分級旋流器底流口直徑對景陽選煤廠粗精煤回收的影響

摘 要：本文通過對分級旋流器分析研究，對選煤分公司景陽選煤廠粗煤泥分級旋流器的底流口直徑進行試驗性研究，找到合適的分級旋流器底流口直徑，提高粗精煤灰分，以此提高精煤灰分，進而提高精煤產率，具有較大的經濟效益及社會效益。

關鍵詞：分級旋流器;底流口直徑;粗精煤產率;提高

0 引言

景陽選煤廠是太原煤炭氣化集團選煤分公司在古交地區運營的一座主焦煤選煤廠，入洗爐峪口煤礦原煤4號煤，煤質為主焦煤，原煤內灰低且可選性好，景陽選煤廠年入洗量為120萬t。

目前采用的生產工藝為主流的重介旋流器主洗+分級旋流器分選粗煤泥+浮選末煤的工藝，其中主洗系統采用重介質無壓三產品旋流器，粗煤泥分選設備為水力分級旋流器，尾煤分選采用的設備為XJM浮選機。景陽選煤廠目前精煤平均回收率為50.4%，精煤灰分10.1%，選煤分公司給的上限灰分為10.5%，通過提高精煤灰分和產率，實現經濟效益最大化，是目前太原煤炭氣化集團選煤分公司景陽選煤廠迫切亟待解決的一個問題。

1 存在的問題

景陽選煤廠自太原煤炭氣化集團選煤分公司運營以來就存在精煤灰分較低，精煤產率偏低的現象。

通過開展了針對景陽選煤廠原煤來源爐峪口煤礦原煤的全級浮沉試驗，試驗表明，-1.4g/cm3密度級灰分低;1.4g/cm3～1.8g/cm3密度級別之間產物產率較低。通過對重介主洗精煤再做小浮沉試驗，發現精煤中含矸指標已經在2.7%～3.1%之間，再通過提升重介旋流器分選密度，提升精煤灰分及產率是較難以實現穩定控制的，所以不能通過提升主洗精煤的灰分來挺高綜合精煤的產率。

為了達到提高精煤產率的目標，我們針對粗煤泥來料做了篩分試驗并化驗相關組別，并將目前在生產情況下的粗煤泥分選系統中離心機下粗精煤產物進行化驗。通過篩分試驗得知粗煤泥來料中-0.25mm別占比約為30%左右，0.25mm～1.0mm級別占比約為60%，+1.0mm級別占比約為20%。可見0.25mm～1.0mm占比較大。通過對目前粗煤泥離心機下多組粗精煤泥進行化驗，得到平均灰分為8.6%。按照景陽選煤廠的設計要求粗精煤灰分上限為9.5%，下限為8.5%，而目前景陽選煤廠粗精煤灰分為8.6%，距離灰分上限有0.9%，所以提高粗精煤產率是有較大空間的，進而提高綜合精煤產率，增加經濟效益。

2 解決問題的技術方案及理論基礎

2.1 技術方案

景陽選煤廠粗精煤分選主要是由分級旋流器與煤泥弧形篩以及粗煤泥離心機組成的粗煤泥分選系統，粗煤泥來源主要為精煤弧形篩、中煤弧形篩篩下物。按照選煤分公司的要求，對粗煤泥分級旋流器進行實驗性研究。通過更換不同直徑的底流口探尋底流口直徑對粗精煤灰分及產率的影響，尋找最佳的合適景陽選煤廠的底流口直徑。按照國家標準要求，分別選取90mm、100mm、110mm、120mm的四種通用分級旋流器底流口直徑進行試驗，并獲取相關數據。其中90mm口直徑底流口為目前使用口直徑。為保證試驗的準確性及可靠對比性，試驗期間原煤煤質及入洗煤量須沒有較大差別，每兩個生產班組試驗一種底流口直徑，每2h測得一組數據，每班生產8h，八個班組連續生產64h。

2.2 理論基礎

分級旋流器是一種通過水力回轉流進行分級的設備，并也具有濃縮、脫水的作用。常用于細顆粒礦物的分選，具有較高的的分選效率，是目前國內洗選行業細粒礦物常用的一種分級、濃縮、脫水、分選設備。

分級旋流器工作原理如下：礦漿在一定下的壓力下通過切線方向進料口給入旋流器，于是在旋流器內形成一個回轉流。在旋流器中心處礦漿回轉速度達到最大，因而產生的離心力也最大。礦漿向周圍擴散運動的結果，在中心軸周圍形成一個低壓帶。水力分級設備一直概率分級設備，水力旋流器存在分級效率和分離精度的問題，主要存在溢流跑粗和底流夾細現象;其中底流夾細形成的原因是：在運動中有極少數細粒顆粒本應該向上運動從溢流口排出，但受到各種強烈的隨機干擾而改變方向，甚至是折返運動，進入了外旋流器而從底流口排出。

