控制在科学合理范围。量的目的。1.2改造前工艺流程介绍1工艺原理及存在问题太原选煤厂原生产工艺流程采用选前脱泥重介

1.1改造前工艺流程介绍质分选-粗煤泥分选-煤泥浮选。其中50~1 mm物

太原选煤厂无压三产品重介旋流器分选工艺流料粒级进入无压给料三产品重介旋流器进行分选，1收稿日期:2019-09-26作者简介：牛勇(1986-),男，山西太原人，工程师，硕士，主要从事选煤厂生产技术管理方面的工作。-170 ••机械研究与应用 • 2019年第6期（第32卷，总第1期）-0.25 mm物料粒级采用CSS粗煤泥分选机分选，小

煤矿机电厂三产品重介旋流器改造前的工艺流程如图1所示。于0.25 mm物料粒级采用浮选分选工艺。太原选煤1.3现有工艺存在不足随着杜儿坪矿开采煤层和煤质变化，造成配制的

悬浮液密度、黏度、流速、粒级以及稳定等参数产生较

在20%~40%,分选出三产品精准率高达96%左右。

但是自从杜儿坪矿开采8#煤层以来,原煤的粒级大

小、煤质密度、煤质含量均发生了变化，以68305工作

面来说，在1 mm级以下的原生煤泥含量达5.26%,5

大波动，严重影响太原选煤厂无压三产品重介旋流器

分选效果。因此,需要根据不同煤质和客户要求对无

~1 mm级原生煤泥含量达19.30%,0.05 mm级以下

压三产品重介旋流器分选工艺流程进行优化改

造⑷。原生煤泥仅占0.52%。在分选过程中，原煤煤泥含量 小、块煤多、原煤含水量少，造成悬浮液密度难以调 控，使旋流器入料口出现飘悬现象，造成原煤无法下

料而引起溢料状态，严重阻碍太原选煤厂无压三产品

无压三产品重介旋流器分选的是杜儿坪矿2#

煤，在1 mm级以下的原生煤泥含量达19.41%,5~1

mm级原生煤泥含量达16.%,此种情况分选工艺 良好,悬浮液密度较为稳定，可将煤泥含量控制

重介旋流器的正常运行⑵。杜儿坪矿62709工作面

和68305工作面原煤粒级大小变化情况见表1所列。表1原煤不同粒级大小煤泥含量颗粒大小/ mm62709工作面煤泥质量分数/%+6060 〜1515~819.608~55~116.19.301-0.37.560.3-0.05-0.054.255.2326.3513.1515.933.561.328.360.6568305工作面煤泥质量分数/%35.6218.573.522工艺优化改造2.1优化改造方案为了适应杜儿坪矿煤质变化，满足不同客户要

制在0.8 m3/mino在分选工艺流程中,增设密度自动

检测系统，设定分选密度为1.45 g/cn?, —旦检测到

悬浮液密度上升或者下降超过0.005 g/cn/时，密度 自动检测系统立即响应,命令三产品重介旋流器精煤

弧形筛下方位置的分流阀门立即开大,阀门中部的矩

求，太原选煤厂首先从分选工艺的设备本身进行改

造，增设半径为50 mm的合金钢管和电动阀门，阀门 控制与集中控制相连接,粒级为-1 mm的煤泥直接

形板闸呈开启状态，这就能够维持悬浮液密度的稳定 性和黏度的适宜性。若三产品重介旋流器被输送的

输送到原产品煤质介质桶装内，在介质泵站压力作用

下，强行打入三产品重介旋流器内，控制悬浮液煤泥

含量在30%-40%,太原选煤厂无压三产品重介旋流

是精煤泥时，只需把分选工艺中的开流度控制在

器改造后的工艺流程图如图2所示。改造采用的介质桶容量为150 n?,半径50 mm

35%-45%即可，介质桶液位将会降低,分选的煤泥容 积浓度变大，实现分选密度的均衡性⑶。2.2技改效果分析太原选煤厂无压三产品重介旋流器分选工艺调

的钢管长度为2.5 m,悬浮液在自重作用下的流速控

• 171 •煤矿机电2019年第6期（第32卷，总第1期） -机械研究与应用•控改造，其实就是对设备和分选参数进行改进和调 等参数发生变化,将会大幅降低分选产品质量和分选 控,重点要实现稳定、工艺简单、实用性强，有效

效果⑷。提高分选产品的质量。通过对工艺改造确保三

太原选煤厂对优化改造后的工艺进行了分选试

产品重介旋流器分选工艺稳定运行和完善，三产品重

验,试验表明通过改造后分选的产品质量和产率显著 介旋流器分选的介质为煤泥原料，而要分选出不同产 提高。太原选煤厂无压三产品分选工艺改造前后生

品,又与悬浮液密度、黏度等相关，若密度、黏度、压力

产率详见表2所列。表2无压三产品分选工艺改造前后生产率选能力500万t/a计算，则la可以多生产精煤7.65

密度/未改造前产率/%改造后产率/%万t,按杜儿坪矿精煤销售价格为520元/t,那么la (g • cm-3)精煤中煤煤肝石精煤中煤煤肝石-1.2087.567.561.3593.821.980就可以多盈利3978万元，显著提高了选煤厂的经济

1.20-1.907.6580.154.286.1886.714.53收益。综上可知,通过对选煤厂无压三产品重介旋流

+ 1.903.7212.23.53010.5095.45器分选工艺改造，不仅优化分选工艺流程，提高

生产效率,还为太原选煤厂带来了显著的社会与经济 太原选煤厂为了验证无压三产品重介旋流器分

效益⑷。选工艺改造前后的分选效果，对68305工作面原煤分 密度/ （g. cm'3）选的各个产物进行了统计分析,各个产物分选曲线详 见图3,图中£±0.1曲线表示重介悬浮液分选密度变 化，密度变化表示分选后的产品密度变化。从图3 C

