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高效簡化重介質選煤技術從設想到成熟
      發布時間:2010-09-05
摘要:介紹了以3GDMC系列無壓給料三產品重介質旋流器為核心設備組成的高效簡化重介質選煤技術從設想、研發到成熟推廣應用,并成為21世紀中國選煤首選技術的發展歷程及發展目標。
關鍵詞:高效、簡化;重介質選煤;無壓給料;三產品重介質旋流器;發展歷程
前言
到2008年4月為止的統計數據表明,以3GDMC系列無壓給料三產品重介質旋流器為核心分選設備的高效簡化重介質選煤技術已在全國18個產煤省區的240多座選煤廠和蒙古國“ИЛК”選煤廠得到應用,全部投產后總處理能力占到目前全國煉焦煤選煤能力的50%以上,成為20年來發展最快、對中國選煤工業影響最大的選煤技術。
1 高效簡化重介質選煤技術的設想
1.1 背景
上世紀80年代末期,國外大力發展分選精度高、處理能力大、設備簡單的兩產品重介質旋流器選煤技術及裝備和以該設備為核心的“模塊式”選煤廠技術,大大加快了建廠速度,降低了建廠投資和加工費用,成為20世紀國際選煤工業的發展方向。
原蘇聯從20世紀60年代末,中國從70年代末開始研究有壓給料三產品重介質旋流器,到20世紀80年代末中國不僅在太原晉陽等選煤廠引進了原蘇聯的ГТ710/500型,還在黑龍江省雞西市選煤廠自主研發了Φ710/500有壓給料三產品重介質旋流器,均獲成功。
1.2 設想
中國的國情是難選煤占多數,需要采用分選精度高的重介質選煤工藝及設備,尤其是優勢更多的重介質旋流器選煤工藝及設備。
中國的入選原料煤中間密度物含量高,可選性難,因此對分選的要求是除選出供冶煉用的低灰精煤和“純”矸石外,還需選出可作動力燃料利用的中煤(混煤),研發三產品重介質旋流器是正確的技術路線和簡化工藝的關鍵。
針對有壓給料三產品重介質旋流器選煤技術存在的不足,要研發無壓給料三產品重介質旋流器,其理由如下:(1)它只有重產物單向穿越“分離錐面”的運動而不會產生有壓給料旋流器中輕重產物交錯穿越“分離錐面”相互干擾的弊端,因而精煤損失較少,分選精度更高;(2)入選原料煤無需泵送,電耗相對較低;(3)減少矸石泥化和次生煤泥量;(4)不受泵送流道限制,允許入料粒度上限較高;(5)工藝環節簡單,分選物料一次提升后自流向下,有利于合理布局;(6)懸浮液密度容易測準不受原料煤性質變化干擾。
將50~0mm的原料煤不分級、不脫泥給入無壓給料三產品重介質旋流器中,一次分選出灰分合格的精煤、中煤和矸石,將是保持高精度分選前提下最簡單、最經濟的選煤方法。本人的這一設想得到了煤炭工業科研主管部門的大力支持:1989年被列入原煤炭工業部科研課題,開展研究工作。
2 重介質旋流器選煤技術的研發歷程回顧
2.1 通過對一段旋流器直徑為200mm、二段旋流器直徑為140mm的(即200/140旋流器)實驗室研究,研制成由兩個圓筒型旋流器并式串聯組成的兩段分選密度均可在線調節的NWSX710/500型無壓給料三產品重介質旋流器,在黑龍江省雞西市首先建成了我國第一座以無壓給料三產品重介質旋流器為核心設備的重介質選煤廠——滴道區礦選煤廠,當年即迅速推廣應用于風華等7座選煤廠,總處理能力超過250萬t/a。
2.2 由一個圓筒型旋流器作一段,一個圓筒—圓錐型作二段并式串聯組成的3NWX700/500A型無壓給料三產品重介質旋流器研制成功,并在重慶西山煤礦選煤廠投產。
