芻議旋流器選煤技術的發展及其應用

摘要：隨著用煤數量的激增，我國的煤炭資源的開發率逐年提高。在面臨飛速增長的用煤需求時，如何提高我國原煤入選率、推動我國選煤廠的發展以及減少對煤炭資源的浪費成為關鍵。目前，我國大部分煤炭加工企業都選擇旋流器作為選煤的主要設備。

關鍵詞：旋流器；選煤技術；煤炭資源；原煤入選率；選煤廠 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD94 文章編號：1009-2374（2015）06-0058-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0456

在工業燃料、化工燃料、民用燃料對煤炭需求越來越大的今天，提高煤炭的入選率尤為重要，這不但是煤炭企業發展的要求，也是提高我國煤炭資源利用率的需要。目前，我國的煤炭總儲量約為5.6萬億噸，占一次能源儲量的90%，但是我國的煤炭資源的入選率過低，不利于我國煤炭企業的繼續發展，因此，采用科學、合理、高效的選煤技術成為提高我國煤炭利用效率的

關鍵。

1 旋流器選煤技術的現狀

在選煤技術的發展過程中，我國的選煤工業已經取得了較為突出的成績。由多種選煤工藝聯合分選的選煤技術工藝格局已經形成。在選煤技術發展初期以水介質跳汰機為主要分選設備的工藝配置具有較強的優勢，但其配置難以高效完成選煤，設備的效率低、成本高、投入高。而目前的旋流器技術則更加靈活高效，并且投入的成本較低。在很多選煤廠都已經投入了多種旋流器進入到生產中，促進對原煤的分選以及再處理。

而在“九五”攻關課題研究之后，我國的重介質選煤技術已經接近國際先進水平，但是對于大型機械無壓給料三產品重介質旋流器的研發仍需要不斷簡化相關的技術及工藝設備，這還需要進一步的研究與討論。

2 旋流器的結構及工作原理

旋流器是一種結構非常簡單、無運轉部件、低成本的選煤設備。旋流器是利用阿基米德原理，即顆粒在離心力場中產生離心沉降而進行分選的設備，本身沒有運動部件，結構也非常簡單。其基本工作原理是：固液懸浮液在一定的壓力下從進料口切線給入旋流器，在柱段器壁的導流作用下，懸浮液強烈旋轉，并同時沿著器壁向下做螺旋運動，形成向下的外旋流；外旋流在向下的運動過程中，由于錐段漸漸收縮，流動阻力增大，到達底流口附近后，迫使外旋流中除部分流體從底流口流出外，大部分流體轉而向上運動，在內部形成向上的回流，即內旋流，并從溢流管流出。因此，旋流器內的流體流動呈雙螺旋結構模型。在旋流器內的旋轉流場中，懸浮液中密度大的顆粒在離心力的作用下容易沉降到器壁附近，并隨外旋流在底流口附近排出；密度小的顆粒由于沉降速度較小，來不及沉降到器壁，則隨著大部分液體形成的內旋流而從溢流排出，這樣，懸浮液中的不同密度組分得到了分選。

若所有的物料為同一密度，則旋流器中的顆粒較粗的部分就會先移到旋流器的口壁，從旋轉器的底流口出來，沉降速度比較低的顆粒則會隨著溢流管排出，這就是濃縮與分級旋流器工作的原理及過程。

在旋流器中，需要分選的物料一般停留時間較短。所以，旋流器對于周圍的環境以及物料的要求較為嚴格，例如物料顆粒的大小、物料的濃度、入料的壓力等等。這些因素都會對旋流器造成一定的影響。但是，每一種旋轉分選設備都有各自工作的條件，因此，需要根據不同旋流器的型號、適用條件，選擇合適的操作設備進行操作。

3 旋流器選煤技術的特點及應用

旋流器設備具有成本低、高效運轉等特點，在選煤技術應用方面，旋流器選煤還具有旋流器結構多樣化、工藝流程組合化的特點，因此這幾年旋流器在選煤應用方面得到了大力推廣。

3.1 多樣化的旋流器結構

根據市場需求、自身結構特點、工業需求等方面要求分為多種產品。例如，兩產品重介質旋流器、三產品重介質旋流器、四產品重介質旋流器等。除此之外，按照旋流器中不同的物料還可以分為有壓旋流器與無壓旋流器兩類。

3.2 組合化的選煤工藝

針對不同的原煤特點以及產品的結構特點，可以通過旋流器對原煤進行多種工藝的組合，選擇出需要的種類。在選煤的過程中，旋流器可以綜合原料煤脫泥、煤泥重介、回收、浮選等工藝對原煤進行篩選，以取得高產出的效果。通過對旋流器使用，可以選擇出不同條件的煤質。

3.2.1 雙供介旋流器。雙供介旋流器適用于大型化的生產。在大型選煤廠中可以對不同選性、粒級的物料進行分選，這樣物料才能更好地克服干擾和介質的作用。隨著旋流器直徑以及旋流器內循環量的加大，需要不斷加大旋流器內的壓力。通過加大旋流器內的入料壓力從而更好地實現分選效果。在雙供介旋流器中入料口都為漸開線式的矩形結構。按照不同的循環量，兩個供介口的設計比兩個供介口更加節能。

