基于線圈形狀對重介旋流器分選密度的影響

2021-03-01 00:37:14張海軍

煤 2021年2期

張海軍

(山西焦煤霍州煤電集團李雅煤莊礦,山西霍州 031400)

我國是能源消耗大國，在高速發展的今天，新型能源的開發利用還處于發展階段，能源結構雖然有所調整，但占有總一次能源94%的煤炭資源是作為我國最主要的能源[1]。隨著環保的大力宣傳，煤炭能源的利用逐漸轉向了清潔能源[2-3]，“清潔、高效、安全、可持續”是現階段煤炭發展的方向[4]。煤炭在加工利用前需對煤炭進行洗選，三產品重介旋流器作為一種高效的分選設備，因其寬泛的煤炭分選密度調節區間，入洗煤質適應性強等廣泛應用于各大煤炭洗選加工廠[5]。本文主要研究了不同線圈形狀作用下，重介旋流器分選煤泥在不同磁場作用下，磁力大小的比較，以及在磁場作用下精煤尾煤的分選效果，為選煤廠重介旋流器二段分選的在線調控提供技術支持。

1 實驗樣品的制備及灰分的測定

本文采用的煤樣是霍州煤電集團李雅莊煤礦的煤樣，經破碎篩分成-3 mm的煤樣，置于鼓風干燥箱內烘干，至水分含量不再變化，取出后置于干燥器內待用。試驗用到的重介懸浮液密度為1.35 g/cm3。

灰分的測定：取粗煤泥分選試驗后的樣品，經篩后脫去磁鐵礦粉，稱重，置于鼓風干燥箱內烘干后，對樣品進行分級，采用馬弗爐燒求得其灰分含量。

2 實驗結果與討論

2.1 不同內徑的矩形及梯形線圈產生磁力的比較

2.1.1 不同內徑的線圈產生磁力的對比

本實驗采用了不同內徑、不同形狀的線圈，研究了通電后線圈中磁場力的變化，比較了磁性顆粒不同形狀線圈中所受軸向力、徑向力以及軸向力和徑向力的比值。磁性粒子在內徑為150 mm和200 mm的線圈中，受到的軸向力和徑向力如圖1所示。

從圖1可以看出，當通以相同勵磁電流后，在距線圈中心軸線相同的位置，磁性粒子在內徑較小的線圈內受到的軸向力和徑向力都大于在內徑較大的線圈內受到的力，同樣，內徑較大的線圈內軸向力與徑向力的比值小于內徑較大的線圈中軸向力與徑向力的比值。

圖1 不同內徑線圈作用下磁性粒子軸向及徑向力

2.1.2 不同形狀的線圈產生磁力的對比

選擇了內徑為150 mm和200 mm兩個圓形線圈，以及60°梯形線圈作為對比，探究線圈形狀不同，磁性粒子受到軸向力和徑向力的大小如圖2所示。

圖2 不同形狀線圈作用下磁性粒子軸向及徑向力

從圖2可知，磁性粒子在梯形線圈勵磁電流作用下，受到的軸向力和徑向力都不均勻，在起點方向的軸向力和徑向力的絕對值大于接近終點位置的軸向力和徑向力；與150 mm的矩形線圈相比，磁性粒子運動到路徑一半時，在梯形線圈中受到的磁場力因作用距離拉長，其值較小。對于磁性粒子在磁場中的徑向力與軸向力的比值，內徑150 mm線圈的值最大，梯形線圈的值居中，內徑200 mm線圈的值最小。

2.2 不同線圈形狀對重介質旋流器分選密度影響

2.2.1 矩形線圈(內徑 200 mm)對重介質旋流器分選密度的影響

從圖3可以看出，當所加勵磁電流值達到12.5 A時，不同粒級的精煤灰分和尾煤灰分并未呈現規律性的變化，且其灰分都大于不加勵磁電流時的灰分值，旋流器的分選效果較差。結合上述磁性粒子在不同形狀線圈中受到磁力的差異，可以看出，大內徑線圈作用下，徑向力比軸向力值較大時，并未使得整體的磁力增強，吸引更多的磁性礦粉夾帶更多的粗煤泥進入底流，提高旋流器的分選效果，即在旋流器二段分選過程中，軸向力的變化對磁性粒子的吸引起主導作用，是影響粗煤泥分選效果的主要因素。

圖3 內徑200 mm矩形線圈對重介旋流器分選效果的影響

2.2.2 梯形線圈對重介質旋流器分選密度的影響

從圖4可以看出，當勵磁電流加到12.5 A時，最細粒級煤泥的精煤灰分稍微降低，其他粒級的精煤灰分變化不是很明顯，尾煤灰分中只有粒度為3～1 mm和1～0.5 mm煤泥灰分含量增加，說明此時重介旋流器分選密度上升；繼續加大勵磁電流，在勵磁電流達到15 A時，重介旋流器分選效果最差，精煤灰分急劇增加，尾煤灰分大幅度下降；繼續增加電流至17.5 A時，除最大粒級煤泥精煤灰分降低后，其余煤泥的精煤灰分增加，尾煤灰分在3～1 mm和1～0.5 mm兩個粒級的煤泥中呈增加趨勢，其余粒級的尾煤灰分降低，旋流器的分選效果仍然不好。這是因為，在梯形線圈作用下，粗煤泥中磁性粒子受到的磁場力不均勻，并不能吸引更多磁性顆粒以帶走大量粗煤泥至底流中，重介旋流器的分選效果仍不樂觀。