选煤厂介耗分析

选煤厂介耗分析

摘要：在重介质分选中主要的操作损失是介耗。昂贵的介耗在决定介质准备中起着关键性的作用。选煤人员常常试图通过改变涡流或者套管直径和给料密度来优化选煤过程。虽然这些变化有利于更好控制分离过程，但导致介质流失是由于对介质分离比率的改变（从溢流至底流的介质比率）。由于介质会黏附在产品上并且会随磁选机流出，因此需要改进磁选流程。印度jharkhand塔塔钢铁公司的选煤人员，使用一段和二段重介质旋流器生产精煤，中矿和矸石。降低介质的相对密度在介质分离比率中起着一定的作用。另一方面，锥比的改变（溢流直径与底流直径之比）改变了相对密度和旋流器出口的流量，从而影响磁选机磁选的性能。

通过实验室试验和机械设备采样运动的系统研究有助于查明磁铁矿损失的原因。经研究表明，选煤厂介耗降低后每半年可节省美国大约27500美元。这项研究还有助于为正在扩建中的选煤厂操作人员提供磁铁矿损失的原因。

关键字：重介质旋流器；磁铁矿损失；脱水筛；磁选机

1、引言

水煤浆悬浮液中有用的固体和煤矸石的重物（对煤炭中的磁铁矿）在大多数选煤厂被普遍分离。昂贵的介质在选煤厂决定经济成本时起着关键的作用。达迪斯（1987年）的报价数字中20-40 ％的重介质选煤厂生成成本是由于选煤厂使用硅介质而造成的介耗，对磁铁矿则是10–20%。通过较小的投资改进工作流程和改变设备型号能很好地减少这方面的损失。文章鼓励以印度jharkhand塔塔钢铁公司贾姆谢普尔的经验确定选煤厂影响介耗的因素。

2 、重介质选煤厂介耗分析

一般情况下，选煤设备中的介耗有两种途径：

•排水和清洗工作后依然进行产品分离；

•介耗通常是因磁选机沉降锥或固液分离器受损引起。

介耗的原因列举如下：

•矿石和介质颗粒之间由于矿石空隙而产生的吸附作用；

•磁选和分离效率低；

•用硅做介质造成的介质腐蚀和磨损；

•在补加新介质时管路太多；

•厂房清洗（楼层清理和清洗）；

•设备停机检修（与厂房清洗有关）；

•介质特性（大小，形状，磁化率）。

多年来选煤厂做了很多工作以确定介耗的数量并将介耗降到最低。然而，这种工作由于在矿浆中决定介质平衡而存在的困难显得很复杂。在相对较短的运行期间这种固定的平衡是很难的，只能通过分选设备在一个月或一年的报导期反映数量上的消耗。

2.1通过冲洗筛面等影响因素造成的损失

皮尔-文基贤等人（1995年）在摩纽曼和汤姆选煤厂对铁矿石的研究发现黏附损失会因筛面装填而增加。负载筛面显示超轻负载筛面的损失（以克/吨/米，筛面宽度表示）有明显的增长。

操作时的相对密度加大也导致介耗明显的增加。大多数的介耗增加是由于高粘度介质的低水流特性（kittel等人，1987年）。相对密度小幅度的增加会导致粘性而且更低水流特性介质较大的增长。

通过选煤流程发现排水管和冲洗筛面也会在介耗方面有加大的影响。各种选煤流程表明筛堰和剧烈的筛分与横向开槽给水管和有溢流堰的筛子相比能明显地减少磁铁矿的损失。2.2 磁选设备介耗

在文献里关于选煤厂磁选设备介耗对总的介耗的影响没有一致的观点。例如，达迪斯（1987）认为磁选设备的介耗多达75%以上，而穆德（1985）认为对于选矿用重介质旋流器只有18%的介耗。kittel等人（1987）则称在纽曼重介质选煤厂磁选设备介耗在总的介质的2.4%~24%之间。然而当使用高粘度的介质时就会观察到大量介耗。

介质黏附到煤块上和在磁选设备中的损失是选煤厂磁铁矿损失的两个主要原因。一般情况下磁选设备的介质消耗占20%~40%，但这个比率会由于粘度损失异常高而下降，例如孔隙多的矿石。因此磁选设备虽不是必然但是重要突出的介耗设备。所以这些设备的性能会因不正确的操作或维修而明显的恶化，因此应对其进行密切的关注。

