探析旋流器選煤設備技術與應用

【摘要】我國的煤炭儲量約5.6萬億t，煤炭產量逐年增加，2011年產量在35億t左右。我國的煤炭資源占一次能源儲量的90%，煤炭對工業燃料、電力燃料、民用燃料和化工原料貢獻率分別為75%、76%、80%和60%。但我國的原煤入選率只有38.6%。如果采用旋流器選煤技術，入選率在現有基礎上將會有一個更大的飛躍。

【關鍵詞】旋流器；結構形式；短路流

0.引言

近年來，中國大部分選煤廠都開始采用重介質旋流器做為主選設備，其具備了良好的可靠性、高效率、工藝配置的靈活性以及降低成本和投資等優點。所以重介質選煤技術將是未來的選煤技術發展研究的重點。

1.旋流器的基本結構和工作原理

旋流器結構簡單，本身無運轉部件，是最廉價的選煤設備，結構示意圖見圖1。

圖1 旋流器結構示意圖

工作時物料沿切線入料口進入筒體，在旋流器內作回轉運動，物料處在相當于重力加速度幾十倍的離心力場之中，實現按密度分選或按粒度分級以及固液分離等工藝過程。由于離心力的作用，這個過程比在重力場要快幾十倍。

當循環介質為重液或含有磨細加重質時，循環介質密度大于1，與重力場一樣遵循阿基米德原理，低于臨界循環介質密度的顆粒向旋流器中心運動，由溢流口排出，而大于臨界循環介質密度的顆粒則移向器壁由底流口排出，這就是重介旋流器的選煤過程。

若以水為介質，通過加大旋流器溢流管直徑與底流口直徑比，增大底錐的角度至60～180°，在旋流器內形成較強的向心水流，離心沉降速度低于向心流速的顆粒由溢流排出，處于臨界沉降速度的顆粒的去向由其密度確定，低密度顆粒由溢流排出高密度顆粒隨底流排出這就是水介質旋流器的選煤過程。

同樣以水為介質，但物料為同一密度，則旋流器內的粗顆粒優先移至器壁，并由底流口排出，沉降速度低于向心流速的細顆粒則隨溢流排出，這就是濃縮或分級旋流器的工作過程。

分選物料在旋流器內停留時間很短，一般為10s左右或更少。因此，旋流器對相關因素的變化非常敏感，例如：顆粒的直徑、入料濃度、入料壓力、旋流器的結構尺寸等等，都會影響旋流器的工作效果。但是，與所有分選設備一樣，每種設備都有其獨特的工作條件，旋流器的規格、型號不同，其適應的條件也不同，只要遵循這個規律，實際上旋流器是最易操作和管理的設備。

2.重介質旋流器選煤的特點和適用范圍

重介質旋流器選煤有兩大特點：

（1）旋流器結構多樣化。按其分選產品數分為：兩產品重介質旋流器、三產品重介質旋流器（甚至有四產品、五產品旋流器，但是因自身結構及市場需求，工業應用較罕見）；按分選物料的給人方式可分為：有壓和無壓兩類。

（2）選煤工藝多樣化。即針對不同的原料煤特點和產品結構需求，可以靈活地將原料煤脫泥、煤泥重介、浮選、粗煤泥回收等工藝與重介質旋流器工藝進行組合，以取得低投入高產出的效果。

由于重介質旋流器選煤的特點，其適用范圍非常廣泛，可適應各煤種、不同可選性的煤質條件。尤其對其它選煤方法難以精選的難選、極難選煤、煤泥含量大的末煤，能達到精確分選的效果。近幾年來在科研工作者的努力下，一些制約該技術推廣的因素，如過流部件磨損，操作復雜，選煤成本高等，均得到了不同程度的解決。

3.幾種典型的重介選流程

視煤種不同、產品結構不同重介質旋流器選煤工藝可以有很多種，同時可有多種效果。以下是重介質旋流器成功應用的幾種典型流程。

3.1塊煤跳汰機分選、末煤重介旋流器分選

此流程主要適用于末煤含量大，易泥化的煤種，既可減少重介入選量，又可提高末煤分選效率、煤炭回收率。但是目前新建選煤廠采用此工藝的不多，原因是工藝較復雜，管理不方便。

3.2塊煤重介分選機分選、末煤重介旋流器分選

此流程主要適用于難選煤，煤泥含量大，易破碎，或對塊煤產品有特殊要求的選煤廠。塊、末煤分別入重介選，解決了混合入選帶來的末煤分選效率低的問題。

3.3跳汰主洗、重介旋流器再選

此流程多見于大型煉焦煤選煤廠，跳汰機首先排出盡量純的矸石，使進入重介旋流器的入選量減少，采用兩產品旋流器即可，這在一定程度上可降低基建投資，工藝靈活。若再選跳汰中煤，可使精煤產率提高3～5個百分點。缺點是，跳汰排出純研后，人為地加大了再選入料的分選密度±0.1含量，使可選性變難，懸浮液密度稍有變化，再選產品質量和產量就有較大波動。

3.4三產品重介質旋流器一次分選三種產品工藝

該工藝采用有壓或無壓三產品重介質旋流器作為主選設備，一次分選出精煤、中煤、研石三種產品。工藝簡單，流程簡化，操作容易，使基建投資大大降低，分選效率較高。但對于特殊密度組成的煤，有時一、二段分選密度差較難控制。

3.5小直徑重介質旋流器分選-0.5mm粉煤

在分選高硫、氧化、難選粉煤時，采用小直徑重介質旋流器分選可得到良好的效果。小直徑重介質旋流器分選可產生較高的離心系數，使粉煤顆粒受到的分選力遠遠大于其在重力場及大直徑重介旋流器中受到的力。這就使粉煤顆粒得到了高效分選。但是，必須采用細粒磁鐵礦粉作加重質。

4.結語

我國是產煤大國，煤炭是我國國民經濟發展的重要能源。隨著煤炭產量、需求量的增加，煤炭帶來的污染也越來越受到國際、國內的關注。有害氣體、粉塵、灰渣等在有些地區已經形成了公害。煤炭的洗選加工已成為我國能源政策中的組成部分和煤炭企業增收的重要手段。對稀有煤種、難選煤、高硫煤脫硫等應該首選重介選煤方法，以期提高分選精度，深度脫硫降灰，減少有害氣體和灰渣的排放量。 [科]

【參考文獻】

［１］《選煤手冊》編委會選煤手冊[M].北京：煤炭工業出版社，1993.

［２］齊正義.淺談重介質旋流器選煤[J].選謀枝術，2003，（04）.

［３］申克忠.旋流器選煤[J].選謀枝術，2005，（04）.