有壓給料與無壓給料重介質旋流器選煤的比較

王小春 陳常州

（1中國礦業大學化工學院，江蘇 徐州 221008；2河南永錦選煤有限公司，河南 禹州 461470）

近年來，隨著煤炭資源的開發和利用，國家優質易選煤逐漸減少。面對入洗原煤煤質的變化，各種適應難選和極難選煤的工藝和設備也相繼誕生，隨著我國自行研發的各種類型重介旋流器工藝技術的日趨成熟，以及澳大利亞先進的模塊式重介選煤廠的引進，使重介旋流器分選工藝不論在簡化工藝環節、提高介質系統調控水平、易于操作管理方面，還是在減少介耗、電耗、降低生產成本等方面都有明顯的優勢。尤其是對重介旋流器直徑的大型化，大大提高單臺處理量，為選煤設計工藝布置的進一步簡化提供了有利條件，從而大大降低了工程造價。但是，在重介選煤工藝設計中，面對有壓給旋流器和無壓給料旋流器得的選取，仍然是一個值得重點探討的話題。在此，針對兩者的選取進行深入的探討。

1 兩種入料形式重介旋流器的概述及分選原理

1.1 重介旋流器的分選原理

介懸浮液在離心力場的作用下，在旋流器內會形成不同密度的等密度線，即密度場。密度自上而下，由內而外增加，并存在一個理論上的分離界面，也稱分離錐面。這個界面上的平均懸浮液密度在理想情況下，近似等于礦粒的分離密度。另外分離界面的形成，又決定于垂直零速面，并與徑向零位面有關，即在分離界面以外的懸浮液形成外螺旋流，向底流口方向移動；在分離界面以內的懸浮液形成內螺旋流向溢流口方向移動，內、外螺旋流移動的方向正好相反.從而達到輕重產品的分離。

1.2 有壓給料重介旋流器及其入料過程

有壓給料重介旋流器從外形上來看，主要是圓筒圓錐形的配合。而從入料壓力來看，大體上分為兩種：一是原煤直接經入混料桶，通過泵送直接延旋流器的切相給入，有人也把這種入料方式稱著高壓給料。二是將煤炭給入到混合桶后，通過泵給到定壓箱，然后通過定壓箱給料，也把這種形式稱著低壓給料。第一種給料壓力大小、穩定性主要受泵的工作影響，相對第二種來說，泵給料方式目前多采用離心式渣漿泵作為旋流器的入料泵。由于管路布置的靈活性及無須定壓高度，可以大幅度降低廠房的高度，簡化工藝、布置靈活、基建投資省。第二種入料形式其給料壓力穩定，要求廠房較高。定壓箱給料方式一般煤介比大，入料粒度不受入料泵的限制，對煤的破碎程度相對較弱，次生煤泥量就相對少一些。由于煤與介質懸浮液分別輸送，對管路系統的磨損程度也輕一些。兩種方式各有特點，具體選用應結合煤質、廠房配置等綜合考慮。

1.3 無壓旋流器及其入料過程

無壓旋流器主要是圓筒形。給料首先給入緩沖漏斗，在預先漩流的作用下通過給料緩沖漏斗延旋流器中心給入，介質則在旋流器的底端延切線給入，輕產物從溢流口流出，重產物從底流口排除。該入料方式要求廠房較高，管路磨損較小。

2 兩種入料形式旋流器的比較

大多認為有壓入料旋流器比無壓入料旋流器對旋流器對細粒級物料的分選精度更高，分選下限更低，似乎有壓入料方式更適合粉末煤含量多的難選煤的分選。但是近年來，在國內采用無壓入料重介旋流器分選難選煤的應用實例卻越來越多，旋流器直徑也越來越大。從一些采用無壓入料重介旋流器的選煤廠生產的實際效果來看，其分選精度與有壓旋流器相比差別不大。總的來說，兩種不同入料形式的旋流器各具特色，面對兩種入料形式的重介旋流器的選取，分析兩種旋流器對分選的影響。