它克服了NWSX710/500型三產品重介質旋流器一、二段實際分選密度僅相差0.4kg/L,不易分選出純凈矸石的缺點,將分選密度差擴至0.6kg/L以上,同時將二段分選密度調節方法由調節底流出口反壓力改為調節二段溢流管插入深度,從而擴大了適用范圍。到1997年底時,上述兩種結構的無壓給料三產品重介質旋流器已在31座中小型選煤廠中得到應用。
2.3 1995~2000年由本人任項目總負責的“九五”國家科技攻關項目“大型高效全重介選煤簡化流程新工藝及設備”的研究取得了豐碩的成果。研發成功國內外首臺3NWX1200/850A型無壓給料三產品重介質旋流器,并建成單系統處理能力為300t/h的生產系統;開發了粗煤泥重介質旋流器選煤工藝,使重介質旋流器選煤技術的有效分選下限達到至0.1(0.074)mm。
1998年12月作為原國資控股的唐山國華科技有限公司成立,它是集選煤新工藝、新設備開發,選煤工程設計與工程承包,選煤設備生產與選煤技術服務為一體的高新技術企業,從此重介質旋流器選煤技術進入了加速發展和成熟時期。
3 高效簡化重介質旋流器選煤技術加速發展和成熟
3.1 相似放大準則和數學模型的建立與產品大型化、系列化
按照從實驗室200/140型的試驗研究放大到710/500型工業試驗所初步確立的相似放大關系,通過實踐—認識—再實踐活動,不斷總結、修正參數,我們總結得到了一整套適合無壓給料三產品重介質旋流器的相似放大準則和數學模型。據此在2000~2005年先后開發并應用于工業的3GDMC1300/920A型和3GDMC1400/1000A型更大型旋流器,總體技術達到了國際領先水平,其中1400/1000A型是當時國內外規格和單機處理能力最大的無壓給料三產品重介質旋流器,處理能力達到450~550t/h,E1=0.027~0.035kg/L,E2=0.055~0.065kg/L,首先用于中國選煤行業唯一被國家發改委命名的國家高技術產業化示范項目“優質高效煤炭洗選示范工程—老屋基選煤廠”中,并于2006年順利通過了國家驗收。目前3GDMC無壓給料三產品重介質旋流器已形成由12種規格組成的系列產品,其中最大規格為3GDMC1500/1100型。單機可以滿足小時處理20~650t選煤生產系統需要,已在我國超過240座不同規模選煤廠推廣應用,2006年該設備入選國家科技部、商務部、質檢總局、環??偩致摵项C發的國家重點新產品。
3.2 重介質旋流器選煤技術的整合化
由唐山國華科技有限公司先后研發成功的利用調節二段旋流器溢流管插入深度的分選密度在線調節裝置(專利號ZL03261950.2)、原料煤選前潤濕裝置(專利號ZL200520024938.3)、煤泥重介分選新工藝(專利號ZL03124283.9)、旋流器安裝角度(專利號ZL03261950.2及200620128236.4)以及非放射線差壓密度計(專利號ZL200520025093.X)等多項專利技術,使高效簡化重介質選煤技術從三產品旋流器結構、安裝方式、二段密度調節裝置、選前原料煤潤濕到工藝參數自動測控得到了完善,形成了完整的體系,使無壓給料三產品重介質旋流器選煤技術分選效率更高、調節使用更加方便、工作更可靠。
3.3 研發成功高效簡化的重介質旋流器選煤工藝流程
