刍议旋流器选煤技术的发展及其应用

摘要：随着用煤数量的激增，我国的煤炭资源的开发率逐年提高。在面临飞速增长的用煤需求时，如何提高我国原煤入选率、推动我国选煤厂的发展以及减少对煤炭资源的浪费成为关键。目前，我国大部分煤炭加工企业都选择旋流器作为选煤的主要设备。

关键词：旋流器；选煤技术；煤炭资源；原煤入选率；选煤厂 文献标识码：A

中图分类号：TD94 文章编号：1009-2374（2015）06-0058-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0456

在工业燃料、化工燃料、民用燃料对煤炭需求越来越大的今天，提高煤炭的入选率尤为重要，这不但是煤炭企业发展的要求，也是提高我国煤炭资源利用率的需要。目前，我国的煤炭总储量约为5.6万亿吨，占一次能源储量的90%，但是我国的煤炭资源的入选率过低，不利于我国煤炭企业的继续发展，因此，采用科学、合理、高效的选煤技术成为提高我国煤炭利用效率的

关键。

1 旋流器选煤技术的现状

在选煤技术的发展过程中，我国的选煤工业已经取得了较为突出的成绩。由多种选煤工艺联合分选的选煤技术工艺格局已经形成。在选煤技术发展初期以水介质跳汰机为主要分选设备的工艺配置具有较强的优势，但其配置难以高效完成选煤，设备的效率低、成本高、投入高。而目前的旋流器技术则更加灵活高效，并且投入的成本较低。在很多选煤厂都已经投入了多种旋流器进入到生产中，促进对原煤的分选以及再处理。

而在“九五”攻关课题研究之后，我国的重介质选煤技术已经接近国际先进水平，但是对于大型机械无压给料三产品重介质旋流器的研发仍需要不断简化相关的技术及工艺设备，这还需要进一步的研究与讨论。

2 旋流器的结构及工作原理

旋流器是一种结构非常简单、无运转部件、低成本的选煤设备。旋流器是利用阿基米德原理，即颗粒在离心力场中产生离心沉降而进行分选的设备，本身没有运动部件，结构也非常简单。其基本工作原理是：固液悬浮液在一定的压力下从进料口切线给入旋流器，在柱段器壁的导流作用下，悬浮液强烈旋转，并同时沿着器壁向下做螺旋运动，形成向下的外旋流；外旋流在向下的运动过程中，由于锥段渐渐收缩，流动阻力增大，到达底流口附近后，迫使外旋流中除部分流体从底流口流出外，大部分流体转而向上运动，在内部形成向上的回流，即内旋流，并从溢流管流出。因此，旋流器内的流体流动呈双螺旋结构模型。在旋流器内的旋转流场中，悬浮液中密度大的颗粒在离心力的作用下容易沉降到器壁附近，并随外旋流在底流口附近排出；密度小的颗粒由于沉降速度较小，来不及沉降到器壁，则随着大部分液体形成的内旋流而从溢流排出，这样，悬浮液中的不同密度组分得到了分选。

若所有的物料为同一密度，则旋流器中的颗粒较粗的部分就会先移到旋流器的口壁，从旋转器的底流口出来，沉降速度比较低的颗粒则会随着溢流管排出，这就是浓缩与分级旋流器工作的原理及过程。

在旋流器中，需要分选的物料一般停留时间较短。所以，旋流器对于周围的环境以及物料的要求较为严格，例如物料颗粒的大小、物料的浓度、入料的压力等等。这些因素都会对旋流器造成一定的影响。但是，每一种旋转分选设备都有各自工作的条件，因此，需要根据不同旋流器的型号、适用条件，选择合适的操作设备进行操作。

3 旋流器选煤技术的特点及应用

旋流器设备具有成本低、高效运转等特点，在选煤技术应用方面，旋流器选煤还具有旋流器结构多样化、工艺流程组合化的特点，因此这几年旋流器在选煤应用方面得到了大力推广。

3.1 多样化的旋流器结构

根据市场需求、自身结构特点、工业需求等方面要求分为多种产品。例如，两产品重介质旋流器、三产品重介质旋流器、四产品重介质旋流器等。除此之外，按照旋流器中不同的物料还可以分为有压旋流器与无压旋流器两类。

3.2 组合化的选煤工艺

针对不同的原煤特点以及产品的结构特点，可以通过旋流器对原煤进行多种工艺的组合，选择出需要的种类。在选煤的过程中，旋流器可以综合原料煤脱泥、煤泥重介、回收、浮选等工艺对原煤进行筛选，以取得高产出的效果。通过对旋流器使用，可以选择出不同条件的煤质。

3.2.1 双供介旋流器。双供介旋流器适用于大型化的生产。在大型选煤厂中可以对不同选性、粒级的物料进行分选，这样物料才能更好地克服干扰和介质的作用。随着旋流器直径以及旋流器内循环量的加大，需要不断加大旋流器内的压力。通过加大旋流器内的入料压力从而更好地实现分选效果。在双供介旋流器中入料口都为渐开线式的矩形结构。按照不同的循环量，两个供介口的设计比两个供介口更加节能。

3.2.2 三产品重介质旋流器。三产品重介质旋流器是一种效率极高的选煤设备。它具有非常高效的分选率，并且可以调节分选的范围。并且三产品重介质旋流器对各种煤质的适应性较强，比较容易实现自动化控制。对难选煤的分选效率可以达到95%。在三产品重介质旋流器中，可以产生较大的生产力。三产品重介质旋流器还具有比较稳定的特性，可以灵敏地自我调节和控制，精度较高。另外，此旋流器的设计工艺比较简单，能够将精煤、混煤、矸石一次分选出来，所以可以分级作业，有利于节约成本，提高生产率。

