李海军，冯德山

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012；3.鸡西市滴道洗煤厂，黑龙江 鸡西 158159)

重介选煤厂循环悬浮液分流技术研究

李海军1,2，冯德山3

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012；3.鸡西市滴道洗煤厂，黑龙江 鸡西 158159)

对于重介选煤厂来说，循环悬浮液的稳定性对产品质量有着重要影响，而循环悬浮液的稳定性更多的取决于其中的煤泥含量。为了保持循环悬浮液的稳定性，通常需要将其分流，目的是减少悬浮液中的煤泥。在研究分流作用、分流量计算的基础上，简要介绍了实际生产中“假密度”的出现原因及其处理方法，并论述了分流箱的布置与选择，以期为重介选煤厂的分流管理提供有益借鉴。

重介选煤厂；循环悬浮液；煤泥；分流

1958年吉林省通化矿务局铁厂选煤厂建成第一个重介选煤车间[1]，21世纪我国的重介选煤厂如雨后春笋般层出不穷。由于具有对原煤适应性强、产品结构灵活、洗选精度高、回收率高等优点，越来越多的选煤厂倾向于采用重介质选煤技术。重介质选煤主要以磁铁矿粉作为加重质，配置成重介悬浮液，以实现原煤的分选。磁铁矿粉由磁性物和非磁性物组成，重介质选煤一般以其中的磁性物含量≥95%、密度≥4.50 t/m3为宜。关于粒度组成方面，用于斜(立)轮重介质分选机、刮板重介质分选机的磁铁矿粉，粒度<0.074 mm粒级的含量应在90%以上；用于重介质旋流器的磁铁矿粉，粒度<0.045 mm粒级的含量应在85%以上[2-3]。在采用重介质选煤过程中，随着原煤的持续供给和洗选时间的不断推进，重介悬浮液中的煤泥量越来越多，致使介质处理系统中的非磁性物含量越来越大，这对重介悬浮液的稳定性(主要是密度和粘度)及产品质量控制带来严重影响。为此，重介选煤工艺都设置有分流环节，目的是保证悬浮液的密度和粘度稳定，进而提高洗选产品质量。

1 分流的作用

在实际生产过程中，随着原煤的持续供给，重介洗选系统中带入的煤泥不断增多，致使介质处理系统的煤泥量逐渐增加。分流是重介质选煤生产过程中不可缺少的环节，为了避免介质处理系统中的煤泥大量积聚，通常将部分浓悬浮液通过分流设备分流到稀悬浮液系统，其经磁选机处理后返回合格悬浮液桶，使合格悬浮液中的煤泥量控制在合理范围内，再补充适量的清水，使其密度和粘度均处于合格状态，从而确保重介分选系统的分选效果[4]。在这个过程中，分流设备能否按照生产需要及时分流，对重介质选煤系统非常重要[5]。如果系统分流过早，介耗量就会增高；如果系统分流不及时，容易导致悬浮液粘度、密度升高，影响分选效果。

进入悬浮液的煤泥包括原生煤泥和次生煤泥，从悬浮液系统中排出的煤泥包括产品带走的煤泥和经磁选机处理后以尾矿形式排出的煤泥[6-7]。在原煤的数质量、工艺流程及分流量等参数不变的条件下，按照数质量平衡原则，系统中的煤泥不可能无限积存，也不可能无限减少，即进入系统的煤泥量与从系统排出的煤泥量相等。此时，分流量可以通过入选原煤煤质参数、产品结构、选煤工艺计算得出。

2 循环悬浮液流程与分流量计算

2.1 循环悬浮液流程

在重介选煤厂中，循环悬浮液一般采用两次脱介方式回收，第一次采用弧形筛脱介，第二次采用直线筛或者香蕉筛脱介，分流设置一般位于第一次脱介的合格悬浮液段。重介选煤厂中的循环悬浮液流程如图1所示。

2.2 稀悬浮液段的分流量计算

通过分流设备分流后，稀悬浮液段的分流量计算式为[8]：

图1 循环悬浮液流程图

Gfp=gf·Vp，

Gcp=gc·Vp，

式中：Vp为去稀悬浮液段的分流量，m3/h；Gn为原煤带入悬浮液的固体量，t/h；gx为补加浓悬浮液的固体量，t/m3；Vx为补加浓悬浮液的体积，m3/h；Vds为去稀悬浮液段(重产物)的稀悬浮液体积，m3/h；gs为去稀悬浮液段(重产物)的稀悬浮液固体量，t/m3；VdF为去稀悬浮液段(轻产物)的稀悬浮液体积，m3/h；gF为去稀悬浮液段(轻产物)的稀悬浮液固体量，t/m3；gfp为去稀悬浮液段的磁性物含量，t/h；gf为悬浮液中的磁性物含量，t/m3；Gcp为去稀悬浮液段的非磁性物含量，t/h；gc为悬浮液中的非磁性物含量，t/m3。

