庞宇飞，苗聚英

(天安公司田庄选煤厂，河南平顶山467013)

摘要：结合田庄选煤厂的生产工艺流程．系统介绍了旋流器在粗煤泥分级与浓缩、末煤分选、磁选机尾矿分级、浓缩及回收等工艺系统中的应用经验。

关键词：旋流器；分级；分选；浓缩；应用

中图分类号：TD455⁺．5    文献标识码：A

 

1概述

    平顶山天安公司田庄选煤厂于1970年建成投产，是我国自行设计、施工建设的第一座全重介大型矿区型炼焦煤选煤厂，经过近两年的技术改造，原煤处理能力已达500万t/a，主要产品是“天喜”牌1/3焦精煤和焦精煤。该厂原煤来自平顶山矿区的10多个矿井，不同矿别的煤质差异较大。随着原煤开采机械化程度的提高，原煤中细粒级煤含量增大，根据2005年各矿入选原煤统计情况看，19～0.5mm粒级的含量占原煤总量的60％～65％。另外，为了提高原煤分级筛的处理能力，将分级筛的筛孔尺寸改为2.5mm，因此，需要在筛下水进入浮选系统之前将其中的2.5～0.5mm粒级煤分选出来返回末煤系统。再者，磁选机尾矿中也含有一定量的精煤／中煤煤泥需要合理回收。因此，需要针对不同生产工艺环节的要求，合理选择旋流器，以提高旋流器的分级与分选效率，最终实现最佳经济效益的目的。

2旋流器的结构与工作原理

    图l所示为圆筒圆锥形两产品重介质旋流器结构示意图。

    重介质旋流器的分选过程是：原料煤和重悬浮液的混合物以一定压力由给料管沿切线方向给入旋流器中，形成强大的旋流。其中，一股为沿旋流器圆柱体和圆锥体内壁形成的向下外螺旋流，另一股则为绕旋流器轴心形成的向上内螺旋流，其轴心形成负压，实为空气柱。由于内螺旋流圆周速度的增加，距气柱较近的地方速度最大。在内、外螺旋流的作用下，高、低密度煤粒得以分离，高密度煤粒随外螺旋流下降至底流口排出，低密度煤粒随内螺旋流通过溢流管进人溢流收集室排出。

    重介质旋流器选煤是利用阿基米德原理在离心力场中完成的。煤粒在重悬浮液中所受的离心力可由式(1)求得：

    式中：F为煤粒所受的离心力，N；V为煤粒的体积， cm³或m³；δ、ρ_sn分别为煤粒和重悬浮液的密度， g/cm³；ν_t为煤粒旋转半径r处的切向速度，cm/s；r为煤粒的旋转半径，cm。

    由式(1)可知，当煤粒的密度大于重悬浮液的密度时，F为正值，此时，煤粒将在重悬浮液中作离心运动，并被甩向外层。反之，物料的密度低于重悬浮液的密度，F为负值，煤粒在重悬浮液中作向心运动，并向内层集中^[1]。

    煤粒在旋流器中所受的离心力比重力大得多。在旋流器工作过程中，在从入料口到底流口的长度内，有效离心力使颗粒产生的离心加速度是其在垂直浮沉系统线性运动引起的正常重力加速度的20～200倍^[2]。

3旋流器的应用

    旋流器在田庄选煤厂的应用主要有三个方面，一是对<2．5mm粒级煤进行水力分级浓缩；二是对2.5～19mm粒级煤进行分选；三是对精、中煤磁选机尾矿进行分级浓缩。

3．1分级与浓缩

   应用分级水力旋流器对<2.5mm粒级煤进行分级与浓缩，其工艺流程如图2所示。

    分级水力旋流器以水为介质，用于粗煤泥的分级与浓缩，该厂在用的10台φ508mm分级水力旋流器均为国产设备，其工作效果见表1。

    由表l可以看出，分级水力旋流器具有良好的分级和浓缩功能。

    (1)分级水力旋流器入料中>0.5mm级含量为60.32％，而溢流中>0．5mm级含量仅为2.02％，降低了58.30个百分点，极大缓解了对浮选系统的压力，避免了大颗粒煤进入浮选系统造成浮选困难。

