如何提高重介浅槽分选效率

原创: 张静 HOT全球矿业资讯 2019-04-15

谁是浩特?请参考下图



北京浩沃特矿业技术有限公司 成都运中心

摘 要重介浅槽分选机的效率提高问题,一直是重介浅槽选煤工艺中的重要问题,为了能够直接或者间接提高其分选效率,降低成本,多年来业内人士一直不断对其进行研究、探索和改进,也取得了诸多成果。文章分析了对上述问题产生的原因和解决方案,以期望能在生产上起到有益作用。

关键词重介浅槽;重力选矿;分选效率

引言

2002年,泰戈特公司引进彼得斯重介浅槽以来(Peters),由于出众的性能表现,该技术快速成为预排矸的优选方案之一

目前彼德斯重介浅槽分选机已中国广泛使用,这些选煤厂的总处理能力超过1.7亿吨/年。在这些选煤厂中,重介浅槽分选机最大的型号为W26F54,单台处理量大于900t/h,最小的型号为W8F48,单台处理量大于200t/h。

重介浅槽其主要作用任务是完成块煤入洗的预排矸。由于不同的选煤厂生产环境不同,加上建厂初期由于急于投产,很多生产方面的技术在现阶段看来都有待改进和标准化,技术改进可以在方便管理的同时,更加快捷便利地完成生产任务,做到集中和节约型生产。对此,本文浅谈一些对彼得斯重介浅槽分选机的认识。

一、重介浅槽分选机的结构和组成

图一 W20F54型彼得斯重介浅槽分选机结构图

本文以W20F54型彼得斯重介浅槽分选机为例来介绍。它的结构主要由槽体、水平流及上升流、排矸刮板系统、驱动装置等部分组成。

槽体是钢外壳的槽式结构,在槽体底部并排设有漏斗提供上升流介质,槽内漏斗上整体铺设成一层带孔的耐磨衬板(带孔布流板),通过沉头螺栓与槽体底板固定;入料口设在槽体侧板一方,与脱泥筛的出料溜槽相连,入料口下方并排设有水平流进口,由此泵入水平流以保证物料层向排料方向运行,并维持槽内液面高度;在与入料口相对的槽体的另一侧为溢流槽,轻物料通过溢流槽口进入溜槽和后续脱介工序;底板靠传动侧斜面出口处设有重物料提升排料口,重物料通过排矸口进入溜槽以及后续脱介工序。

排矸刮板系统由头轮组、尾轮组、两组随动轮组、刮板、链条、连接板、导轨、紧链装置等组成。刮板通过连接板固定在两侧链条之间,链条挂在头轮组、尾轮组和两个随动轮组的链轮上,链条的下端嵌入导轨滑槽内;头轮组、尾轮组、随动轮组均由轴、两片链轮、轮毂、滚动轴承组成,通过轴承座固定在槽体侧板的相应位置上;为调整刮板链条垂度,尾轮组轴承座装在滑块上,利用液压张紧油缸调整尾轮位置,进而张紧链条。

驱动装置由电机、减速器、三角带等组成。

二、彼得斯型重介浅槽分选机的工作原理


图二 重介浅槽分选原理示意图

分选机内悬浮液通过浅槽底部和侧面两个部位给入分选槽体内。下部给入的称为上升流,通过带孔的布流板进入槽内,使其分散均匀。上升流的作用是保持悬浮液稳定、均匀,同时有分散入料的作用。从侧面给入的称为水平流。通过布料箱的反击和限制,可以使水平流全宽,均匀的进入分选槽内。水平流的作用是保持槽体上部悬浮液密度稳定,同时形成由入料端向排料端的水平介质流,对上浮精煤起运输的作用。当入洗原煤经脱泥筛脱泥后由入料口进入浅槽内后,在调节挡板的作用下全部浸入悬浮液中。此时在浮力的作用下开始出现分层。精煤等低密度物料浮在上层,矸石等高密度物料沉到槽子底部。在下沉的过程中,与矸石混杂的低密度物由于上升流的作用而充分分散后继续上浮。在水平流的作用下,浮在悬浮液上部的低密度物由排料溢流口排出成为精煤产品。在刮板的作用下,沉到槽底的高密度物由机头溜槽排出成为矸石产品。从而完成入洗原煤的分选过程。

三、 影响分选机的效率的因素

归纳来说,影响分选机效率的因素有原煤入料粒度、入料密度、水平流和上升流的流量大小、浅槽的结构、悬浮液的密度、悬浮液的质量(粘度、纯度)、尾矿的净化回收、设备的保养和动力消耗等等。

