选煤江湖太平静了,该有些动静了!

编者按

关于重介，选煤同仁有太多的话要说。“五六选煤”之前陆续有针对性地刊发下列文章：

以上文章，在业界引起了热烈讨论。

选煤江湖，有各大门派，各种刀法、剑法、拳法都可施展。眼看如今的选煤江湖有些风平浪静，“五六选煤”本着看热闹不嫌事大的原则，今天在平静的湖面上再投下一颗石子，或许能激起大家闯荡选煤江湖的欲望。

重介质旋流器选煤技术在中国已应用几十年，尤其是大型无压三产品重介质旋流器自1998年在贵州老屋基选煤厂示范成功以后，重介质选煤技术驶入了快车道，近20a来取得了长足的发展。目前最大型号已达1500/1100mm，处理能力达到600t/h。但有几个问题一直存在争议，至今尚无定论，本文对一些选煤界争论较大的问题进行分析与探讨，分析了所涉及问题的利弊，对选煤技术的发展具有一定的促进作用。

2.1 煤泥在悬浮液中所起的作用

选煤过程中循环悬浮液将不可避免的混入煤泥，理想条件下磁铁矿粉与水构成的悬浮液平衡被打破，形成一种新的动态平衡悬浮液，真正的分选过程是在这种循环悬浮液中完成的。

实践证明，循环悬浮液中保持一定数量的煤泥，对增加悬浮液的稳定、提高选煤效果是有益处的。因为磁铁矿粉与煤泥及水一起构成了循环悬浮液，悬浮液中粒子沉降速度越慢，对悬浮液的动态稳定越有利。但同时引入了“固体容积浓度”的概念，对重介质旋流器选煤而言过大的固体容积浓度，对物料的分离是极为不利的。因此，规定工作悬浮液中固体容积浓度最大不应大于35%。上述观点可概括为工作悬浮液中煤泥必不可少，但也不能过多。

2.2 循环悬浮液中煤泥量为一动态定值

在实际生产中，对循环悬浮液的密度有定值要求，其波动不会太大，即组成循环悬浮液3个因子（磁铁矿粉、煤泥、水）处于动态平衡中，也就是说煤泥量是一个定值。因此，系统开启后随着分选密度趋于稳定，循环悬浮液中煤泥始终处于一种动态置换且总量平衡中，需要补充的煤泥（稀介带走的煤泥）很少，即进入系统的煤泥大部分需要排出系统。分析可知，进入系统的煤泥一般由2部分构成，原煤带入的煤泥（原生煤泥和浮沉煤泥）和因分选设备次生的煤泥（这部分煤泥容易忽略，但不可小觑）；排出系统的煤泥一般由3部分构成，即分流带走、稀介质带走、产品带走（产品带走可以忽略不计）。上述分析结果与实际生产不谋而合，同时印证了采用脱泥工艺的选煤厂，一般很少有分流或分流量很小，介耗低；而采用不脱泥工艺的选煤厂，分流量很大，介耗高。

2.3 脱泥有利于降低原煤带入煤泥量的波动性

众所周知，原煤中粒度组成时刻都是变化的，这对稳定分选过程是极为不利的，尤其是炼焦煤选煤厂，精煤质量要求严格，粒度波动必将影响悬浮液的稳定性，肯定会引发一定的经济损失，如何降低这种波动，脱泥是一条可取之道。假设原煤中煤泥（原生煤泥和浮沉煤泥）含量在10%-20%波动，波动范围10%；如果采用脱泥工艺（脱泥效率按70%计算），则原煤中煤泥含量在3-6%波动，波动范围3%，哪种工况对分选有利不言而喻。但如果原煤中煤泥含量不高，对系统的稳定性不构成威胁，现场管理水平较高时，不脱泥直接入洗不失为一种好工艺。

2.4 脱泥对后续系统的影响

脱泥工艺增加了环节，这是其弊端。但相比不脱泥工艺，同等条件下介耗会明显降低或者后续系统磁选机数量和脱介筛面积均可减少，国内炼焦煤选煤厂煤泥含量普遍较高，本文认为脱泥是值得的。其次脱泥后系统中煤泥波动范围减小，分流量很小或者无分流，生产操作管理更加便捷，有利于整体效益的发挥。本文曾调研过专业的选煤厂运营队伍，普遍反映采用脱泥工艺的选煤厂更易操作管理。另外，从工艺布置角度考虑，脱泥时可设置除杂篦子，避免杂物和超限大块进入泵或重介质旋流器，为高效分选创造了条件。

综上所述，无论从理论分析还是结合工程实践，对大型重介质旋流器选煤工艺，选前湿法脱泥要优于不脱泥工艺。选择脱泥工艺时需要注意的是，不能脱的太干净，本文认为脱泥效率能达到70%就足够了，脱泥筛筛孔不宜太大。具体工程中是否选择脱泥工艺，不能孤立的分析，还得考虑生产管理等因素。