3.2.2 三產品重介質旋流器。三產品重介質旋流器是一種效率極高的選煤設備。它具有非常高效的分選率，并且可以調節分選的范圍。并且三產品重介質旋流器對各種煤質的適應性較強，比較容易實現自動化控制。對難選煤的分選效率可以達到95%。在三產品重介質旋流器中，可以產生較大的生產力。三產品重介質旋流器還具有比較穩定的特性，可以靈敏地自我調節和控制，精度較高。另外，此旋流器的設計工藝比較簡單，能夠將精煤、混煤、矸石一次分選出來，所以可以分級作業，有利于節約成本，提高生產率。

4 在旋流器中選煤技術的應用流程

對于選煤技術中的旋流器來說，根據不同的燃煤需求、不同的煤種、不同的產品結構、不同的介質選擇不同的選煤工藝，通過不同的工藝選擇適宜的、科學的旋流器選煤工藝流程。

4.1 分選塊煤跳汰機及分選末煤重介旋流器

在這個旋流器的工作流程當中，需要對煤種進行脫泥，從而減少了重介的入選率，又能夠進一步提高對末煤的分選效率，提高對煤炭的回收利用效率。這種塊煤跳汰機、末煤重介旋流器的工作流程主要應用于傳統的的選煤廠，因為塊煤跳汰機、末煤重介旋流器的工作流程過于復雜，不便于管理。

4.2 分選塊煤重介分選機及分選末煤重介旋流器

在這個流程過程中，塊煤重介分選機及末煤重介旋流器對于難以分選的煤具有較大的效果。尤其是對于難選煤中煤泥含量過大、容易破碎的塊煤來說，分選效果更佳。另外，塊煤重介分選機及末煤重介旋流器還可以對有特殊要求的選煤具有突出的分選效果。塊煤重介分選機及末煤重介旋流器的分選能夠有效地解決混合分選末煤效率較低的問題。

4.3 再選跳汰主洗及兩產品旋流器

再選跳汰主洗及兩重介旋流器的應用流程主要應用于大型選煤廠，跳汰機的工作流程可以篩選出純度較高的矸石，從而可以使得進入重介旋流器的焦煤降低入選率。通過雙產品旋流器可以在一定程度上大大降低選煤的投入，有利于靈活控制。再選跳汰主洗及雙產品旋流器的工藝技術可以對精煤選煤的效率提升5%作用。但是，由于跳汰將純研排出之后，大大增加了入料的分選密度，所以加大了可選性的難度，使得煤質的懸浮密度變化較大，造成了煤質選擇質量與產品的波動與變化。

4.4 分選三產品重介質旋流器

分選三產品重介質旋流器的工藝流程主要是選擇無壓三產品重介質旋流器與有壓三產品重介質旋流器對煤塊進行篩選。通過無壓三產品重介質旋流器與有壓三產品重介質旋流器能夠一次性地篩選出中煤、精煤、研石三種產品。這種工藝設備的流程較為簡單，容易被操作，從而能夠大大降低選煤廠的資金投入，產出率較高。但是對于一些煤質較為突出的煤塊分選來說，比較難以控制一段、二段煤質密度的分選。

4.5 分選小直徑重介質旋流器

分選小直徑重介質旋流器的工藝技術主要就是針對較難選擇的粉煤進行分選，尤其是粉煤的直徑小于0.5mm。采用小直徑重介質旋流器可以取得比較好的分選效果。通過此工藝流程可以進一步篩選出離心系數較高的粉煤顆粒，使得粉煤顆粒受到較大的分選力。所以，經過小直徑重介質旋流器能夠使得粉煤顆粒更快地被分選出來。

5 結語

隨著我國工業燃料、化工燃料、民用燃料對煤炭需求越來越大，提高選煤廠煤炭的入選率尤為重要，這不但是煤炭企業發展的要求，也是我國不斷提高煤炭資源利用率的需要。目前，在選煤技術的發展過程中，我國的選煤工業已經取得了較為突出的成績。在選煤技術發展初期以水介質跳汰機為主要分選設備的工藝配置具有較強的優勢。但其配置難以高效完成選煤，設備的效率低、成本高、投入高。而目前的旋流器技術則更加靈活高效，并且投入的成本較低。在很多選煤廠都已經投入了多種旋流器進入到生產中，促進對原煤的分選以及再處理。因此，旋流器在選煤應用方面得到了大力

推廣。

根據市場需求、自身結構特點、工業需求等方面要求分為多種產品。在選煤的過程中，旋流器可以綜合原料煤脫泥、煤泥重介、回收、浮選等工藝對原煤進行篩選，以取得高產出的效果。通過對旋流器使用，可以選擇出不同條件的煤質。例如，雙供介旋流器與三產品重介旋流器。對于選煤技術中的旋流器來說，根據不同的燃煤需求、不同的煤種、不同的產品結構、不同的介質選擇不同的選煤工藝，通過不同的工藝選擇適宜的、科學的旋流器選煤工藝流程。例如，分選塊煤跳汰機及分選末煤重介旋流器、分選塊煤重介分選機及分選末煤重介旋流器、再選跳汰主洗及雙產品旋流器、分選三產品重介質旋流器、分選小直徑重介質旋流器等。通過這些科學、合理、高效的選煤技術以及其工藝流程，促進我國煤炭的利用效率。

參考文獻

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作者簡介：肖亮（1986-），男，遼寧阜新人，開灤能源化工股份有限公司呂家坨礦業分公司選煤廠助理工程師，研究方向：選煤廠技術管理。

（責任編輯：秦遜玉）