图三 物料粒度与分选时间的关系

从图三可以看出要分离开小于6.35mm粒度的煤与矸石需要很长的时间。因此,如果物料中-6.35mm的物料占有率大于6% ,就会对分选效率产生较大的影响

 

1、原煤入料粒度

物料在分选机中的分层过程主要取决于它的密度,但是它的分层速度却是物料粒度及物料与介质密度差的函数,粒度越大,密度差越大,物料的分层速度快,粒度小,物料的分层速度越慢。在实际生产过程中往往有一部分细粒级煤在分选机中来不及分层就排出,降低了分选效率。其中入料煤泥的增多最能影响其效率,同时带介严重,影响介质回收。

箱体的容积浓度,也叫悬浮液的结构化,它也是影响浅槽分选效率的重要因素之一,当容积浓度太高时,悬浮液粘度变大,将会结构化,起不到分选效果。而容积浓度太低时,加重质颗粒沉降速度过快,也导致悬浮液在密度方面,失去作为分选介质的作用。重介质选矿所川悬浮液的容积浓度,理论上不应小于10,即作为分选介质时,悬浮液固体容积浓度的下限值大于10。

一般块煤重介质分选下限为13mm。当分选密度较小如δp<1450kg/m3时,悬浮液的粘度较小,重介质分选下限可以降至8mm(甚至6mm)。当分选密度较高时,例如当δp>1600kg/m3,重介质悬浮液固体浓度高,结构化明显,静止粘度较高,以致一些较细的颗粒即便是矸石,也只浮在重介质的表面上。所以细粒级物料在块煤分选机中得不到有效的分选,大部分进入精煤,污染精煤质量。因此,在这方面考虑块煤分选系统中预先有效地脱除细粒级也是非常必要的

2、水平流和上升流

因悬浮液密度是决定分选机实际分选密度的最主要指标。上升介质流过大(如表面出现“翻花”现象)则会影响重产物的下沉,过小则会出现分选槽内介质明显分层,两者都会降低分选效果。水平流过小则轻产物流动缓慢,影响分选机的处理能力,过大则会缩短物料的有效分选时间,降低分选精度。

所以分选带各处的密度应保持稳定。密度偏离规定范围,影响产品质量,并增大矿物的损失。所以运动部件运动不宜过快,流动速度不宜过快,避免涡流破坏分选带介质密度稳定。所以操作过程中,上升流和水平流的调整要合理,确保按稳定的密度分选。

3、浅槽的结构

物料在分选槽中完成分层过程,合理选择长宽比。分选槽是分选机的重要部件,其长度必须保证物料有足够的分层时间,宽度尽量满足入选物料上限的要求。因此正确安排长宽比,结构在满足分选质量前提下,最大限度使物料粒级加宽,优化工艺。

机械方面,链速过高,整个导轨,链条,链轮等运转件磨损过快,节距变长后易出现脱链、跳链故障,使用周期短,配件投入高。同时,刮板在刮除槽内沉物的同时,悬浮液带走量较高,槽内悬浮液的扰动剧烈,造成强涡流,影响分选。

链板脱介孔直径孔径设计小且分布不合理,随沉物带走的悬浮液就会得不到及时脱除,大量介质刮出分选槽进入介质净化回收系统,侧面增加了密度控制系统操作的难度。

矸石上升行程设计不合理,就会出现大量悬浮液还没有来得及从脱介孔漏出,便随沉物进入矸石脱介筛,增大了介质净化回收的工作量,也增加了介耗。

4、悬浮液的密度和悬浮液的质量

   影响悬浮液密度、粘度及稳定性最关键的因素主要是加重质容积浓度和加重质的密度和粒度。悬浮液的粘度随着加重质容积浓度增高而增高,当容积浓度超过临界值时,矿粒在其中沉降速度急剧降低,设备生产能力直接减小,分选效率变低。悬浮液密度愈高,加重质密度也要愈高,粒度愈小,粘度将愈大。加重质的形状愈接近球形,,粘度愈小。

悬浮液密度直接关系分选质量和分选效率,密度设定过大,部分重物料会由于浮力作用上浮而混在精煤流中最终进入产品仓,导致破坏产品质量;相反,悬浮液密度过低,则会使部分精煤、夹矸煤下沉而混入矸石流中排出,造成产品的流失,最终造成经济上的损失。这里通过一次入洗原煤浮沉实验数据(见表一)来反映说明一下当实际密度级大于或者小于理论分选密度0.1个单位时,对分选效率的影响这个问题。

 

表一 就西南区所服务的洗煤厂入洗原煤(25-200mm)浮沉实验综合表(略)

