重介質旋流器分選效果的影響因素分析

賴木收

（中鋼礦業開發有限公司）

目前，在煤炭經濟前景過窄的情況下，精煤的低產率和原材料的高成本是影響精煤加工成本的直接因素。為促使企業達到產出滿足行業實際需要的精煤，從而提高其整體經濟收益，增加在全球資源保護大環境下的生存發展能力，通過重介質旋流器進行精確合理控制工藝參數，可確保產出的精煤質量符合工業設計指標要求，且意義重大。

1 重介質旋流器選煤原理及特性

1.1 重介質旋流器原理

重介質旋流器結構相對簡單，內外部無運動零件（圖1），以外部操作參數和自身結構參數兩方面調節來達到最佳分選精度。在選煤過程中，重介質懸浮液和入選原煤在給料口被加壓，一部分在入料口處沿旋流器內壁形成下降外螺旋流；另一部分進入旋流器內部，在旋流器圓通段中部形成旋渦流［1］。由于內螺旋流具有一定負壓，與空氣作用形成空氣柱，在旋流器軸心附近形成上升內螺旋流［2］。矸石在液流的外螺旋流帶動下，從旋流器的底流口排出，入料精煤在內螺旋流帶動作用下，向下掉落從溢流口排出，兩者通過不同作用力進行分離，加快入料原煤的分選速率，提升分選效果［3］。

1.2 重介質旋流器在選煤方面的特性

（1）選煤工藝多樣化。根據企業對產品的不同需求以及原料煤特點，對煤泥進行重介、脫泥、浮選和回收，使重介質旋流器與其更加靈活地組合，得到低投入高產出的效果。不同種類煤種通過重介質旋流器以不同工藝分選，最終都會取得較為精確的分選效果［4］。

（2）重介質旋流器結構多樣化。以分選產品數量為標準，分為三產品和兩產品重介質旋流器；以分選物料的給入方式為標準，分為有壓和無壓重介質旋流器。

2 重介質旋流器分選效果的影響因素

2.1 入料煤的特性

重介質旋流器具有容積小，系統封閉的特點。以入料原煤在重介質兩產品旋流器的作業情況為例，兩產品重介質旋流器有2個出口和1個入口，給入的原煤在進入口的瞬間體積流量等于其在排出口的瞬間體積流量。對于溢流口和底流口的原煤排量分配，在一定的條件下兩者基本固定。但是，當入選原煤的密度組成發生一定組合的改變時，由于重介質旋流器受到底流口排放量的限制，使得原煤在溢流口處的固體排出量相對減少，所以將重介質和部分中等密度顆粒沿溢流口方向一起向外排出。該操作提升了重介質旋流器在實際操作中的分選密度，這與重介質旋流器分選密度的浮動和入選原煤密度的改變有緊密聯系。

2.2 旋流器的結構參數

（1）入料口的形式和直徑。重介質旋流器入口采用漸開線或螺旋線式，如果入料口的尺寸超過標準尺寸，則旋流器會因重產物的排除能力超出自身的處理能力而使分選效率降低；反之，則會使物料粒度的上限有所下降。因此，在旋流器的分選過程中，入料口的形式和直徑都是不可忽視的一部分［5］。

（2）重介質旋流器直徑。選擇合適的重介質旋流器直徑，應以選礦廠對各煤種的處理能力為基準，煤種分選的離心力和礦漿體積通過量應是相互對應的關系，進而從其底流口處得到待分離的重產物。特別需要注意的是，大直徑的旋流器雖然在入選物料的分選效率方面有較大改進，但會浪費一些物料。據此總結出了一些規律：增加旋流器圓筒段高度，能夠使其總長度和總容積變化，在一定范圍內利于物料的分選；反之，則會因入料過多造成短路，影響選礦廠的產品質量。

2.3 重介質懸浮液的穩定性

重介質懸浮液是否穩定取決于重介質旋流器的穩定性和質量。理論上，將重介質的濃縮度處理得越小越好，而在選廠實際生產過程中，除了以往使用粒度較細的磁鐵礦粉并保持煤泥在循環介質體系中的方法，也可加入一些天然或人工合成的穩定劑或少量黏土使分選效果達到理想指標。

3 重介質旋流器的分選技術

使難選煤達到理想分選效果的分選技術如下。

（1）改善原煤可選性技術［6］。通過將灰分低、可選性為易選的優質煤與可選性相對較差的內調煤混合，一并進入配煤入洗步驟，再通過合理利用高、低灰煤炭資源，使優質煤在該階段起到“引子煤”的作用。由此可知，入選原煤可選性可以發生改變，難選煤和極難選煤會過渡為中等可選煤和較難選煤，原煤可選性得到大幅改善，有助于提高難選煤的分選效果。

（2）煤均質均量給煤技術［7］。在開始作業前，將倒閘控制箱加裝在原設備上，組裝成由變頻器遙控開關的2臺給煤機，接著在內部將以往模式更改為變頻給煤模式，目的在于均質化配煤。隨后，根據鑄石光滑和摩擦力較小的特點，將一部分鑄石鋪在給煤漏斗的溜槽處，避免原煤堵倉，保證原煤順利下滑。第三步，將接近開關應用于皮帶或刮板機頭落煤溜槽的防堵裝置中，一旦發現皮帶或刮板機頭溜槽內堵煤，防堵裝置的接近開關立即開啟，可使原煤一線連鎖的所有設備立即停止，防止皮帶或刮板機頭堆積大量原煤而影響正常的洗煤操作。

（3）介質懸浮液黏度值穩定技術［8-10］。通過溢流堰高度可調的濃縮旋流器組、TBS干擾床分選機、精煤泥離心機以及三質體電磁振動篩等設備，可使粗煤泥精煤的質量、重介質選煤分選效果和原煤處理量均得到大幅提升，也可減少重介質懸浮液的介耗和黏度。在該技術中，如果改變原煤的可選性，能夠將分選機器優化為可調式溢流堰，使其適應南方煤質的多變性。

（4）介質添加技術［11-12］。在重介質正常生產過程中，介質添加在重介質懸浮液的穩定程度方面起到了至關重要的作用，也為旋流器對物料的分選提供了有力保證。

（5）煤泥水澄清處理技術［13-15］。①通過分析濃縮池和沉淀塔處理煤泥水的運行方式，將運行方式由并聯改為串聯，既可改善循環水水質，又杜絕了“壓耙”事故的發生，進而達到實現濃縮池底流連續排放的目的；②以“攔”與“消”相輔相成的方式對濃縮池表層漂浮的泡沫進行物理灑水消泡，將循環水濃度控制在0.5 g/L以下，改善水質及清水洗煤的目的。

4 結語

（1）重介質旋流器分選效果的影響因素主要包括入料煤的特性、旋流器的結構參數、重介質懸浮液的穩定性。

（2）使難選煤達到理想分選效果的分選技術主要包括改善原煤可選性技術、煤均質均量給煤技術、介質懸浮液黏度值穩定技術、介質添加技術、煤泥水澄清處理技術。