重介质旋流器选煤工艺研究

杨清 郭红微

摘 要：近年来，旋流器分选技术发展迅猛，工艺流程不断简化，以及自动化控制水平不断提升，使得重介质旋流器技术在选煤行业广泛应用。重介质旋流器具有分选效率高，分选粒级宽等优点，但在实际运行中会受到多种因素影响，可以通过改变入料压力和底流口大小来调节，但是不论是增大入料压力或是减小底流口大小都应控制在一定范围内，否则将影响重介质旋流器运行效果。鉴于旋流器具有很好的适应性，可以分选的煤种也越来越多。

关键词：重介质旋流器；选煤工艺；入料压力；底流口

1 引言

随着环境和用户对煤炭质量的要求越来越高，重介质选煤技术的需求不断增长。重介质选煤技术是我国选煤行业的重要技术，我国重介质选煤技术也达到了国际先进水平，相继研究成功并在工程上推广应用三产品重介质旋流器选煤工艺以及无压给料三产品重介质旋流器选煤工艺等。

2 重介质旋流器

分选设备中放入一定密度的悬浮液，密度大于悬浮液的原煤会下沉，密度小于悬浮液的原煤会上浮。根据悬浮液的运动形式，重介质分选设备可以分为重力分选和离心力分选。由于其分选精度很高，常常用于难选煤分选。

2.1 重介质旋流器分类

重介质旋流器目前广泛使用的主要有：圆柱-圆锥形两种产品重介旋流器三产品重介质旋流器。

圆柱-圆锥形重介质旋流器结构与水力旋流器基本一致，唯一的区别就是重介质是悬浮液。原理就是根据物料密度分层，密度小的颗粒聚集到旋流器轴线中心，从溢流口排出，密度大的聚集在器壁，从底流口排出。

2.2 技术特点

重介质选煤技术是由荷兰煤炭工程师在20世纪40年代提出的，随着工业化发展，重介质选煤技术被广泛应用，尤其是重介质旋流器技术，具有显著的优势。

處理能力强，分选精度高：重介质旋流器的容量和适用范围都有很大的改善。重介质旋流器的单位处理能力可以有效的提高选煤效率，同时分选密度方便调整，带来更好的灵活性。重介质旋流器可以分选各种原煤，包括难选煤，并能与悬浮液控制系统协调工作，实现复杂的原煤分选。

易于模块化：重介质旋流器技术具有高效率等特性，根据原煤产量、地域实现模块化管理，具体表现在分工具体，管理方便，某个外界因素不至于干扰全局，根据不同特征逐层划分系统，可以大大提高选煤效率，这是重介质旋流器的一大优势。

投资小，易于管理：随着重介质选煤技术迅猛发展，尤其是三产品重介质旋流器的出现，大大减轻了重介质选煤系统的复杂性和高成本等劣势，与此同时，进一步减少成本，提高效率，降低管理难度。随着新技术、新工艺的不断发展，有利于进一步降低成本，管理难度，提升效率。

3 重介质旋流器影响因素

重介质旋流器受到许多因素的影响，最关键的是旋流器结构和进料压力，实际使用过程中主要通过改变入料压力和底流口直径来调整旋流器运行状态。

入料压力：悬浮液入料压力要特别注意。压力小，使得分选动力不够，容易降低分选精度，甚至会引起堵旋流器事故；相反，压力越大，悬浮液入料越快，处理能力增强，但随入料压力变大，加强悬浮液浓缩，分选密度同时增大，分选效果反而下降，增加设备磨损等缺点，所以在实际生产中入料压力要适中。进料压力的提高将来带来物料进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是入料压力。

底流口直径：底流口直径变小可以提高分选密度，根据质量守恒原理分析。节约介质损耗，但底流口太小会堵塞底流口，反而损失精煤，正常情况下，底流口直径为旋流器的0.26倍。

入料口、溢流口、底流口和中心空气柱半径分别为R，r1，r2，r0，底流口处速度为v1（r），溢流口处速度为v2（r），切入料平均初速度为v0。可得

入料口流量：

溢流口流量：

底流口流量：

根据质量守恒定理：

可得：

ρ0、ρ1、ρ2分别是入料、溢流和底流的平均密度。

悬浮液密度：重介质旋流器按照物料密度分级，分选出不同密度的物料。高、低密度分别表示高灰和低灰。

入料固液比：入料固液比指的是原煤与悬浮液体积比。入料固液比太高，原煤无法充分润湿，容易错配；固液比太低，影响旋流器处理能力下降，导致能源浪费，所以入料固液比要适中。

旋流器结构参数包括筒体长度，锥角大小，溢流口直径，底流口直径，入料口尺寸等。

4 选煤厂工艺流程及特点

4.1 工艺流程

旋流器中放入0～50mm原煤，一段旋流器溢流经振动、弧形筛、分级筛处理，得到-13mm为最终末精煤，+13mm为最终块精煤；通过二段旋流器对一段旋流器底流再次分选，得到矸石和中煤，中煤经振动翻、弧形筛、分级筛进一步处理，得到最终矸石，+13mm为最终末中煤。一段旋流器以一定压力注入重悬浮液，精煤和中煤振动，弧形筛下小部分物料进入煤泥合格介质桶，大部分进入原煤合格介质桶，再放入煤泥旋流器，溢流通过精煤磁选机，底流通过中煤磁选机。精煤脱介筛、中煤一段筛下水、矸石二段筛下水、三段筛下水分别通过矸、中、精磁选机，精煤脱介筛二段筛下水通过原煤合格介质桶，磁选尾矿分别进入矸、中、精煤泥桶。

4.2 工艺特点

工艺流程简单：流程结合无压给料三产品重介质旋流器，原煤放入旋流器就能分选出精煤、中煤和矸石，分选结果可以达到93%，完全可用于分选难选煤，与传统方法相比，成本更低，效率更高。

易于煤泥重介分选：通过一段旋流器的浓缩以及分级，精煤和较细的加重质从溢流口排出，悬浮液主要是精煤泥的细粒度加重质，将悬浮液放入小直径煤泥重介旋流器，单独精选粗精煤泥，保证选后精煤泥质量。

脱介系统简单：一段旋流器放入低密度重悬浮液，对一段旋流器浓缩、分级作用自然调节实现二段旋流器分选密度；借助弧形筛提高脱介量；精煤振动筛采取三道喷水；中、矸振动筛采取两道喷水，最大限度提高脱介系统效率。

参考文献

[1]刘峰，钱爱军，郭秀军.重介质旋流器选煤技术的研究与发展[J].选煤技术，2006，5：1-12.

[2]齐正义.浅谈重介质旋流器选煤[J].选煤技术，2003，2：10-11.