在块煤重介选煤过程中，由于两种产物、分流中的悬浮液性质与工作悬浮液性质相同，故分流量计算式为：

实际生产过程中的分流量，应该以保证分选密度和悬浮液粘度稳定为准，即在保证分选密度和悬浮液粘度稳定的情况下，确保合格悬浮液桶的液位缓慢下降。如果合格悬浮液桶的液位下降过快，系统介耗量就会升高；反之，系统介耗量就会降低。如果分流量过少，合格悬浮液桶的液位不但不下降，反而可能上升，直至合格悬浮液桶产生溢流。在分流正常的情况下，无需频繁调整，只需将阀门开度控制在合理区间内即可。该区间需要各选煤厂根据原煤煤质情况探索，并通过电动执行机构控制。

3 不同参数的测控与“假密度”的处理

3.1 控制系统对悬浮液密度、煤泥含量与分流量的测控

一般情况下，重介选煤厂都设置有密度控制系统和全厂设备集中控制系统，密度控制系统由密度计、磁性物含量计、分流箱、液位计、电动阀门等设备和仪器组成，其将检测数据反馈至集中控制室，当合格悬浮液桶的液位过高时，通过分流保持其液位稳定；当合格悬浮液的密度过高时，通过补加循环水保持其密度稳定；当合格悬浮液桶的液位低于要求值时，需要补充介质和循环水。为了减少合格悬浮液密度的波动性，提高并保持洗选精度，通常要求其密度稳定在某个范围内，一般以保持在设定密度±0.005 g/cm3内为宜。

磁性物含量计主要用于测量合格悬浮液中的磁性物含量，其与密度检测数据联合使用可以推算出悬浮液中的煤泥含量，并能用于表征悬浮液的粘度。一般采用CG-300型电感式磁性物含量计测量合格悬浮液内的磁性物含量，悬浮液的粘度上限是重介选煤参数自动测控系统的主要控制指标之一，其应该被控制在合理的范围内，否则即使悬浮液的密度控制很精确，也可能导致分选效果较差。当煤泥含量高于设定的上限值时，PLC输出信号控制分流箱分流，悬浮液经磁选机处理后，磁选精矿返回合格悬浮液桶[9]；当煤泥含量达到给定的下限值时，PLC输出信号控制分流箱停止分流[10]。

根据磁性物含量计和密度计的测量数据，可以计算出系统中的煤泥含量，计算经验式为：

式中：m为煤泥含量，%；ρ为悬浮液密度，g/cm3；n为磁性物含量，%。

由上式可以看出：磁性物含量越低，系统中的煤泥含量越大。因此，各选煤厂应该根据日常生产和检查数据，探索使本厂悬浮液粘度满足需要且稳定的煤泥含量区间，以便及时调整并保持悬浮液稳定。

3.2 “假密度”产生的原因与处理方法

(1)产生原因。所谓“假密度”，是指循环悬浮液的分流量小或者原煤中<0.5 mm粒级原生煤泥量在30%以上而未采用选前脱泥方式入选时，悬浮液中煤泥含量高而产生的由煤泥主导悬浮液密度的现象。这种现象的具体表现为：开车后，合格悬浮液桶的液位不下降反而上升，同时其密度不下降也上升。在存在“假密度”的情况下，密度计或密度壶测出的悬浮液密度值与理论分选密度值相差不大，但悬浮液中的煤泥含量高，磁性物含量低，通过磁性物含量计可以测出其中的磁性物含量。此时，由于循环悬浮液的粘度高，影响原煤分选效果。

(2)处理方法。为了解决上述问题，可以增加系统分流量，使合格悬浮液桶的液位下降，并适当补加新介质和循环水，确保磁性物含量和悬浮液粘度达到要求。

4 分流箱的布置与选择

4.1 分流箱的布置

分流箱是重介选煤生产过程中不可缺少的主要设施，对于分流箱的布置位置和数量，要根据各选煤厂的具体选煤工艺确定。通常重介选煤厂的分流箱布置在第一次脱介处，即可翻转弧形筛下侧(图2)。当块煤采用浅槽重介质分选机分选且末煤采用重介质旋流器分选时，在块煤分选系统和末煤分选系统密度合一的情况下，一般分流箱布置在磁选机精矿处或其它位置。

