選煤廠重介質旋流器的優化研究

徐 征， 鄒連峰， 趙東權

（1.鐵煤集團內蒙古東新煤炭有限責任公司， 內蒙古自治區 鄂爾多斯 017000； 2.鐵煤集團曉南礦，遼寧 調兵山 112700； 3.鐵煤集團煤炭銷售分公司， 遼寧 調兵山 112700）

引言

隨著煤炭精選水平的不斷提高及煤炭精選產品應用范圍的不斷增加，我國每年需要進行精選的煤炭量達到了15 億t 以上，占比約為煤炭總產量的45%。重介質旋流器作為煤炭精選的關鍵設備之一，其工作時的穩定性和可靠性直接關系到煤炭精選時的效率和經濟性，隨著煤炭綜采條件的不斷惡化，所開采煤炭的細粒煤泥的含量不斷增加，在重介質旋流器內分選過程中導致煤泥含量過高而且中煤帶精的現象極為突出，不僅影響了對產品的分選效率，而且造成了精煤產品的浪費，嚴重影響了選煤廠的煤炭分選經濟性[1]。本文提出了一種新的重介質旋流器結構優化方案，即，在使分選出的中煤產品能夠直接進入到旋流器的下一段進行再分選，能夠實現對中煤和精煤分選精度的靈活控制，優化后的重介質旋流器采用多段分選結構，能夠有效解決煤炭分選過程中的中煤帶精難題，實現在不增加選煤廠分選工藝流程和分選時間的基礎上提升煤炭分選的精度和經濟性。根據實際分析表明優化后的重介質旋流器能夠極大地提升煤炭分選效率和精度，對提升選煤廠煤炭分選品質和經濟性具有十分重大的意義。

1 新型重介質旋流器結構

針對目前通用的重介質旋流器在工作中所存在的煤泥含量過高而且中煤帶精的現象，在對重介質旋流器工作原理進行充分分析的基礎上，本文提出了一種新型的組合式的重介質旋流器結構，其結構如圖1 所示[2]。

圖1 新型重介質旋流器結構示意圖

該重介質旋流器的主要特點是在煤泥粗選段的筒體內側設置了一個內徑尺寸比旋流器溢流管大100 mm 的旋流器套筒，該套筒在設置時需確保中心和溢流管的中心重合，避免在工作時出現較大的偏心力，影響運行穩定性。在旋流器套筒的上側還設置有一個與溢流管同心的側溢流，該側溢流的主要目的在于將溢流管所形成的腔體的端部沿著切線開一個口，使其和二段旋流器的切口入口的位置相連接，實現對粗煤泥的有效分選[3]。需要篩選的煤炭經過充分的混合以后，將其傳送到重介質旋流器的首段分選機構內，在高速旋轉的作用下，在分選機構內部形成了一個強大的離心力場，實現對不同密度物料的分選，分選上層的物料在旋流器套筒內再完成一次篩選分級，使細小的精煤通過旋流器的一段溢流管排出來，而粗煤則進一步通過側溢流切向出口進入到二段分選機構內再次進行分選，再次對粗煤泥進行精練，提煉出盡可能多的精煤，有效地將粗煤進行過濾，提高精煤分選率，提升產品的品質。該旋流器分選過程不增加額外的分選流程，確保了分選效率。

2 旋流器關鍵參數的確定

旋流器的結構參數對煤泥分選效果的影響極大，特別是旋流器的圓柱長度和溢流管的直徑[4]。旋流器的圓柱段的長度直接決定了煤泥在高速旋轉過程中是否有足夠長的分流時間，一般來說筒體的長度越大，在旋轉過程中物料的分選就會越充分，煤泥的分選效果就越好，但過長的筒體不但會導致在高速旋轉過程中的不穩定性增加，而且還會導致分選周期的增加，影響分選效率，因此經過實際驗證，該重介質旋流器的圓柱長度設置為旋流器直徑的0.65 倍。

旋流管的直徑主要影響對煤泥的分選效果，旋流管的長度增加時物料的分選密度會變大，導致分選出的精煤的量迅速增加，但其中的雜質增多，精煤品質迅速下降，而當旋流管的長度減小后其精煤的產量會降低，但品質會提升，為了兼顧產品質量和效率，最終選擇的溢流管的直徑為旋流器直徑的0.4 倍。

3 旋流器的應用效果

為了對旋流器的實際應用效果進行分析，本文選擇建立一個小型的旋流器分選模擬平臺，對其按一定的比例進行縮小[5]，驗證在分選過程中的煤泥分選效果，結果如圖2 所示。

由實際驗證結果可知，當采用傳統的重介質旋流器進行分選的過程中，精煤的分選率最高為77.2%，其分選時間約為210 s，而當采用優化后的重介質旋流器對其進行分選時，在120 s 的時候分選率已經達到了97%以上，其分選時間比優化前降低了約為42.9%，分選率比優化前提升了約25.7%，極大地提升了分選過程中的精煤分選效率和精煤的品質，具有極大的應用效果。

圖2 優化前后精煤分選率變化曲線

4 結論

1）旋流器的圓柱長度和溢流管的直徑對煤泥分選效果影響極大，結合分選效率和分選品質，最終確定該重介質旋流器的圓柱長度設置為旋流器直徑的0.65 倍，溢流管的直徑為旋流器直徑的0.4 倍。

2）當采用優化后的重介質旋流器進行分選時，分選時間比優化前降低了約為42.9%，分選率比優化前提升了約25.7%，極大地提升了分選過程中的精煤分選效率和精煤的品質。