4 在旋流器中选煤技术的应用流程

对于选煤技术中的旋流器来说，根据不同的燃煤需求、不同的煤种、不同的产品结构、不同的介质选择不同的选煤工艺，通过不同的工艺选择适宜的、科学的旋流器选煤工艺流程。

4.1 分选块煤跳汰机及分选末煤重介旋流器

在这个旋流器的工作流程当中，需要对煤种进行脱泥，从而减少了重介的入选率，又能够进一步提高对末煤的分选效率，提高对煤炭的回收利用效率。这种块煤跳汰机、末煤重介旋流器的工作流程主要应用于传统的的选煤厂，因为块煤跳汰机、末煤重介旋流器的工作流程过于复杂，不便于管理。

4.2 分选块煤重介分选机及分选末煤重介旋流器

在这个流程过程中，块煤重介分选机及末煤重介旋流器对于难以分选的煤具有较大的效果。尤其是对于难选煤中煤泥含量过大、容易破碎的块煤来说，分选效果更佳。另外，块煤重介分选机及末煤重介旋流器还可以对有特殊要求的选煤具有突出的分选效果。块煤重介分选机及末煤重介旋流器的分选能够有效地解决混合分选末煤效率较低的问题。

4.3 再选跳汰主洗及两产品旋流器

再选跳汰主洗及两重介旋流器的应用流程主要应用于大型选煤厂，跳汰机的工作流程可以筛选出纯度较高的矸石，从而可以使得进入重介旋流器的焦煤降低入选率。通过双产品旋流器可以在一定程度上大大降低选煤的投入，有利于灵活控制。再选跳汰主洗及双产品旋流器的工艺技术可以对精煤选煤的效率提升5%作用。但是，由于跳汰将纯研排出之后，大大增加了入料的分选密度，所以加大了可选性的难度，使得煤质的悬浮密度变化较大，造成了煤质选择质量与产品的波动与变化。

4.4 分选三产品重介质旋流器

分选三产品重介质旋流器的工艺流程主要是选择无压三产品重介质旋流器与有压三产品重介质旋流器对煤块进行筛选。通过无压三产品重介质旋流器与有压三产品重介质旋流器能够一次性地筛选出中煤、精煤、研石三种产品。这种工艺设备的流程较为简单，容易被操作，从而能够大大降低选煤厂的资金投入，产出率较高。但是对于一些煤质较为突出的煤块分选来说，比较难以控制一段、二段煤质密度的分选。

4.5 分选小直径重介质旋流器

分选小直径重介质旋流器的工艺技术主要就是针对较难选择的粉煤进行分选，尤其是粉煤的直径小于0.5mm。采用小直径重介质旋流器可以取得比较好的分选效果。通过此工艺流程可以进一步筛选出离心系数较高的粉煤颗粒，使得粉煤颗粒受到较大的分选力。所以，经过小直径重介质旋流器能够使得粉煤颗粒更快地被分选出来。

5 结语

随着我国工业燃料、化工燃料、民用燃料对煤炭需求越来越大，提高选煤厂煤炭的入选率尤为重要，这不但是煤炭企业发展的要求，也是我国不断提高煤炭资源利用率的需要。目前，在选煤技术的发展过程中，我国的选煤工业已经取得了较为突出的成绩。在选煤技术发展初期以水介质跳汰机为主要分选设备的工艺配置具有较强的优势。但其配置难以高效完成选煤，设备的效率低、成本高、投入高。而目前的旋流器技术则更加灵活高效，并且投入的成本较低。在很多选煤厂都已经投入了多种旋流器进入到生产中，促进对原煤的分选以及再处理。因此，旋流器在选煤应用方面得到了大力

推广。

根据市场需求、自身结构特点、工业需求等方面要求分为多种产品。在选煤的过程中，旋流器可以综合原料煤脱泥、煤泥重介、回收、浮选等工艺对原煤进行筛选，以取得高产出的效果。通过对旋流器使用，可以选择出不同条件的煤质。例如，双供介旋流器与三产品重介旋流器。对于选煤技术中的旋流器来说，根据不同的燃煤需求、不同的煤种、不同的产品结构、不同的介质选择不同的选煤工艺，通过不同的工艺选择适宜的、科学的旋流器选煤工艺流程。例如，分选块煤跳汰机及分选末煤重介旋流器、分选块煤重介分选机及分选末煤重介旋流器、再选跳汰主洗及双产品旋流器、分选三产品重介质旋流器、分选小直径重介质旋流器等。通过这些科学、合理、高效的选煤技术以及其工艺流程，促进我国煤炭的利用效率。

参考文献

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[2] 徐美庚，刘艳娟，郑艳.大型高效全重介选煤简化流程新工艺及设备的研究[J].煤炭科学技术，2011，（8）.

[3] 陈成就，廖慧群，常昇宏.重介质旋流器选煤评述选煤技术[J].煤炭科学技术，2013，（12）.

作者简介：肖亮（1986-），男，辽宁阜新人，开滦能源化工股份有限公司吕家坨矿业分公司选煤厂助理工程师，研究方向：选煤厂技术管理。

（责任编辑：秦逊玉）