精煤水力旋流器分級效果研究

石瑩麗，張智應，李海燕，武士通

（山西中陽鋼鐵有限公司技術中心，山西 呂梁 033400）

1 精煤水力旋流器工作原理介紹

洗煤廠中精煤水力旋流器組的底流和溢流分別為粗煤泥分選系統和浮選系統入料，其分級效果對于精煤產率有很大影響。為了研究精煤水力旋流器分級處理能力，為洗煤工藝設備的改進提供理論數據，利用實驗手段對洗煤廠一工段的精煤水力旋流器組的入料和產物（底流和溢流）物料粒度特性進行了實驗研究。

原煤破碎到-50 mm后經三產品重介旋流器分選，一段溢流部分經精煤脫介篩處理，脫介篩一段和二段篩下物分別經磁選機、離心機處理，尾礦和離心液進入精煤磁尾桶，再由精煤磁尾泵打入精煤水力旋流器組進行處理。精煤水力旋流器組的溢流去浮選，底流經精煤高頻篩加水處理，篩上物成為精煤產品。水力旋流器分級處理能力對精煤的產率有較大的影響。若水力旋流器的分級處理能力較差，大部分高灰細泥物料會進入底流，造成底流灰分偏高，這部分高灰細泥物料在后續的精煤高頻篩上無法得到分選，就會導致精煤高頻篩上最終產品灰分偏高，降低了精煤產率。

水力旋流器的工作原理是不同粒級的顆粒受離心沉降的作用，大顆粒較重，被拋向器壁并旋轉向下，從旋流器底部排除，而小顆粒較輕，旋轉到一定程度后隨二次上旋渦流，從旋流器的溢流管排出，這樣就實現了混合液的分級。我廠洗煤使用NTX×350×8精煤水力旋流器組，入料粒度為0～3 mm，分級粒度要求為0.25 mm，即-0.25 mm的物料溢流去浮選，+0.25 mm的物料底流進入高頻篩。為了研究洗煤廠水力旋流器組的分級處理能力，利用振篩機和標準篩進行旋流器組入料、底流、溢流的粒度分布測定，利用TGA701熱重分析儀進行旋流器組入料、底流、物料的各粒級灰分測定。

2 實驗方法

2月12日洗煤一工段混洗沈家峁煤與暖泉煤（1∶1）。同一時間段，從精煤水力旋流器組的入料、底流、溢流處分別取煤試樣，充分烘干備用。

根據《MT 58—1993煤粉篩分試驗方法》，入料、底流、溢流的篩分實驗采用干法篩分，扣除+3 mm的物料，篩分物料取200 g，篩分粒級包括0.500 mm、0.250 mm、0.125 mm、0.075 mm以及0.045 mm，記錄篩分后各粒級質量。

經研磨制成分析試樣，利用TGA701熱重分析儀進行煤試樣灰分的測定。每種分析試樣平行測定3次，取平均值。

根據《MT/T 738—1997選煤廠水力分級設備工藝效果評定方法》計算底流、溢流產率以及底流各粒級分配率。

3 實驗結果

1）利用TGA701熱重分析儀測定入料、底流、溢流的灰分數據，結果見下頁表1。

表1 入料、底流、溢流的灰分數據%

2）入料、底流、溢流篩分實驗結果分別見下頁表2、表3、表4。

表2 入料篩分實驗結果

表3 底流篩分實驗結果

表4 溢流篩分實驗結果

3）根據入料、底流、溢流各粒級產率，按格氏公式法計算，得到入料一定量的情況下，底流產率和溢流產率數據，見表5。底流產率計算如下：

表5 產率計算表

溢流產率計算如下：

4）根據底流、溢流各粒級產率和底流、溢流產率，得到計算入料產率，進而得出底流各粒級分配率，見表6。

表6 計算入料粒度組成和分配率計算

4 結果討論

1）由表1可知，精煤水力旋流器組的入料灰分為12.53%，經水力旋流器組處理后，底流灰分偏高（高達19.50%），進而造成精煤高頻篩上產品灰分偏高；溢流灰分（13.60%）比入料略高。

2）由表2、表3、表4可知，精煤水力旋流器組的入料、底流、溢流粒度組成基本一致，其中主導粒度級為+0.250 mm，含量（質量分數）分別為67.47%、73.40%、74.12%，灰分分別為7.41%、8.31%、7.64%，粗粒級含量大且灰分較小。入料、底流、溢流中-0.250 mm粒度級灰分分別為29.88%、44.58%、33.80%，可見底流中-0.025 mm粒度級的灰分較高，這就是造成底流灰分偏高的主要原因。這部分物料經后續的精煤高頻篩處理只能降低2%～3%的灰分，仍然無法達到精煤灰分的合格值（9.3%～10.3%）。由《MT/T 738—1997選煤廠水力分級設備工藝效果評定方法》可知，通過粒度S95（以溢流物中95%的量通過標準篩孔的大小）來表示，精煤水力旋流器組的規定通過粒度為0.250 mm，即溢流產物中-0.250 mm的產率應≥95%，而實驗所得水力旋流器溢流產物中-0.250 mm的產率僅為25.88%，與理論相差較大，可見水力旋流器的分級效果較差。

3）由表5、表6可知，在入料量一定的情況下，水力旋流器組底流和溢流的產率分別為61.30%、38.70%，且底流各粒級的分配率都達60%以上，其中-0.250 mm的各粒級分配率更高（高達63%），說明入料中63%的細粒級物料進入底流，造成底流物料灰分較高。

5 結論

1）通過對精煤水力旋流器組入料、底流、溢流物料粒度特性研究，得出入料、底流、溢流粒度組成基本一致，主導粒度都為+0.250 mm，含量（質量分數）分別為67.47%、73.40%、74.12%，灰分分別為7.41%、8.31%、7.64%，粗粒級含量大且灰分較小。底流中-0.025 mm粒度級的灰分較高（高達44.58%），這是造成底流灰分較高（高達19.50%）的主要原因。

2）入料一定量的情況下，底流和溢流的產率分別為61.30%、38.70%，底流中-0.250 mm的各粒級分配率都高達63%以上，說明入料中63%以上的細粒級物料進入底流，造成底流物料灰分較高。實驗數據充分說明，此旋流器的分級效果較差。