選煤廠重介質(zhì)旋流器的優(yōu)化研究

徐 征， 鄒連峰， 趙東權(quán)

（1.鐵煤集團(tuán)內(nèi)蒙古東新煤炭有限責(zé)任公司， 內(nèi)蒙古自治區(qū) 鄂爾多斯 017000； 2.鐵煤集團(tuán)曉南礦，遼寧 調(diào)兵山 112700； 3.鐵煤集團(tuán)煤炭銷(xiāo)售分公司， 遼寧 調(diào)兵山 112700）

引言

隨著煤炭精選水平的不斷提高及煤炭精選產(chǎn)品應(yīng)用范圍的不斷增加，我國(guó)每年需要進(jìn)行精選的煤炭量達(dá)到了15 億t 以上，占比約為煤炭總產(chǎn)量的45%。重介質(zhì)旋流器作為煤炭精選的關(guān)鍵設(shè)備之一，其工作時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到煤炭精選時(shí)的效率和經(jīng)濟(jì)性，隨著煤炭綜采條件的不斷惡化，所開(kāi)采煤炭的細(xì)粒煤泥的含量不斷增加，在重介質(zhì)旋流器內(nèi)分選過(guò)程中導(dǎo)致煤泥含量過(guò)高而且中煤帶精的現(xiàn)象極為突出，不僅影響了對(duì)產(chǎn)品的分選效率，而且造成了精煤產(chǎn)品的浪費(fèi)，嚴(yán)重影響了選煤廠的煤炭分選經(jīng)濟(jì)性[1]。本文提出了一種新的重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，即，在使分選出的中煤產(chǎn)品能夠直接進(jìn)入到旋流器的下一段進(jìn)行再分選，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)中煤和精煤分選精度的靈活控制，優(yōu)化后的重介質(zhì)旋流器采用多段分選結(jié)構(gòu)，能夠有效解決煤炭分選過(guò)程中的中煤帶精難題，實(shí)現(xiàn)在不增加選煤廠分選工藝流程和分選時(shí)間的基礎(chǔ)上提升煤炭分選的精度和經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)實(shí)際分析表明優(yōu)化后的重介質(zhì)旋流器能夠極大地提升煤炭分選效率和精度，對(duì)提升選煤廠煤炭分選品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性具有十分重大的意義。

1 新型重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)

針對(duì)目前通用的重介質(zhì)旋流器在工作中所存在的煤泥含量過(guò)高而且中煤帶精的現(xiàn)象，在對(duì)重介質(zhì)旋流器工作原理進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，本文提出了一種新型的組合式的重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示[2]。

圖1 新型重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)示意圖

該重介質(zhì)旋流器的主要特點(diǎn)是在煤泥粗選段的筒體內(nèi)側(cè)設(shè)置了一個(gè)內(nèi)徑尺寸比旋流器溢流管大100 mm 的旋流器套筒，該套筒在設(shè)置時(shí)需確保中心和溢流管的中心重合，避免在工作時(shí)出現(xiàn)較大的偏心力，影響運(yùn)行穩(wěn)定性。在旋流器套筒的上側(cè)還設(shè)置有一個(gè)與溢流管同心的側(cè)溢流，該側(cè)溢流的主要目的在于將溢流管所形成的腔體的端部沿著切線開(kāi)一個(gè)口，使其和二段旋流器的切口入口的位置相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)粗煤泥的有效分選[3]。需要篩選的煤炭經(jīng)過(guò)充分的混合以后，將其傳送到重介質(zhì)旋流器的首段分選機(jī)構(gòu)內(nèi)，在高速旋轉(zhuǎn)的作用下，在分選機(jī)構(gòu)內(nèi)部形成了一個(gè)強(qiáng)大的離心力場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同密度物料的分選，分選上層的物料在旋流器套筒內(nèi)再完成一次篩選分級(jí)，使細(xì)小的精煤通過(guò)旋流器的一段溢流管排出來(lái)，而粗煤則進(jìn)一步通過(guò)側(cè)溢流切向出口進(jìn)入到二段分選機(jī)構(gòu)內(nèi)再次進(jìn)行分選，再次對(duì)粗煤泥進(jìn)行精練，提煉出盡可能多的精煤，有效地將粗煤進(jìn)行過(guò)濾，提高精煤分選率，提升產(chǎn)品的品質(zhì)。該旋流器分選過(guò)程不增加額外的分選流程，確保了分選效率。

2 旋流器關(guān)鍵參數(shù)的確定

旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)煤泥分選效果的影響極大，特別是旋流器的圓柱長(zhǎng)度和溢流管的直徑[4]。旋流器的圓柱段的長(zhǎng)度直接決定了煤泥在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中是否有足夠長(zhǎng)的分流時(shí)間，一般來(lái)說(shuō)筒體的長(zhǎng)度越大，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中物料的分選就會(huì)越充分，煤泥的分選效果就越好，但過(guò)長(zhǎng)的筒體不但會(huì)導(dǎo)致在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的不穩(wěn)定性增加，而且還會(huì)導(dǎo)致分選周期的增加，影響分選效率，因此經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，該重介質(zhì)旋流器的圓柱長(zhǎng)度設(shè)置為旋流器直徑的0.65 倍。

旋流管的直徑主要影響對(duì)煤泥的分選效果，旋流管的長(zhǎng)度增加時(shí)物料的分選密度會(huì)變大，導(dǎo)致分選出的精煤的量迅速增加，但其中的雜質(zhì)增多，精煤品質(zhì)迅速下降，而當(dāng)旋流管的長(zhǎng)度減小后其精煤的產(chǎn)量會(huì)降低，但品質(zhì)會(huì)提升，為了兼顧產(chǎn)品質(zhì)量和效率，最終選擇的溢流管的直徑為旋流器直徑的0.4 倍。

3 旋流器的應(yīng)用效果

為了對(duì)旋流器的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析，本文選擇建立一個(gè)小型的旋流器分選模擬平臺(tái)，對(duì)其按一定的比例進(jìn)行縮小[5]，驗(yàn)證在分選過(guò)程中的煤泥分選效果，結(jié)果如圖2 所示。

由實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果可知，當(dāng)采用傳統(tǒng)的重介質(zhì)旋流器進(jìn)行分選的過(guò)程中，精煤的分選率最高為77.2%，其分選時(shí)間約為210 s，而當(dāng)采用優(yōu)化后的重介質(zhì)旋流器對(duì)其進(jìn)行分選時(shí)，在120 s 的時(shí)候分選率已經(jīng)達(dá)到了97%以上，其分選時(shí)間比優(yōu)化前降低了約為42.9%，分選率比優(yōu)化前提升了約25.7%，極大地提升了分選過(guò)程中的精煤分選效率和精煤的品質(zhì)，具有極大的應(yīng)用效果。

圖2 優(yōu)化前后精煤分選率變化曲線

4 結(jié)論

1）旋流器的圓柱長(zhǎng)度和溢流管的直徑對(duì)煤泥分選效果影響極大，結(jié)合分選效率和分選品質(zhì)，最終確定該重介質(zhì)旋流器的圓柱長(zhǎng)度設(shè)置為旋流器直徑的0.65 倍，溢流管的直徑為旋流器直徑的0.4 倍。

2）當(dāng)采用優(yōu)化后的重介質(zhì)旋流器進(jìn)行分選時(shí)，分選時(shí)間比優(yōu)化前降低了約為42.9%，分選率比優(yōu)化前提升了約25.7%，極大地提升了分選過(guò)程中的精煤分選效率和精煤的品質(zhì)。