悬浮液的质量,这里主要说入洗原煤中夹带的末煤(煤泥)量对悬浮液的影响。理论上,所有条件一定的情况下,悬浮液中煤泥含量越少,则悬浮液的粘度也越小。而在重介选煤生产中,我们就是要尽量保证悬浮液粘度小,稳定性好,循环量和密度稳定,所以,悬浮液中的煤泥量对悬浮液的质量有着直接影响关系,会进一步影响分选效果,因此对悬浮液中煤泥含量的控制也是生产中的一项重点。这里实际上也就是控制入料原煤中的低粒度级的物料。

5、悬浮液的净化和回收

我们知道,分选机分选的效率不是单纯的看分选的结果,而是宏观上要做到动力消耗最少且用最少量的合格悬浮液分选出最好的结果,悬浮液介质的浪费也会从侧面造成分选效率的降低,所以,介质的净化和回收也是能够提高分选工艺的效率的途径之一。

以稀悬浮液介质为例,大量的稀介质是通过磁选机回收的,磁选机工作状态的好坏对磁铁矿损失很大,一般要保证磁选机的回收率在99.8%以上。我们假设进入磁选机的磁矿量为5000 kg/h,磁选机的回收率为99.8%,则磁铁矿损失为10kg/h,回收率降低为98%时,损失增大到100kg/h。可见磁选机回收率降低一点磁铁矿损失达几十倍。另外,堵漏事故会大量损失磁铁矿,因此还要做到设备、管道、溜槽三不漏。此外还应减少进入稀悬浮液中的磁铁矿数量,尽量保持稀悬浮液的稳定,严格控制从重介系统向外排出煤泥水,除磁选尾矿排出外,其他煤泥水一律不应向外排放,冲地板水或设备漏水都应回收。

6、设备维护和动力消耗

这个是工业生产上降低成本常走的路线。设备得到合理的维护保养,能够大大提高设备的性能和减少设备的检修次数和检修强度,无论是从生产时间上、检修和维护的人力消耗上,还是从设备配件的更换使用上都是一种成本的节约和效益的创造,就彼得斯重介浅槽分选工艺来看,由于低密度物的运输和溢流完全依靠浅槽内水平流的横冲力,所以要求的循环介质量较大,造成介质循环泵和精煤脱介环节的能力较大,功耗相对较高。而且,完全依靠水平流的冲动排料,造成较大粒度的物料无法分选,所以其分选上限较低,最大为200mm。增加了原料煤的加工任务,这原煤加工又是侧面上增加了功耗。所以引进浅槽就伴随着功耗成本的增加,因此在这功耗的节能就大有必要了。

针对这些情况,这里主要从悬浮液的密度和悬浮液的质量、尾矿的净化回收、设备的维护保养和动力消耗三个方向阐述。

四、针对影响因素采取的措施和一些建议

1、悬浮液的密度自动控制

当密度得到稳定控制时,入洗煤量大的情况下,会由于液位上不去导致浅槽压死,造成生产暂停和大量的检修工作;当液位得到稳定控制时,一旦密度不能保证稳定,上下漂移,会直接造成入洗煤的分选效率降低,产品煤中夹带矸石明显增多,影响产品质量。所以,密度和液位必须坚持两个方向去控制。

某选煤厂情况如下,合格介质存在于合格325介质桶(与326泵对应),系统正常运行时其液位在20左右波动(系统停车时,浅槽及管路中的介质返回325介质桶,其液位会上升),密度设定值因煤质的不同而设定。工作时由重介泵将大部分合格介质泵入浅槽,少部分分流到稀介捅,分流量的多少依据重介泵入料管上稀释阀门开关大小而定。稀释水多,降低分流;稀释水少,且比重低则增加分流,水平流决定了物料在浅槽的排料速度,上升流确定了物料在浅槽中的分选效果及防止介质沉淀。经分选后,浅槽溢流进入脱介作业,首先经固定筛,后进入精煤脱介筛。固定筛筛下物及精煤筛合介返回合介捅;浅槽中的矸石由浅槽的链式刮板刮入矸石脱介筛,其合介段也返回合介桶。

合介桶的液位正常运转时设定值为30。密度计(某选煤厂采用同位素密度计)、加水阀及PID回路可实现密度的自动调节。当密度增高时,加水阀自动补水,使密度调到或接近设定值。当密度降低时,增加分流会使系统密度回到设定值。例如合格介质桶液位低于20时,应向系统补加介质,通过补加浓介质使合格介质密度超过设定值,进而促使加水阀动作,提高合介桶的液位。在实际生产中,正常时液位一般为20左右,当液位低于20时需要加介。分流在正常情况下,固定在一定的量,除非出现液位持久不降,密度低时,调整增大分流量进行调节。

