重介質旋流器選煤工藝研究

楊清 郭紅微

摘 要：近年來，旋流器分選技術發展迅猛，工藝流程不斷簡化，以及自動化控制水平不斷提升，使得重介質旋流器技術在選煤行業廣泛應用。重介質旋流器具有分選效率高，分選粒級寬等優點，但在實際運行中會受到多種因素影響，可以通過改變入料壓力和底流口大小來調節，但是不論是增大入料壓力或是減小底流口大小都應控制在一定范圍內，否則將影響重介質旋流器運行效果。鑒于旋流器具有很好的適應性，可以分選的煤種也越來越多。

關鍵詞：重介質旋流器；選煤工藝；入料壓力；底流口

1 引言

隨著環境和用戶對煤炭質量的要求越來越高，重介質選煤技術的需求不斷增長。重介質選煤技術是我國選煤行業的重要技術，我國重介質選煤技術也達到了國際先進水平，相繼研究成功并在工程上推廣應用三產品重介質旋流器選煤工藝以及無壓給料三產品重介質旋流器選煤工藝等。

2 重介質旋流器

分選設備中放入一定密度的懸浮液，密度大于懸浮液的原煤會下沉，密度小于懸浮液的原煤會上浮。根據懸浮液的運動形式，重介質分選設備可以分為重力分選和離心力分選。由于其分選精度很高，常常用于難選煤分選。

2.1 重介質旋流器分類

重介質旋流器目前廣泛使用的主要有：圓柱-圓錐形兩種產品重介旋流器三產品重介質旋流器。

圓柱-圓錐形重介質旋流器結構與水力旋流器基本一致，唯一的區別就是重介質是懸浮液。原理就是根據物料密度分層，密度小的顆粒聚集到旋流器軸線中心，從溢流口排出，密度大的聚集在器壁，從底流口排出。

2.2 技術特點

重介質選煤技術是由荷蘭煤炭工程師在20世紀40年代提出的，隨著工業化發展，重介質選煤技術被廣泛應用，尤其是重介質旋流器技術，具有顯著的優勢。

處理能力強，分選精度高：重介質旋流器的容量和適用范圍都有很大的改善。重介質旋流器的單位處理能力可以有效的提高選煤效率，同時分選密度方便調整，帶來更好的靈活性。重介質旋流器可以分選各種原煤，包括難選煤，并能與懸浮液控制系統協調工作，實現復雜的原煤分選。

易于模塊化：重介質旋流器技術具有高效率等特性，根據原煤產量、地域實現模塊化管理，具體表現在分工具體，管理方便，某個外界因素不至于干擾全局，根據不同特征逐層劃分系統，可以大大提高選煤效率，這是重介質旋流器的一大優勢。

投資小，易于管理：隨著重介質選煤技術迅猛發展，尤其是三產品重介質旋流器的出現，大大減輕了重介質選煤系統的復雜性和高成本等劣勢，與此同時，進一步減少成本，提高效率，降低管理難度。隨著新技術、新工藝的不斷發展，有利于進一步降低成本，管理難度，提升效率。

3 重介質旋流器影響因素

重介質旋流器受到許多因素的影響，最關鍵的是旋流器結構和進料壓力，實際使用過程中主要通過改變入料壓力和底流口直徑來調整旋流器運行狀態。

入料壓力：懸浮液入料壓力要特別注意。壓力小，使得分選動力不夠，容易降低分選精度，甚至會引起堵旋流器事故；相反，壓力越大，懸浮液入料越快，處理能力增強，但隨入料壓力變大，加強懸浮液濃縮，分選密度同時增大，分選效果反而下降，增加設備磨損等缺點，所以在實際生產中入料壓力要適中。進料壓力的提高將來帶來物料進入旋流器的切向速度增加：

V表示入料切向速度，K表示入料口阻力，p是入料壓力。

底流口直徑：底流口直徑變小可以提高分選密度，根據質量守恒原理分析。節約介質損耗，但底流口太小會堵塞底流口，反而損失精煤，正常情況下，底流口直徑為旋流器的0.26倍。

入料口、溢流口、底流口和中心空氣柱半徑分別為R，r1，r2，r0，底流口處速度為v1（r），溢流口處速度為v2（r），切入料平均初速度為v0。可得

入料口流量：

溢流口流量：

底流口流量：

根據質量守恒定理：

可得：

ρ0、ρ1、ρ2分別是入料、溢流和底流的平均密度。

懸浮液密度：重介質旋流器按照物料密度分級，分選出不同密度的物料。高、低密度分別表示高灰和低灰。

入料固液比：入料固液比指的是原煤與懸浮液體積比。入料固液比太高，原煤無法充分潤濕，容易錯配；固液比太低，影響旋流器處理能力下降，導致能源浪費，所以入料固液比要適中。

旋流器結構參數包括筒體長度，錐角大小，溢流口直徑，底流口直徑，入料口尺寸等。

4 選煤廠工藝流程及特點

4.1 工藝流程

旋流器中放入0～50mm原煤，一段旋流器溢流經振動、弧形篩、分級篩處理，得到-13mm為最終末精煤，+13mm為最終塊精煤；通過二段旋流器對一段旋流器底流再次分選，得到矸石和中煤，中煤經振動翻、弧形篩、分級篩進一步處理，得到最終矸石，+13mm為最終末中煤。一段旋流器以一定壓力注入重懸浮液，精煤和中煤振動，弧形篩下小部分物料進入煤泥合格介質桶，大部分進入原煤合格介質桶，再放入煤泥旋流器，溢流通過精煤磁選機，底流通過中煤磁選機。精煤脫介篩、中煤一段篩下水、矸石二段篩下水、三段篩下水分別通過矸、中、精磁選機，精煤脫介篩二段篩下水通過原煤合格介質桶，磁選尾礦分別進入矸、中、精煤泥桶。

4.2 工藝特點

工藝流程簡單：流程結合無壓給料三產品重介質旋流器，原煤放入旋流器就能分選出精煤、中煤和矸石，分選結果可以達到93%，完全可用于分選難選煤，與傳統方法相比，成本更低，效率更高。

易于煤泥重介分選：通過一段旋流器的濃縮以及分級，精煤和較細的加重質從溢流口排出，懸浮液主要是精煤泥的細粒度加重質，將懸浮液放入小直徑煤泥重介旋流器，單獨精選粗精煤泥，保證選后精煤泥質量。

脫介系統簡單：一段旋流器放入低密度重懸浮液，對一段旋流器濃縮、分級作用自然調節實現二段旋流器分選密度；借助弧形篩提高脫介量；精煤振動篩采取三道噴水；中、矸振動篩采取兩道噴水，最大限度提高脫介系統效率。

參考文獻

[1]劉峰，錢愛軍，郭秀軍.重介質旋流器選煤技術的研究與發展[J].選煤技術，2006，5：1-12.

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