2005~2007年由唐山國華科技有限公司研發的國家科學技術部科技型中小企業創新基金項目“1 1煉焦煤選煤廠模式創新技術”獲得成功。其內容是采用3GDMC系列無壓給料三產品重介質旋流器分選>0.3mm原料煤、FJC系列煤用噴射式浮選機分選<0.3mm煤泥為主導技術,輔以用于選后產品脫水、脫介、分級的高效節能設備,經簡化流程、輔助設備選優、合理布局等技術集成,形成由1臺三產品重介質旋流器、1臺噴射式浮選機組合的高技術、高水平、高效益,洗水一級閉路循環、小時入選原煤達550t生產系統,整個重介質旋流器選煤工藝流程僅由16~22道工序組成,較其它重介質選煤廠少10~14道工序。由于工藝流程高度簡化,設備臺數少,使選煤廠建設投資和加工費用較其它重介質選煤廠降低了20~40%。
僅由20道工序組成的高效簡化的重介質旋流器選煤工藝原則流程如下圖所示。

 
高效簡化重介質旋流器選煤工藝原則流程圖
3.4 研發成功適合高效簡化重介質旋流器選煤技術的精煤泥、尾煤泥水脫水回收創新技術
針對重介質旋流器選煤技術的特點和要求,研發成功精煤泥、尾煤泥脫水回收創新技術。對以浮選精煤為主的低灰精煤泥采用兩段脫水新工藝,用特制的沉降過濾式離心機回收粒度>0.045mm為主的粗粒精煤泥,再由精煤壓濾機回收粒度<0.045mm為主的細粒精煤泥,確保選煤廠最終銷售精煤水分保持10%水平,使我國北方部分選煤廠可以取消精煤熱力干燥工序;對高灰尾煤泥水采用兩段濃縮、兩段回收新工藝,采用不“壓耙”的斜管濃縮機進行第一次濃縮,用特制的沉降過濾式離心脫水機回收粒度>0.045mm為主的粗粒尾煤泥,產物水分低且松散,可直接摻入中煤(混煤);<0.045mm為主的細粒尾煤泥經第二段濃縮后用固液分離徹底的壓濾機回收,清水回收復用,從而使重介質選煤廠實現煤泥全部廠內回收,洗水閉路循環,工業廢水零排放。
3.5 重介質旋流器精煤帶矸問題的徹底解決
經分析旋流器入料切向速度可能滯后于懸浮液切向速度和入料“打團”是精煤帶矸的兩大主要原因,采用原料煤選前充分潤濕徹底解決了一度困擾重介質旋流器的精煤帶矸問題。
3.6 降低介耗達到0.6kg/t的國際先進水平
2006年山西文峰選煤廠實施煤泥水深度澄清,使脫介篩清水脫介;改善磁選機工藝效果,將磁性物回收率保持在99.8%水平;強化噴水,噴水量及壓力保持足夠能穿透脫介篩的物料層;合理調整旋流器小時處理量,以保證精煤脫介篩正常工作;優化磁鐵礦供應基地,做到質量穩定、價格合理,并嚴格做好計量、驗收和貯存工作等技術措施,連續2年達到全年平均介耗為0.55kg/t,達到了國際上脫泥入選的先進水平,并用事實充分澄清了不脫泥重介選必然會導致介耗高的錯誤概念。
4 高效簡化成熟重介質選煤技術的效果和推廣應用
截止到2008年4月,僅唐山國華科技有限公司承接設計建設和技改的應用成熟重介質旋流器選煤技術的選煤廠已超過240余座(包括對近期建成的9座大型重介質選煤廠技術再改造工程),全部投產后占到全國現有煉焦煤選煤能力的50%以上,因為它具有“精”(分選精度高)、“簡”(結構簡單、系統簡化)、“牢”(壽命較長)、“廣”(應用范圍廣)四大優勢,從而產生了“多”(精煤產率高、產量多)、“快”(建設速度快)、“好”(經濟、社會、環保效益好)、“省”(投資、加工費?。┧拇笮Ч?,目前已經成為中國21世紀首選的成套選煤技術。
5 結語
具有中國自主知識產權的高效簡化重介質選煤技術問世不到20年(從1989年成立課題組算起),正處在蓬勃發展時期?,F在還有許多工作需要繼續去做,例如進一步提高重介質旋流器耐磨性、選后煤泥的深度分級等等。有選煤界眾多同仁的關心和支持,有我們的努力工作,中國一定會由第一選煤大國邁向選煤強國。
 
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