看出，分选的产品与悬浮液密度和灰分有关,从而验

盼忙证了参数的正确性⑸。重介旋流器分选工艺调

畀烬

控改造前后分选产品结果对比情况见表3所列。表3重介旋流器分选工艺改造前后分选效果改造情况煤泥质量(精煤 +1.90#cm3)精煤回精煤数量灰分曲线 沉物曲线♦ g±0. 1曲线分数/%质量分数/%收率/%生产效率/%浮物曲线—密度曲线改造前0~182.56&5-69.2393.56改造后图3原煤在选煤厂三产品重介旋流器中的分选曲线38-45068.9~73.3598.35由上表可以看出，太原选煤厂通过对无压三产品 3结语重介旋流器分选工艺改造后，提高精煤产率和质

为提高精煤产率，太原选煤厂对无压三产品重介

量，精煤生产效率由原来的93.56%提高到了 9& 旋流器的结构、分选工艺流程进行了优化改造，并对35%,精煤回收率得到稳步提升。若按太原选煤厂洗

（下转第175页）•机械研究与应用 • 2019年第6期(第32卷，总第1期)煤矿机电更平稳，同时在节能降耗方面效果明显，为矿井的安

全提升提供了更加可靠的保障。参考文献：[1] 裴海龙.矿井提升机变频电控技术研究[J].煤炭科技,2018(2):

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5结语造与应用[J].山东煤炭科技,2015(7) ：85-86.[4] 王向阳，杨素梅,屈玉琴.石壕煤矿主井提升机全数字变频电控

在晋华宫矿副井提升机原有系统的基础上，针对

系统改造与实践[J].煤炭与化工,2015,38(2):96-98.其存在的诸多不足，引入了高压大功率四象限变频调

[5] 翟元军.彭庄煤矿主通风机高压变频技术应用[J].城市建设理

速装置进行改造,大大提高了提升机系统的集成化、

论研究,2015(9) =5662-5663.智能化和网络化程度，实现了提升机系统质的提升。

[6] 赵国飞.PLC及变频控制在煤矿立井提升机中的研究应用[J]. 系统采用互为主从的两套PLC控制系统，实现了对 科技与创新,2018(13):155-156.[7] 黄炳义，孟红秀,李立君.煤矿提升机电气控制系统的技术改造

电控系统运行状态和故障的实时监控,降低了系统的

[J].煤矿机械,2013,34(5) :198-199.故障发生率，提高了副斜井提升效率。另外控制柜占 [8]

黄奔宇，高俊岭,郭河志.基于PLC的提升机变频调速系统[J].

地面积大为减小、司机操作更方便、提升机运行

科技视界,2013(28):78-79.(上接第169页)由表1、2可知，采用模糊PID控制技术能够有效 平衡度分别由0.82%、19.3%、35%下降至0.41%、

控制刮板输送机的双机功率，对刮板输送机空载、 4.37%和20.69%,有效的改善了双机驱动的刮板输送 50%额定载荷和满载运行数据分析可知,双机不平衡

机运行现状，达到节能降耗的目的。度分别由 0.82% .19.3% .35%下降至 0.41%,4.37%和

20.69%,改造效果明显。此外,改造后的双机在不同 参考文献：启动时间间隔内不平衡度同样有所降低。[1] 高小强，杜福银,蔡爱国.变频驱动刮板输送机负载特性及调速

4结语的智能控制策略研究[J].矿山机械，2011, 39(11):12-16.本文以双机驱动时刮板输送机易出现驱动功率

[2]

邓奇根，张赛,刘明举.2006-2015年我国煤矿安全形势好转

原因分析及建议[J].煤炭工程,2016,48(12) ：99-102.不平衡现象为研究对象，研究了刮板输送机负载特

[3] 李成林，何家锐,米亚迪.刮板输送机磁力软启动及功率平衡控

性，同时利用MATLAB/Simulink软件建立刮板输送 制研究[J].煤矿机械,2019,40(8):35-3&机仿真模型，分析了影响刮板输送机功率平衡的因

[4] 王鑫.井下刮板输送机电动机损坏原因与防治[J].电子技术

素,采用一种模糊PID控制技术有效的改善了双机

与软件工程,2019(15) :223-224.驱动的刮板输送机运行现状。该技术的应用使刮板 [5]

刘力伟，张红娟，高妍，等.矿用刮板输送机双机驱动系统功率

平衡研究[J].中国煤炭,2018,44(3):95-100.输送机在空载、50%额定载荷和满载运行时,双机不-•H|||l,.---0111,,-■••Illi,,--,1111,(上接第172页)[2] 于 宇，赵树彦,张立华，等.大直径有压给料三产品重介质旋流

分选工艺中的技术参数进行了。通过对无压三 器在动力煤选煤厂的应用研究[J].煤炭加工与综合利用,2011 产品重介旋流器分选工艺改造实践表明，改造后分选

(1):1-5.产品质量较好，良好地适应杜儿坪矿煤质变化，满足

[3] 陆永海，杨建华.无压给料三产品重介质旋流器在太原选煤厂的 应用[J].煤炭工程,2004(9):42-44.客户要求，精煤产率由原来的93.56%提高到了 9&

[4] 段福山.双锥体三产品重介质旋流器在吕梁山煤电公司选煤厂 35%,为太原选煤厂带来了良好的社会与经济效益。的应用[J].煤炭加工与综合利用,2017( 11):16-19.[5]

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