2.1 兩種入料壓力的影響

由于重介旋流器內，礦粒在旋轉的密度場中所受離心力比重力大幾十至幾百倍。所以物料特別是細粒物料在重介旋流器內能夠得到有效分選，這是其他選煤方法所無法比擬的。應該說離心力是重介旋流器分析的原動力。被選煤粒在旋流器內所受離心力的大小取決于給料的切線速度和旋轉半徑，同時還有介質粘度等交叉影響。而切線速度又與入料壓頭有關，是有壓入料重介旋流器特具的優勢。因為在有壓入料的條件下，物料與懸浮液是混合有壓切線給入的。一進入旋流器，礦粒與懸浮液就同時具有了很高的切向速度。如果入料壓頭調節得當，從入料的初始階段就能達到最佳分選狀態，從而最大限度地利用了物料在旋流器內的分選時間和分選空間。

與此相反，入料壓力恰恰暴露出無壓入料重介旋流器的嚴重弱點，中心無壓入料方式的主要特點是被選物料與重介懸浮液是分開進入旋流器的。其中80%-90%懸浮液是從筒體下部切向有壓給入的，剩余的10%-20%的懸浮液則隨同被選物料由筒體上部中心口"無壓''（高差約2.5m）。因此被選物料進入旋流器后的初始切向速度幾乎為零。隨著礦粒在軸向和徑向上的位移，在旋轉懸浮液的帶動下，才逐漸增大本身的切向速度，并逐漸接近旋轉懸浮液的切向速度。這一現象說明入料在起始階段與懸浮液在旋轉速度上存在較大差異，這種差異對入選原煤將產生實際分離密度增大的影響，尤其對細粒物料影響更為明顯。

3 兩種入料方式匹配工藝

針對上述對旋流器的利弊分析，所以在設計中考慮選擇入料方式的時候，應該根據煤質特點具體分析，同時考慮每種入料的匹配工藝來區別對待。

對于不分級入洗工藝，原生煤泥不是太大的情況，考慮選前不脫泥工藝，全粒級入洗大多可以采用無壓入料重介旋流器，為了彌補無壓入料分選下限較低，可以考慮無壓重介旋流器分選+小直徑煤泥重介旋流器+浮選柱聯合三段分選；如果煤泥量太大，選前脫泥工藝，則大多采用有壓給料方式。

于分級入洗工藝，尤其是重介再洗工藝，因為煤泥在主洗過程消耗，對介質粘度的影響較小，對這樣的工藝大多采用有壓給料分選方法。其常見工藝如下：跳汰粗選+跳汰粗精煤重介質旋流器精選+煤泥浮選和跳汰主選+跳汰中煤重介質旋流器再選+煤泥浮選。對于分級入洗，末煤重介不脫泥則大多采用無壓入料方式。

4 無壓入料重介旋流器工業應用特點

無壓入料重介旋流器工業應用取得了良好的分選，數量效率高達96%-99%。

底流和溢流都能通過占入料量變化范圍較大，因此對各種性質的原煤適應性強。懸浮液和礦物分別給入旋流器，避免了泵送礦物顆粒的粉碎，和礦物顆粒對泵的磨損。由于分選密度于懸浮液在密度之間差值小，所以分選密度可控性和懸浮液密度的衡定性都會較好。旋流器的應用實踐證明，無壓入料圓筒形旋流器用以分選塊煤（100-12mm）或混煤（100-0.5mm），可打破重介旋流器只宜分選末煤的傳統概念。

小結

綜上分選表明，無壓入料和有壓入料兩種重介質旋流器在工藝特點及分選機理上各有所長，分選效果相近，特別是在選前不脫泥的條件下，兩者的分選效果相差更小。說明兩種入料方式皆是可供采用的高效分選工藝。在設計選用重介旋流器時，應根據煤質條件和產品結構要求具體分析，具體對待，擇優選用。

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