Rayner (1994)通过分析选煤厂磁选机中介耗后指出这种现象可能是由于磁选机所装物料就其额定容积或实际容积而言超过了其处理范围。Hawker (1971) 、Sealy 和Howell (1977)从固液比和（）给出了磁选机的装填极限，这些介质损失因素都不能超出范围。

Dardis (1987)指出影响磁选机分离性能的操作因素有pulp height、磁铁方位（角度）、separation and discharge zone gaps, drum speed以及磁性物与非磁性物的比率。Lantto (1977)从钛铁矿收集器得出观点认为磁选机介质回收率与介质入料质量有关。他还给出不同分选设备性能参数推荐数据。DeVilliers (1983)根据Iscor铁矿矿井实际运作经验发现磁选机容积超载是磁介质损失的主要原因。他同时列出了在该矿厂使用的分离设备。

3 、塔塔钢铁公司选煤厂调查

印度jharkhand贾姆谢普尔塔塔钢铁公司拥有提供其炼钢所需焦煤60%的炼焦选煤厂。在选煤厂ROM coal经过破碎后以0.5mm粒度界限筛分，大于0.5mm的煤经过重介质旋流器分选（初选），小于0.5mm的煤通过浮选流程分选（精选）。大于0.5mm的煤经过旋流器一段产生相对密度低的（1.3-1.5）精煤，一段底流作为二段的入料产生相选密度高的中煤和矸石（1.6-1.9）。该厂的磁铁矿回收循环是在每个选煤厂都有的循环。见图一

图一磁铁矿回收循环及采样点图

重介质和精煤（中煤或矸石）通过弧形筛和脱介筛脱介。弧形筛和第一组脱介筛用于从煤中脱除介质，介质在筛下收集后通过一段旋流器介质桶又返回一段旋流器。第二组筛子是用来冲洗黏附在煤表面的介质并将煤脱水。冲洗煤之后含重介质的冲水被收集在二段脱介筛筛下并返回稀介质桶用于之后的介质回收。可以通过PID介质循环改变稀介质桶中的磁铁矿矿浆浓度。当介质桶中磁铁矿浓度增加时，会减少介质系统中的介质以保持介质系统的平衡。循环特征也导致介质控制系统中介质浓度的高低变化。

稀介质桶中的介质通过泵打到磁选机中与里面的高浓度介质混合产生循环介质。高浓度介质返回到高浓度介质桶中以补偿介质密度。磁选机残渣作尾矿处理。

考虑到炼钢的经济效益，该厂曾从2003年4月起将精煤灰分从17%降到16%。为了将精煤灰分降为16%，选煤厂做了如下的改进：

一段旋流器中介质相对密度从1.36降为1.3-1.33；

二段旋流器入料口直径从140mm降为125mm。

这些改变对介质分离比率（从溢流至底流的介质比率）有影响因此也将对介质回收产生作用。

3.1减少一段介质相对密度对磁铁矿回收的影响

Laskowski (1995)在两种不同密度介质中通过改变旋流器溢流管管路直径以及旋流器入料口压力研究介质分离比率的变化，总共研究了27组不同旋流器入料管直径，这项测试用了四种不同的磁铁矿。研究表明在入料口压力不变的情况下，介质分离比率和旋流器锥比对介质特性是不变的。通过对改变一段介质相对密度的争论后得出结论认为将相对密度从1.36降至1.3-1.33对介质分离比率没有影响，因此可以忽略对介耗造成的影响。

3.2降低二段旋流器入料管直径的影响

降低旋流器入料管直径会间接增加锥比，也就是说旋流器溢流管直径与管路直径之比会影响介质分离。通过溢流的介质流量会增加而底流减少，从而影响总体介质分离。

改变锥比会导致旋流器出料矿浆相对密度低/高或高/低的变化。密度较低的矿浆对脱介筛影响很小，可以忽略。但是低密度的矿浆给入磁选机时将抑制磁选机中重要成分絮凝剂的性能。通过Rayner和Napier-Munn (2000)“conceptual collection mechanism”模式发展，磁选机快速形成的絮凝剂或者矿浆给料所带来的经济效益很快就在磁选应用领域流传开来。当矿浆通过磁选机的介质收集区时剩余的磁性颗粒被排出。当单一介质颗粒黏附在絮凝剂表面上时颗粒就会被排出。矿浆相对密度低时，絮凝作用对絮凝剂与矿浆发生絮凝形成太慢了，因此