2、悬浮液的净化和回收和质量保证

减少重选前煤流带入的煤泥量,可通过筛前湿法筛分来保证。因此,可采用有效且高质量的有压喷筛水来保证入洗块煤的脱泥。结合通过浅槽前304、305脱泥筛的处理,可大大降低带入浅槽悬浮液中煤泥的含量。介质回收方面,合理选择喷水位置。采用预先固定筛板脱介,然后分级段双层脱介,脱介段的长度适当,增加脱介面积。第一喷水点的位置取决于预先脱介固定筛脱介效果和振动筛的预脱介效果。如脱介效果好,一进振动筛的稀介即可见物料层处,但应与筛下溜槽位置相对应;第2喷水点选在第一喷水点与排料端中间。为充分回收黏附在滚筒上的介质,在滚筒上部设置胶皮清扫器,将粘在滚筒上的介质刮干净,切勿挤压滚筒过紧使滚筒面磨损严重。还可在磁选机的精矿排放口上部沿滚筒的长度方向设置有高压冲洗水针,剥离介质脱离滚筒进入精矿中。同样,也可在磁选机的精矿排放口上部沿滚筒的长度方向设置有高压高速气流,剥离介质脱离滚筒进入精矿中,此法由于没有加水,可很好保证悬浮液密度的稳定。密度高时,主要通过合介泵入料管上加水管的电动阀来控制。电控阀根据密度仪的在线检测值来添加水量。(图解见下页图二)

1、重介分选机  2、308矸石脱介筛  3、307精煤脱介筛  4、325合介桶  5、326合介泵  6、323稀介桶  7、324稀介质泵  8、稀介质浓缩机  9、一段磁选机  10、二段磁选机  11、分流箱  12、在线密度计  13、控制箱  14自动加水阀

图四 重介选煤常用悬浮液回收和净化流程

3、润滑向自动化方向转型

浅槽的生产负荷较重,润滑是保证设备正常运转的一项重要措施。浅槽的主要传动部位有头轮组、尾轮组和两个随动轮组等八个轮组轴承,原设计均为人工润滑,由检修作业人员定期润滑维护。但是,人工润滑存在入量不均匀、润滑时间间隔掌握不准等缺陷,因而常导致浅槽转动部位润滑不可靠,不能保证设备的良好运行状态,影响正常生产进行。针对此种情况,决定将人工润滑改造为集中润滑。

集中润滑选用集中润滑脂泵、润滑设备程控器、油管及连接件等。将集中润滑脂泵和润滑设备程控器设置在机头部位;由润滑泵引出8条油管分别接到8个转动轴承部位的轴承注油嘴;程控器与润滑脂泵电机链接,程控器设过载、缺相、空载、缺油、堵塞等报警保护功能,并配备功能设定键和就地自动手动以及启停等功能,根据浅槽运转实际需要,设定相应运行模式和时间参数,从而保证能够定时定量地向个轴承部位注油,以满足生产需要。确保设备处于良好运行状态,提高设备自动化程度。

4、动力电机增加变频调速控制

浅槽原驱动装置动力设计是单一转速运行,无论工况如何,设备始终以同一种状态工作。但是,在入洗原煤矸石量大的情况下和矸石量相对较小的情况下以同一种运行状态运行,显然是动力的一种变相浪费,当入洗原煤含矸石量较小时,刮板没有必要全速运转,降低转速不但可以减少能源损耗,而且可以减少对浅槽设备的机械磨损。所以,驱动装置应根据不同工况设定不同工作状态,为此,引进变频控制器,设定不同运转频率,由入洗原煤皮带秤上的数据来控制对应工况的运行频率,来实现不同工况下不同的动力供应,既满足生产需求,由可节约设备动力消耗和设备磨损,延长了驱动装置和设备部件的使用寿命,同时也减轻了维修钳工的劳动强度,实现人力物力双节约。该厂已于今年4月份已正式引入浅槽电机变频调速控制。 

五、结语

重介浅槽分选工艺具有分选效率高,分选密度调节范围宽且易于调节,分选粒度范围宽、处理量大,生产过程可实现自动化等特点。但同一设备对于不同生产环境,还要结合实际生产情况不断消除生产隐患、完善设备技术性能,提高设备可靠性,才能使进口设备充分适应不同厂的生产环境需要,发挥出最大能力,创造更好的经济效益。

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