1—可翻转弧形筛；2—弧形筛入料口；3—合格悬浮液汇集箱；4—弧形筛支架；5—分流箱

4.2 分流箱的选择

各选煤厂要根据实际经验，以方便操作为原则，合理选择分流箱。目前，大多数选煤厂选用带有电动执行机构的分流箱(图3)，其由箱体、翻板、电动执行机构、入料和出料耐磨管道组成。在实际生产过程中，可以根据悬浮液中的煤泥量，通过电动执行机构调节翻板的开度和位置，控制循环悬浮液的分流量。在现场应用过程中，由于电动机构长期周期性的开关，导致设备磨损严重，容易出现关闭不严、电动执行机构损坏等问题，从而导致分流无法正常进行，进而严重影响选煤厂的正常生产。为此，实际操作中需要岗位工及时观测各部件的磨损状况，并及时采取维护措施。

1—箱体；2—电动执行机构；3—去合格悬浮液桶的管道接口；4—去磁选机的管道接口

除了选用带有电动执行结构的分流箱外，各选煤厂也可结合现场实际情况，设置一个手动操作分流箱(图4)：选择一个合适的分流箱，在其下侧设置一个中间带隔板的固定箱，用于承接悬浮液，分流的悬浮液部分去合格悬浮液桶，部分去磁选机磁选。在实际生产过程中，移动固定箱的中间隔板即可控制系统分流量的大小。

1—弧形脱介筛；2—分流悬浮液汇集箱；3—固定箱支架；4—75角钢上的溜槽滑道；5—中间隔板；6—分流后的悬浮液固定汇集箱；7—不分流悬浮液汇集箱

该分流装置可以弥补电动分流装置易磨损及其磨损后引发的不良影响，当选煤厂原煤煤种变化不大或煤质波动较小时，一般分流量变化也不大，此时部分选煤厂采用手动操作反而更具优势；但其需要工人及时观测，并熟练掌握操作方式。

5 结语

在重介选煤过程中，随精煤出来的悬浮液量较大，故目前多数选煤厂都选择在精煤脱介弧形筛下设置分流。由于中煤密度与悬浮液密度接近，一般中煤分选效果都不理想，如果将其中的煤泥分流出去(不直接去合格悬浮液桶)，其就不会干扰中煤的分选，分选效果应该更好；在中煤弧形筛下的悬浮液分流量不够时，可将精煤弧形筛下的悬浮液分流过来。在重介质旋流器的分选粒度下限低、分选精度高、中煤泥易处理的前提下，该方式不失为一个好的选择。

在实际生产过程中，分流量大，介耗量高；分流量小，易出现“假密度”，影响分选效果。因此，各选煤厂要根据原煤煤质数据计算出理论分流量，并结合实际生产情况及时调节；同时，要依据现场情况选用灵活、方便维护的分流设备，及时观测和维护分流设备。合格悬浮液的稳定对保证产品质量的稳定有着较大意义，直接影响企业的经济效益。分流是重介选煤厂非常关键的环节，选煤厂的技术人员和管理人员应该加强对其管理。随着选煤技术的日趋成熟，分流设备的选用、分流位置的选择、分流量的控制必将越来越先进、成熟。

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Study on the technique for the split-flow of circulating medium suspension in dense medium separation plant

LI Hai-jun1,2, FENG De-shan3

(1. Tangshan Research Institute Co., Ltd., China Coal Technology and Engineering Group, Tangshan, Hebei 063012, China; 2. Hebei Province Coal Preparation Engineering & Technology Research Center, Tangshan, Hebei 063012, China; 3. Jixi City Didao Coal Preparation Plant, Jixi, Heilongjiang 158159, China )

For a heavy medium coal preparation plant, the stability of circulating medium suspension exerts a great impact on the quality of products, and it is found that the stability of the medium suspension is largely governed by the content of coal slime in suspension. In order to maintain the stability of medium suspension, it is usually required to make a divided flow of the suspension for reducing the amount of coal slime contained in it. Based on the result of study made on the splitting effect and split flow calculation, the paper presents a brief account of the causes for the appearance of “false density” and the countermeasures in field operation, and elaborates on the layout and selection of the splitter box, so as to provide some reference helpful to the management of splitting of medium suspension in plant.

heavy-medium coal separation plant; circulating medium suspension; coal slime; flow splitting

1001-3571(2016)05-0100-04

TD942

A

2016-10-15

10.16447/j.cnki.cpt.2016.05.027

李海军(1981—)，男，黑龙江省明水县人，高级工程师，从事选煤工程设计与重介选煤方面的研究工作。

E-mail：haijun0567@163.com Tel：13754506921

李海军，冯德山. 重介选煤厂循环悬浮液分流技术研究[J]. 选煤技术，2016(5)：100-103.