外加磁场对三产品重介旋流器二段分选密度的调控

付海青

(霍州煤电集团 吕梁山煤电公司洗煤厂， 山西 吕梁 033000)

随着选煤技术的快速发展，分选工艺基本成熟，比如块煤重介分选、细粒煤浮选等[1]. 对于块煤重介分选，其分选设备重介旋流器向大型化方向发展。三产品重介旋流器具有更高的分选精度，且易实现自动控制，在大型选煤厂得到广泛应用[2-3]. 而三产品重介旋流器一段分选密度控制技术相对完善，二段分选密度可调节量不太宽裕，煤质变化时无法得到较理想的控制。根据文献报道可知[4-7]，外加磁场的作用对磁性矿物的产品质量会产生影响。因此，选择外加磁场，通过调节磁场线圈的位置及磁场强度，探究外加磁场对三产品重介旋流器二段分选密度的调控。

1 实验部分

1.1 旋流器与外加磁场的系统组成

试验中所用的旋流器是参照实际工业旋流器的尺寸按比例缩制而成。为避免磁场对试验的影响，旋流器采用顺磁性的有机玻璃制成，相对磁导率接近1，不会对试验产生影响。溢流管的深度设置成可调节的。外加磁场由水平方向均匀紧密绕在有机玻璃骨架上漆包铜线产生，通过导线与直流稳流可调电源接通调节磁场强度。重介旋流器外加磁场示意图见图1.

1.2 旋流器试验方案设计

该试验先进行不带煤试验，通过改变线圈位置、溢流管插入深度及电流大小，观察对溢流介质产率的影响，并找到在旋流器筒体及锥部不同部位时，合适的线圈位置及适合的电流大小、溢流管插入深度。之后进行重介旋流器带煤分选试验，分选后的煤样经干燥处理，浮沉试验后称重，再在马弗炉里化灰，求得灰分和产率。该试验过程中，溢流管插入深度调节范围为20～80 mm；设定电流大小为2 A、4 A、6 A、8 A和10 A，旋流器线圈位置见图2.

图2 结构示意图

2 结果与讨论

2.1 溢流管插入深度对分选效果的影响

固定线圈位置为18和19时，电流设为2～8 A，考察不同溢流管插入深度对溢流介质产率的影响，其试验结果见图3.

图3 在位置18和19时溢流介质随插入深度变化曲线图

位置18和19位于旋流器筒体部位，从图3可以看出，在旋流器筒体位置，溢流介质的产率随着电流变化呈先增大后减小又增大的变化关系，说明通过电流变化调节溢流介质产率是可行的。固定线圈位置18且电流为2 A时，溢流管插入深度80 mm、 70 mm、 60 mm、 50 mm的溢流介质产率大于无电流时的产率；固定线圈位置19电流为电流2 A时，溢流管插入深度70 mm、 60 mm、 50 mm的溢流介质产率大于不加电流时的产率；固定线圈位置18和19，调节电流大于2 A时，各个溢流管插入深度的溢流介质产率均小于无电流的产率；继续增大电流达到10 A后，两位置处溢流介质产率仍呈上升趋势。即在旋流器筒体部位，不论线圈位置如何变化，在溢流管插入深度70、 60、 50时，溢流介质产率随电流变化存在先增大后减小又增大的变化关系，这说明通过调节电流来控制溢流介质产率是可行的，且在电流接近于2 A时，能够使溢流介质产率升高。

2.2 电流对溢流介质产率的影响

固定溢流介质插入深度为70 mm，调节线圈位置及电流大小，探究电流大小对溢流介质产率的影响，其试验结果见图4.

图4 线圈位置不同溢流介质产率随电流的变化图

从图4可以看出，当线圈位置为4和8时，溢流介质的产率并未随电流有明显的增加，而当电流超过1.5 A后，溢流介质产率发生了明显的降低；当线圈位置为10、12和14以及16、18和19时，溢流介质的产率都有明显的提高；线圈位置为10、12和14，电流1 A时，溢流介质产率最佳，之后随电流的增加而降低；线圈位置为16、18和19，电流1.5 A时溢流介质产率最高，而后也随电流的增加发生了明显降低。

2.3 旋流器带煤分选试验

根据不带煤试验结果，即溢流介质产率随线圈位置及电流大小的变化，选择线圈位置4、8、12、14、16和18进行旋流器带煤试验，考察电流变化对煤泥分选效果的影响。其中线圈4、8、12位于锥部，线圈14、16和18位于旋流器筒体，大电流和小电流分别对锥体及筒体溢流介质产率下降影响明显。其试验结果见图5.

图5 线圈位置不同精煤产率及灰分随电流变化关系图

从图5a)可以看出，当线圈位于位置4时，精煤灰分下降不明显，精煤产率变化也不大，与不带煤试验结果得出的规律相一致。当线圈位于8和12时，精煤灰分及精煤产率变化趋势相似，与不带煤试验结果也相一致。电流为1 A时，精煤灰分最高；当电流增大到3 A时，精煤产率为0，这说明当电流为2～3 A时，外加磁场的作用可以明显降低精煤灰分及精煤产率，降低分选密度；而位置8和12属于锥部，即旋流器锥部位置的外加磁场作用，可以通过电流的改变降低煤泥分选密度。

图5b)显示，线圈位于旋流器筒体位置，精煤灰分及精煤产率变化相似，与不带煤试验得出的规律也相一致；当线圈位于位置18时，电流1.5 A时精煤灰分最高；线圈位置为16，电流达到2 A后精煤灰分持续增加而精煤产率下降明显，即线圈位置位于筒体时，电流的变化可以提高分选密度。

3 结 论

1) 通过不带煤及带煤试验可以得出，外加磁场可以调节重介旋流器二段分选密度，这为之后的工业放大试验提供了依据，且线圈位于筒体及锥体不同位置时，适用的电流范围及分选效果也有差别。

2) 位于旋流器锥部的线圈，溢流介质产率下降要比位于旋流器筒体时要快；当电流继续增大到一定值时，溢流介质的产率发生大幅度下降，这说明外加磁场对重介旋流器分选密度的调节是明显的。

3) 重介旋流器锥部外加磁场作用能够降低煤泥分选密度，重介旋流器筒体部分外加磁场可提高煤泥分选密度。