淺析無壓入料三產品重介旋流器選型策略

云南省恩洪煤礦計量檢測站 云南省曲靖市 655005

摘要：我國是一個能源消耗大國，而煤炭在一次能源消費中一直占到60%-70%，是我國使用最多的資源，清潔能源消費是國策之一。因此，適用于分選難選煤的高效無壓入料三產品重介質旋流器在我國獲得了空前、廣泛的應用。本文論述了無壓入料三產品重介質旋流器的工作原理，對其工藝特性進行了簡單分析，探討了煤廠進行無壓入料三產品重介質旋流器選型的依據和步驟。

關鍵詞：三產品重介旋流器；無壓入料；設備選型

引言

由于國家能源結構的特點，煤炭是我國使用最多的能源，在能源消費中一直占到60%-70%，在亞洲金融危機期間仍高達近63%，在煤炭產業極不景氣的今天仍達62.50%。以1998年國家潔凈煤科技示范項目-三產品重介旋流器選煤在盤江煤電公司老屋基選煤廠的應用成功為契機，重介選煤在中國如同雨后春筍，得到了迅猛的發展，各種經濟成分實體、各行業，紛紛進入選煤行業，推動中國潔凈煤事業的空前發展，為中國能源轉型、升級奠定堅實的物質基礎。隨著重介旋流器不斷向大型化發展，無壓給料三產品重介質旋流器的選煤技術以其工藝簡單、處理能力大、分選效率高的獨特優勢得到了迅速發展，分選粒度下限不斷上升，對于難選煤或極難選煤的分選效果越來越好，很好的切合了中國煤炭可選性偏難的的客觀實際，使得無壓入料三產品重介質旋流器被選煤行業普遍使用，成為首選、主流、新興的選煤工藝。

1 無壓入料三產品重介旋流器選煤技術的特點

無壓入料三產品重介旋流器是由兩臺兩產品重介質旋流器串聯組裝形成的機械。新中國經歷了近60年的以跳汰選煤為主要工藝的工業生產歷程，跳汰選煤工藝已根深蒂固扎根于選煤人的頭腦中，與傳統的跳汰機選煤工藝明顯不同，工藝與跳汰比是明顯的倒置的、逆向的。無壓三產品重介選煤工藝是：第一段是主要的分選（分離）階段，利用低密度懸浮液實現分選，選出精煤和再選入料，由于懸浮液濃縮的結果為第二段再選準備了高密度懸浮液，分選初中煤和矸石兩種產品。

1.1 工作原理

無壓入料三產品重介質旋流器結構簡單，本身無運動部件，是目前重力選煤方法中處理能力最大、最為有效的處理極難選煤、分選效率最高的一種選煤設備。它是利用自身的結構參數與外部操作參數的靈活配合來實現最佳分選精度。

在無壓入料三產品重介質旋流器分選過程中，先將煤泥、水和磁鐵礦加重質合成為重懸浮液，重懸浮液通過中心給料方式經入料管給入一段旋流器中內旋流，在強大的離心力及外旋流的作用之下，物料和懸浮液在入口形成強有力的旋渦流。此時，在離心力的作用下，把密度大于介質的顆粒和密度小于介質的顆粒分開，小于分選密度的物料會向中心聚集，而小于分選密度的物料就會留在中心漩渦流之后，跟隨外旋流經果一段底流口到達至二段旋流器。故此，三產品重介旋流器能夠做到在單一的低密度重懸浮液條件之下實現在線調節，準確分選出精煤、中煤、矸石3種產品。無壓入料三產品重介質旋流器結構示意見圖1。

圖1 無壓入料三產品重介質旋流器結構示意圖

1.2無壓入料三產品重介質旋流器所具有的特性

無壓入料三產品重介質旋流器的分選原理為：在密度場內通過大于自身重力幾十倍甚至高達幾百倍離心力場實現選煤（煤矸分離）的分選機，為了達到底流及溢流懸浮液具有更大的密度差值，進而達到更高的分選密度要求，旋流器Ⅰ段設計成圓筒型、Ⅱ段設計成圓錐型。其工藝具有以下幾個特點：一為分選的效率相對高，在各種各樣的重力選煤方法之中重介質旋流器的分選的效果是最為理想的。其次是入料的最值較高，因為物料是通過無壓方式給入至旋流器之中的，入選物料的最值同有壓入料旋流器相比，不受介質泵流口徑限制，能增加物料人選上限。再次，無壓入料三產品重介質旋流器分選粒度范圍寬，適應范圍廣，且易于實現生產過程的自動化，極大的降低了選煤司機的勞動強度、弱化了選煤司機的經驗積累要素，擺脫了選煤廠效益掌握在有經驗的選煤司機手中的生產、經營歷史局面，便于管理。