通過對分級旋流器底流口直徑工藝參數進行調整，增大底流口直徑實現提高底流排放量，提高末精煤產率及灰分，實現精煤綜合產品灰分及產率提升。分級粒度與溢流管/底流口比值成正比，溢流管直徑/底流口的比值越小分級粒度越小[1-2]。

3 方案實施

3.1 方案材料準備

由于現有分級旋流器使用的是90mm直徑的底流口，在確定好技術方案后向分級旋流器廠家購買100mm、110mm、120mm直徑的分級旋流器底流口，并開始實施技術方案。

3.2 方案實施具體內容

按照預定技術方案，在購買的底流口到廠之后，設置時間節點，準備好可供入洗64h以上的原煤，并設定好入洗密度以及入洗量，然后開始實施技術方案。在現有90mm直徑下底流口連續工作兩個班共計16h后，更換100mm直徑的底流口繼續生產。以此類推，直至所有底流口都被更換試驗生產完畢。在試驗生產期間，每2h從粗煤泥離心機底流口進行采樣并作篩分試驗及粒級灰分化驗，確保化驗數據的準確性。

4 試驗數據對比及分析

4.1 數據對比

通過對不同直徑底流口下粗精煤離心機篩下物料進行采集，并進行化驗，獲得多組數據，將數據進行歸納整理，得到如表1：

4.2 數據分析

通過對表1進行數據分析得到以下幾點：①隨著分級旋流器底流口直徑的增大，各粒級灰分均有不同程度提升，但是提升幅度逐漸在減小;②隨著分級旋流器底流口直徑的增大，>0.5mm粒級、0.5mm～0.25mm粒級產率均有不同程度的降低;③隨著分級旋流器底流口直徑的增大，0.25mm～0.125mm粒級、0.125mm～0.075mm粒級、0.075mm～0.045mm粒級、-0.045mm粒級產率均有不同度提升;④隨著分級旋流器底流口直徑的增大，離心機篩上粗煤泥灰分不斷在提升，但是提升幅度在逐漸在減小;⑤在分級旋流器底流口直徑90mm時，粗精煤泥灰分為8.53%;直徑100mm時，粗精煤泥灰分為9.05;直徑110mm時，粗精煤泥灰分為9.39%;直徑為120mm時，粗精煤泥灰分為9.64%。可以清楚看到直徑120mm時灰分已超過目標灰分上限，而直徑110mm是則接近灰分上限，通過數據比對評價，認為四個底流口中最適宜的為直徑110mm的底流口。

5 經濟效益

根據研究結果，選煤分公司生產技術部建議景陽選煤廠分級選旋流器組采用110mm直徑底流口代替原有90mm直徑底流口，并進行為期三個月的工業試驗。測得粗精煤灰分、精煤灰分及產率，并與工業試驗前三月的數據進行對比，得到數據如表2、表3：

通過為期三個月的工業試驗后，對比表2與表3可以發現工業試驗后粗精煤平均灰分較試驗之前提升0.85%;精煤平均灰分較實驗前精煤平均灰分上升0.25%，精煤產率提升0.57%，保守估計提升0.5%。按照景陽選煤廠設計入洗能力120萬t/a計算，精煤年產量將提高0.5%*1200000=6000，按照目前景陽選煤廠銷售精煤價格1300元/t計算，則年增加經濟效益約780萬元。

本次研究更換旋流器組底流口共花費約10萬元。

因此共提高經濟效益約7800000-100000=7700000元。

6 結論

通過對分級旋流器底流口直徑對景陽選煤廠粗精煤回收的影響的研究，發現并證實分級旋流器底流口直徑對粗煤泥分選的影響規律，伴隨分級旋流器底流口直徑的增大，粗精煤產品灰分及產率都將有不同程度的提升，但提升幅度逐漸減小。此規律對日后生產具有指導意義。此次研究中由于配件的限制，未能找到最佳的分級旋流器直徑（非標），是此次研究唯一的缺憾。

參考文獻：

[1]楊廣武，李長魁，王艷麗.濃縮分級旋流器結構的研究與實踐[C].全國細粒煤分選技術會議論文集，2009.

[2]王元文，張少明，方瑩.水力旋流器分離性能實驗研究[J].化工礦物與加工，2005，34（11）：25-28.

作者簡介：

付小龍（1989- ）男，陜西周至人，本科，畢業于太原理工大學，從事煤炭洗選加工利用方面的研究工作。