無壓三產品旋流器1000/700最大處理量的探討

賀慧通

摘 要：隨著重介質旋流器選煤的普及應用，伴著行業寒冬的延續，噸煤洗選成本的控制受到同行們的高度重視。現以無壓三產品重介質旋流器1000/700型為研究對象，結合現場生產的實際數據，分析旋流器的最大處理量。降低噸煤消耗成本，取得經濟效益的最大化。研究結果表明：挖掘旋流器的最大處理量意義重大，不僅降低了噸煤洗選的單位成本，甚至對選煤廠設計的、節能減排方面有著重要意義。

關鍵詞：旋流器 經濟效益 處理量

概述：無壓三產品重介質旋流器以其分選精度高、處理量大、適合難選極難選煤的特點，已成為我國主要的煤炭分選設備之一。因該系統自身的特性，重介質分選的噸煤成本偏高，在當下市場寒冬期，提質降本才是關鍵。因此，研究降低單位洗選成本，增大旋流器的處理量顯得意義重大。

1、無壓給料三產品重介質旋流器原理

無壓給料三產品重介質旋流器（見圖1）用給定密度的重介質懸浮液以一定的壓力從旋流器一段介質入口處打入旋流器。原煤在少量重介懸浮液潤濕后，從一段旋流器頂部中心位置自流給入，懸浮液在一段中產生低密度物料的內旋流和高密度物料的外旋流器兩種流態。同時旋流器中心部位因負壓作用形成負壓空氣柱，原煤給入后因輕重產物的密度不同，所受離心強度不同，輕產物則進入負壓空氣柱從精煤管排出。重產物被甩入旋流器內壁與高密度懸浮液一起進入二段旋流器。在二段旋流器中，由旋流器錐角的濃縮作用提高了二段的分選密度，在與一段旋流器相同分選原理下，分選出中煤和矸石。

根據選煤廠設計能力不同選擇型號不同，主要按處理能力的大小選擇。市場上主流的旋流器型號及處理能力見下表1。

2、 1000/700旋流器處理能力

在復盛選煤廠、源興選煤廠的工業性實踐數據顯示，三產品1000/700型旋流器單機小時原煤處理量可達300t/h。與表1處理能力相比較，達到1200/850的處理能力。那么探索1000/700型旋流器的最大處理能力很有必要。經研究發現，影響旋流器入料量的因素有：入介壓力，介質懸浮液循環量，液固比，煤泥含量等。下面就這些影響因素進行討論。

2.1入介壓力

重介質旋流器選煤的過程是以重介質懸浮液為介質，通過控制旋流器參數，依靠離心力場來強化煤粒的分選過程。入介壓力的大小直接決定了離心力場的強弱。顆粒在重介質旋流器內流動密度場中所受的離心力F為：

由（1）式可知，顆粒所受離心力隨其粒徑的三次方和切向速度的二次方的增大而增大。懸浮液旋轉流的切向速度與給入壓頭H的關系式為：

由（1），（2）式可知，H∝F，即懸浮液進入重介質旋流器的壓頭與顆粒所受的離心力成正比。若旋流器直徑不變，其懸浮液給入壓頭增大后，導致顆粒的離心力F變大。換言之顆粒在旋流器中的運動速度越快，其在旋流器內旋轉停留的時間就越短。因此可以給入分選更多的顆粒，提高處理量。但增加入口壓力將增大旋流器內產生的離心力，提高細顆粒重產物在底流中的比例，同時也增強了懸浮液在旋流器中的濃縮作用，導致實際分選密度略有提高。所以增加入介壓力有上限要求，即旋流器的實際分選密度不得影響產品要求的質量指標。

2.2介質懸浮液的循環量1000/700型旋流器的介質循環量為：700～1000m?/h。隨著入介壓力的提高，循環速度加快，介質循環量必然增加。旋流器的介質循環量達到最大時，其處理能力也就達到了極限。

2.3液固比

重介質旋流器的容積很小，重介質和煤在其中的停留時間基本相同，也就是數秒鐘的時間。為保證有效分選所必需的液固比，重介質旋流器的循環介質量相對較大。不同粒度和密度的原煤，循環介質量大約為噸原煤在3～5m?，對于無壓三產品重介質旋流器而言，循環介質量有時還可能超出此上限。但很難低于該下限，經研究發現，當液固比小于3：1時，煤粒在旋流器中的分選變差，流態粘滯。以此結合其循環量計算1000/700型旋流器的最大處理能力可達330t/h。

2.4煤泥含量

重介懸浮液中的煤泥含量對旋流器分選起著決定性的作用，因為懸浮液中煤泥含量的多少直接影響著重介懸浮液的粘度和穩定性。重介懸浮液的粘度隨固相體積濃度增大而增大。重懸浮液粘度過高會影響原煤的分選效果，尤其是對末煤和煤泥的分選影響更加顯著。最理想的是在懸浮液疏密程度滿足分選要求的條件下，要求懸浮液粘度低，穩定性好，這就要取決于非磁性物含量。一般認為，固相體積濃度的最大限度不超過45%，下限不超過15%。因此對于分選煤泥含量較大的原煤時，能及時排出重介懸浮液中的煤泥是關鍵。

3、 1000/700型旋流器的應用

1000/700型旋流器廣泛應用于中型選煤廠當中，其中復盛選煤廠和源興選煤廠生產數據顯示該型號的原煤小時入洗量可達300噸/小時。在原煤含矸量小于等于40%，處理量270 t/h穩定。旋流器入料壓力穩定在0.2～0.22Mpa，此條件下，旋流器分選效果較好。單機檢測分選下限0.3 mm。對旋流器單機進行檢測，取得了滿意效果。

4、結語

現有1000/700型旋流器技術成熟，單位體積處理量大，分選精度高，分選下限較低，可適應各種可選性的原煤分選。重介旋流器更能實現選煤廠自動化的要求。繼續探索提高1000/700型旋流器的處理能力可以節省投資，降低廠房高度，降低功耗，減少設備臺數方便管理。

實踐表明：挖掘旋流器的最大處理量意義重大，在不增加任何投資的情況下，不僅降低了噸煤洗選的單位成本，同時對選煤廠設計的、節能減排方面有著重要意義。

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