重介質旋流器分選參數優化試驗

魏海東

（大同煤礦集團有限責任公司精煤分公司四臺選煤廠， 山西 大同 037007）

引言

煤炭是我國經濟發展中的重要能源，隨著煤炭開采自動化程度的提高，煤炭中所含有的粉煤的成分也有所增加。為了提高煤炭的燃燒率，降低廢棄物的排放，對煤炭的分選技術提出了更高的要求。我國在進行煤炭分選的過程中，對于粗泥煤的分選效果較差，造成了精煤的灰分較高，降低了精煤的產率，造成了一定的損失。重介質旋流器作為煤炭分選的重要設備，對于粗泥煤的分選具有一定的優勢，在進行分選的過程中，設備操作的工藝參數不同，對于分選的效果具有較大的影響[1]。針對粗泥煤的分選，在不同的工藝參數下進行分選試驗，通過試驗結果分析優化工藝參數，提高粗泥煤的分選效率及分選精度。

1 重介質旋流器的分選影響因素

在進行粗泥煤重介質選煤的過程中，懸浮液以一定的初始壓力沿切線的方向進入到旋流器中，形成一定的旋流，在旋流器的內部，經過旋流場及離心力的作用，進入到其中的物料中較輕的產物上升到溢流口排出，較重的產物則向下從底流口中排出，從而實現泥煤的分選，其過程如圖1 所示[2]。

圖1 重介質旋流器進行分選的過程示意圖

在進行粗泥煤分選的過程中，受到諸多工藝參數的影響，包括入料壓力、入料密度及入料磁性物質含量、圓柱段長度等，這些因素共同作用于分選過程。入料壓力對于煤炭顆粒受到的離心力具有促進作用，能改善細粒級物料的分選效果，但入料壓力的增加，會增加礦粒的密度，使得旋流器中的密度分布不均，降低分選的效果；入料密度在理論上只與分選的密度相關，但隨著入料密度的增加，對于分選效果也有所提高，分選密度降低時，會造成精煤的浪費，分選效果降低；入料磁性物質的含量可以改善分選介質的懸浮液穩定性，有利于分選過程的進行，但過多的磁性物質會造成煤泥懸浮液的結構化，降低了流動性而無法進行有效的分選；旋流器的圓柱段長度對于總容積及長度具有一定的影響，圓柱段的長度較長時，分選的時間相應增加，提高分選的效果，而太長的圓柱段長度，會產生一定的濃縮作用，降低了低密度產品的分選效果[3]。重介質旋流器的錐角、直徑等結構參數對于分選過程也產生影響，以成型的旋流器產品進行分析，針對分選過程中的工藝參數進行分析，旋流器的結構參數不在此次討論范圍之內。

2 重介質旋流器的分選試驗

2.1 分選試驗方案的設計

正交試驗是采用正交表的形式對諸多因素進行試驗分析的一種方法，挑選具有代表性的水平組合進行試驗，通過試驗分析找出最優化的水平組合，可以實現較少的試驗次數得出客觀的結論。針對影響分選過程的工藝參數進行正交試驗的設計，選定入料壓力、入料密度及入料磁性物質含量、圓柱段長度四個因素進行試驗[4]，依據煤炭分選的條件，選定3個水平，從而確定九組不同的試驗數據如下頁表1所示。由此進行重介質旋流器的分選試驗。試驗過程采用FHMC20 型旋流器進行，試驗所用煤樣采用某選煤廠進行分選的原生煤泥及磁選機精礦成分，滿足粗泥煤分選的需求。

表1 正交試驗數據分配表

進行重介質旋流器試驗過程為依據不同水平下的試驗條件進行樣品的稱重制備，在入料桶內配置相應的水量，向入料桶內加入煤泥及精礦物料，制成懸浮液，通過變頻器調整電動機的頻率，設定旋流器的入料壓力，待壓力運行穩定后，將達到入料密度的懸浮液送入到旋流器中，對旋流器的入料、溢流及底流進行取樣[5]；對取得的樣品作濃度、密度試驗，并進行脫磁篩分，對精煤含量進行測定，整理不同試驗過程中的數據。

2.2 分選試驗結果分析

依據表1 中的數據進行試驗，對得到的試驗樣品進行分析，在此條件下的溢流品中，0.1 mm 粒級的產物灰分含量較低，此時的入料降低灰分效果明顯，底流的灰分較高，說明在此條件下的重介質旋流器對0.1 mm 以上的入料具有較好的分選效果。

由此依次對試驗結果進行分析，將計算所得的均方差、可能偏差等進行匯總，得到如表2 所示的試驗結果匯總表。

依據表2 中的數據及可能偏差的數值進行分析可知，對于分選過程來講，入料的磁性物含量對分選的影響最大，其次是圓柱段長度的影響，然后是入料密度的影響，最后是入料壓力的影響作用最小[6]，各因素的影響變化如圖2 所示。

從圖2 中可以看出各工藝參數對可能偏差的影響關系，入料壓力的提高，可能偏差先升高后降低；入料密度的增加，可能偏差逐漸降低；磁性物含量的兩端點相差較大，對可能偏差的影響足底啊，隨著含量的增加，可能偏差逐漸降低；圓柱段的長度較低時，可能偏差最低，隨著圓柱段長度的增加，可能偏差的值先升高后降低。

3 結語

煤炭分選是提高煤炭質量的重要過程，重介質旋流器是進行粗泥煤分選的重要設備，進行粗泥煤分選過程中的工藝參數對于分選效果具有重要的影響。針對分選過程中的入料壓力、入料密度及入料磁性物質含量、圓柱段長度因素采用正交試驗的方式進行分析。通過對試驗所得的試樣進行分析，通過對可能偏差的影響分析，得出在分選過程中，不同影響因素的主次作用及其影響規律，以此可以作為分選參數的選取制定依據，提高重介質旋流器的分選效果。

表2 試驗結果匯總表

圖2 各因素與可能偏差的關系變化趨勢圖