3.1 再议种不同入料方式的分选过程

所谓有压与无压是按给料方式不同分类的，分选原理上的区别在于三产品重介质旋流器的一段分选过程有所差异，下文将会涉及。通常所说的有压三产品重介质旋流器严格来讲，应该称为“周边（有压）给料圆筒、圆锥旋流器并式串联选三产品重介质旋流器”、无压三产品重介质旋流器则应该称为“中心（无压）给料圆筒、圆锥旋流器并式串联选三产品重介质旋流器”。

有压入料：原煤与悬浮液混合后，用泵（定压箱已不多见）沿周边成切线（或渐开线、摆线）经入料口给入一段旋流器的筒体上部分选室，在密度场与离心力场的作用下，大于悬浮液密度的重产物奔向筒壁，成螺旋线向下部移动，与部分悬浮液最后沿切线进入二段旋流器。轻产物则沿内螺旋线向上移动，从筒体上部中心溢流管排出。

无压入料：原煤（混入一部分悬浮液）从一段旋流器上部中心筒给入，悬浮液从一段旋流器下部沿周边成切线（或渐开线、摆线）给入，原煤进入旋流器内，在离心力的作用下由中心向器壁按密度分层。高密度的重产物很快到达器壁。并从给料端的周边沿切线进入二段旋流器。而中间密度的物料在距离旋流器周边排出口不远处形成了一动平衡的阻挡层。部分物料在这里进行二次分选。迫使一部分接近或低于分选密度的颗粒返回中心流。与其他低密度物料一起由下部的中心溢流管排出。

3.2 无压入料的优缺点

优点：对分选物料的破碎泥化现象较小，避免了因泵输送易发生堵塞和磨损问题，入料粒度上限尺寸可适当增加。据统计，同等条件下，相比有压入料（泵送），无压入料次生煤泥量可减少1-2%（次生煤泥占入选原煤的百分率），系统煤泥量减少，有利于节省运营成本。

缺点：由于无压入料圆柱形重介质旋流器在远离中心而靠近器壁的切向速度较低，故在物料进行二次分选时，作用于颗粒的离心力明显低于第一次在中心处分选时的离心力，容易造成细粒级矸石或中间物与精煤的分离精度降低，轻、重产物易于相互混杂，导致分选细粒级煤精度差、效率降低，这正是大型无压三产品重介质旋流器分选下限低的根源所在。当然，可通过延长筒体长度及提高入料压力的途径加以改善，但存在一些问题，增加圆柱长度，处理能力将会降低；提高入料压力对在该旋流器器壁处的物料进行二次分选是有利的，但压力不能过大，因为入料压力增大时，空气柱随之增大，其稳定性、不均匀性加剧，致使被选物料的分选效果变坏。还有一个缺点是无压入料要求主厂房较高，相应来煤栈桥加长，基建费用增加。

上述分析说明无压入料三产品重介质旋流器对细粒级分选效果不佳是有理论依据的，如何改善呢？可以考虑增设粗煤泥分选工艺。其次采用无压入料时，悬浮液进入旋流器的压力不能太大，否则影响空气柱稳定性，工程设计时对其入料泵电机配变频器很有意义。另外，目前普遍使用的无压入料漏斗高度偏低，液面也无要求，这些都影响物料的充分润湿、分散，未能给高效分选创造条件，入洗量大时弊端将更突显。

3.3 有压入料的优缺点

优点：物料在一段圆柱体内一次分选完成，不存在两股料流的相互碰撞，分选过程稳定。可以通过增加入料压力，提高处理量，且对细粒级分选有好处。实际工程中多采用泵给料，厂房高度可大幅降低。尤其是定压混料桶的引入，物料得以充分润湿、分散，为高效分选创造了条件。

缺点：由于物料需通过泵输送，致使泵的磨损增加，同时次生煤泥量较无压入料工艺增加1-2%（次生煤泥占入选原煤的百分率），煤泥处理系统负荷增加。另外，对入料粒度上限要求苛刻，且对泵的流道尺寸有特殊要求。

3.4 2种入料方式的选择

近年来，无压入料因次生煤泥量少，入料粒度上限高而受到推崇。但本文觉得二者各有利弊，需结合处理能力、工艺布置、设备选型、煤泥分选与回收等全面考虑，切不可因为有压三产品重介质旋流器研究改进较少而忽略了这一入料方式的优点。

三产品重介质旋流器分选工艺以一种低密度悬浮液，实现了出3种产品（精煤、中煤、矸石）的目的，与两产品重介质旋流器主再选工艺相比，去掉了一套高密度悬浮液系统，工艺系统简化，生产管理方便，基建投资较低，近年来颇受欢迎。这种工艺的缺点：调节一段的参数，会对二段分选产生影响；二段的密度、压力的检测和调整尚未找到可行手段，实际生产中通过调节二段溢流管插入深度和更换二段底流口的方法收效甚微。