    (2)分级水力旋流器底流浓度为618.8l g／L，入料浓度为273.97 g／L，底流浓度为人料浓度的2．26倍，为脱泥筛提供了理想的原料，提高了脱泥筛的工作效率。

    (3)底流中>0.5mm级含量由入料的60.32％增加到69.50％，<0.5mm级部分可通过脱泥筛后返回分级旋流器进一步减少，从而为重介质旋流器分选创造有利条件。

3．2分选

    应用重介质旋流器对2.5～19mm粒级煤进行分选，其流程如图3所示。

    重介质旋流器采用磨细的磁铁矿粉与煤泥水组成的重悬浮液作为介质，可在旋流器内实现1.25～1.55g/cm³密度级的分选作业。为使旋流器选煤取得最佳效果，应注意如下几点：

    (1)循环介质既要保持一定的稳定性，粘度又不能太高，通常，底流与溢流悬浮液密度差以0.3～0.5 g/cm³为宜。使用粒度组成合理的磁铁矿粉和系统中保持一定量的煤泥是循环介质稳定的必要条件。

    (2)重介质旋流器正常运行的必要条件是人料量、入料压力、介质循环量和介质密度要稳定，为此，必须配备给料控制设备、人料稳压装置和重悬浮液密度自动控制装置。

    (3)应根据现场实际情况和末煤量的大小合理选择重介质旋流器^[3]。

    田庄选煤厂现采用4台美国KREBS公司制造的φ800mmD33-T214型二产品重介质旋流器处理末煤，取得了很好的效果(表2)。

  根据表2的试验结果，按照《煤用重选设备工艺性能评定方法》可以计算出如下结果：

  精煤产率为67.28％，灰分9.33％，精煤理论产率69.50％，E_p值为0.06；中煤产率为32.72％，灰分68.44％；理论分选密度1.53g/cm³，数量效率96.81％。

 上述计算结果表明，D33-T214型重介质旋流器的分选精度高，分选效果好。

     由于田庄选煤厂采用了大直径重介质旋流器，不仅减少了设备台数，而且简化了工艺系统；旋流器的入料泵采用变频器控制，可根据原煤性质及时调整人料压力，有效改善了分选效果；设备台数少，便于维护保养，设备的可靠性得以提高，为自动控制的实现创造了条件^[4]。

3．3磁选尾矿的浓缩分级

  应用旋流器组对精、中煤磁选机尾矿进行浓缩分级，其流程如图4所示。

    对精、中煤磁选机的尾矿进行浓缩分级是通过精煤旋流器组和中煤旋流器组进行的，旋流器组的人料为稀介质和煤泥水的混合物，旋流器组的主要作用是浓缩，其次是分级。该系统配备4组，共8台φ508mm型二产品旋流器，均采用国产设备以节约成本。表3所载为精煤旋流器组试验结果。

注：人料总灰：20.97％，浓度：110.57g/L；溢流总灰：25.98％，浓度：38.49g/L；底流总灰：14.65％，浓度：563.04g/L

    由表3试验数据可以看出，精煤旋流器组的入料浓度为110.57g／L，底流浓度为563.04g／L，底流浓度是入料浓度的5.09倍，浓缩效果十分明显，有利于精煤煤泥的回收；溢流中>0.250mm级含量为10.39％，底流中>0.250mm级含量为79.59％，表明绝大部分大颗粒煤均进入旋流器底流，有利于采用脱泥筛回收精煤；在回收精煤泥的同时，也减轻了浮选系统的负荷，利于浮选系统的稳定运行。

4  结束语

    田庄选煤厂根据生产工艺的实际需要合理选择不同种类和规格的旋流器，提高了分选效率，末精煤灰分合格率一直保持在89％以上，经济效益显著。

 

参考文献：[1]  张鸿起，刘顺，王振生．重力选矿[M]．北京：煤炭工业出版社,1987．

[2]  符福存．重介旋流器分选工艺中应注意的几个关键问题[J]．煤炭加工与综合利用，1999，(6)．

[3]  申克忠．旋流器选煤[J]．选煤技术，2005．(2)．