2無壓入料三產品重介旋流器選型

事物的特殊性決定不同的煤礦礦區的原煤特性是不同的。具體問題具體分析，不同的煤礦礦區的原煤所選用的選煤工藝、工藝系統也是不同的，因此產生了無壓人料三產品重介旋流器選型的問題。

對于重介旋流器選煤工藝，旋流器的結構參數，尤其是旋流器的直徑對分選效果的影響很大，是首要參數。換言之，旋流器的其它結構參數由旋流器的直徑所決定，以及入料上限、分選下限、分選精度等最終決定其處理能力的其他性能參數。對應于某一個最低的礦漿體積通過量，在滿足分選離心力的要求下，使要分離的重產物從底流口排出。需要注意的是，選擇直徑較大的旋流器雖然可以改善分選效率，但卻可能造成浪費，致使輔助設備能力閑置、電耗增高。

其次，對于無壓入料三產品重介旋流器而言，旋流器入口壓力是影響分選效果的主要因素之一。一般情況下來說，重介質的入口壓力其一定要能夠保證旋流器內最后出現的離心力情況，只有當密度高于分選密度的重顆粒時，才能保證其可以順利的達到底流。以為內一旦其入口的壓力沒有達到預期的要求，那就會導致液流的不穩定問題，同時還出現惡意分流的情況，最終出現了精煤錯置（配）入矸石的問題，造成精煤損失。

再次，對選型要格外加以考慮。選型的考慮內容主要針對的就是泵的流量、壓力這兩個方面。我們來對無壓給料進行分析，其主要的特點就是能夠對煤的給入進行處理，一般情況下都是由旋流器一端給入，在此基礎上重懸浮液沿切線方向高速給入（方法是選擇旋流器的另一端位置）。

所以，旋流器給料泵的合理選擇顯得尤為重要，其必須是合理且科學的。具體選型步驟如下：

2.1進行入選原煤性質分析

無壓入料三產品重介旋流器是一個封閉的、相對容積較小的分選容器。與兩產品旋流器相比，在高密度物的含量上升情況之下，底流固體的排出量也隨之而上升，溢流固體的排出量則成反比，排出量下降，提升了實際分選的密度。故此，投入的原煤密度構成發生變化就會使旋流器分選密度出現波動，最終導致了綜合分選效率下降。對此，在進行三產品重介旋流器選型之前，先要選取有代表性的入選原煤進行篩分浮沉試驗，并在試驗資料的基礎上繪制入選原煤可選性的曲線（H-R曲線或M曲線），并據資料預測各項產率、質量指標，務必使得到的精煤灰分的精煤理論產率同理論分選密度盡可能準確。

2.2進行必要的分選效果試驗

根據入選原煤性質分析結果，借鑒前人經驗，選擇合適的試驗無壓入料三產品重介旋流器，然后進行分選效果試驗，根據試驗結果來評定所選重介旋流器的工藝效果和驗證選型。

2.3最后，評定工藝效果指標并進行調試

根據旋流器人料各密度級試驗資料和三產品密度組成，可計算得到第一段和第二段產品分配率和并繪制分配曲線，分析分配曲線的相關參數，可計算得到旋流器的性能指標Ep，根據Ep值來對三產品重介旋流器的分選效果進行評價，并且還能夠從分配曲線的現象圖的陡緩程度來推斷分選效果的好壞，找出偏離的原因，對癥下藥，消除變異因素。例如曲線形狀偏離實際分選密度的程度相對較小，則證明分選的效果比較理想。

評定工藝效果后需要根據生產要求對工藝進行調試，需要注意的是，