两产品重介质旋流器主再选工艺有其不可替代的优点：两套相互独立介质系统，一、二段分选密度均可精确调节，处理能力大，分选精度高。两产品重介质旋流器主再选工艺的一段为圆柱圆锥旋流器，需要细粒级加重质，达到促进末煤在离心力的密度中高效分选。而三产品旋流器的一段为圆柱形旋流器，悬浮液中的加重质不能过细，要偏粗一点，因为在一段除要求得到合格的精煤外，还需要给二段提供高密度悬浮液，这无疑给末煤分选带来不利影响，可见，两产品重介质旋流器主再选在分选精度上处于优势。其次，研究表明，一段旋流器直径相同条件下，两产品重介质旋流器主再选工艺处理能力明显高于三产品重介质旋流器分选工艺。在工程实践中表现为1座4.0Mt/a的选煤厂，1套两产品重介质旋流器主再选即可满足，如选择三产品重介旋流分选工艺，则需要选2套系统。这种工艺的缺点是系统复杂，操作管理不便。

以上2种不同的选煤工艺，各有千秋，如何取舍？本文认为应进行技术经济比较，可从精煤产率、运营成本、基建投资、生产管理、经济效益等多层面比选。对2.0Mt/a及以下厂型的选煤厂，可优先选择三产品重介质旋流器分选工艺，因为1套系统就可以满足厂型要求，如此时采用两产品重介质旋流器主再选工艺，物料需2次经过泵送，次生煤泥将增加约2%，煤泥水系统负荷增加不少，系统复杂，经济性堪忧。

毋庸置疑，重介质旋流器是用来选末煤的，其入料上限不宜过大，入洗粒度范围不宜过宽，否则肯定背离等λ原则。关于入料上限，可考虑4个方面的因素：

（1）由产品粒度要求确定，一般炼焦煤粒度要求0-50mm，因此，对炼焦煤选煤厂，进入旋流器的物料上限保证50mm即可。

（2）采用三产品重介质旋流器分选工艺或两产品重介质旋流器主再选工艺时，应以二段旋流器的入料粒度要求确定一段的入料粒度上限。

（3）有压入料时（泵送），入料粒度上限首先应考虑泵的流道尺寸。

（4）无压入料时，超限物料的概率可适当放宽，但不能超过二段旋流器的最大允许粒度范围

如果是采用全粒级入洗的大型三产品重介质旋流器分选工艺的选煤厂，设粗煤泥分选环节是必要的。因为大型三产品重介质旋流器一段为圆柱形，且加重质较粗，这些固有特点决定了其对细粒级分选效果不会太好，因此建议凡此类选煤厂，均应考虑设粗煤泥分选环节。对不脱泥无压入料三产品重介质旋流器分选工艺，应考虑配套上煤泥重介质旋流器分选系统（值得注意的是，由于该工艺特点所致，不是所有煤泥参与分选）；对脱泥无压（或有压）给料三产品重介质旋流器分选工艺，应考虑配套上TBS、RC或螺旋分选机。总之，设粗煤泥分选环节不仅可以提高经济效益，还最大限度地回收了资源，广大选煤工作者应该肩负起这个时代责任。

按照国内选煤厂设计规范计算，直径Φ1450mm的旋流器处理能力为330-528t/h。但南非玛特泰克公司的资料显示，其直径Φ1450mm的旋流器处理能力为599-1047t/h（密度按1.5g/cm³），差异不小，说明国产重介质旋流器是有潜力可以挖掘的。影响旋流器处理能力的结构参数很多，可优化空间不小，三产品重介质旋流器也一样，日前有工程技术人员提出所谓“超级重介质旋流器”，并承诺处理能力可以提高1倍，由于未经考证，本文表示怀疑，从理论上分析处理能力是可以提高的，但如果是特殊煤质的个案就不宜误导大家。当然，重介质旋流器结构参数的优化改进对选煤技术的发展是有好处的，应该提倡。

根据工程经验，重介质旋流器应依据流量选型，选好后根据煤介比再折算成干物料的处理能力，这是选型时容易疏忽的。其次，重介质旋流器选型时一定要结合煤质资料，如粒度组成、煤泥含量、煤的硬度、精中矸比例预测值等参数，上述参数影响重介质旋流器溢流口、底流口的尺寸，确定遗憾的是初次设计时往往没有本矿煤质资料，为设备最佳状态的发挥留下了隐患。但同时提醒人们，必须倡导选煤后工程，定期诊断以优化工艺流程及设备配置，才能实现高效选煤的目的。

本文就重介质旋流器选煤技术中经常遇到的几个问题，结合自身工作实践与思考，阐述了一些个人观点，不一定是主流思想，但期望通过争鸣让问题更透彻，为中国选煤技术上一个新台阶做出应有的贡献。