無壓三產品重介質旋流器的發展和展望

石 郡，趙麗娟，王 宏，2

(1.北京國華科技集團有限公司，北京市順義區，101300；2.西安科技大學，陜西省西安市，710054)

進入21世紀，我國工業化進程加快，以煤炭為主的能源生產和消費迅速增加。2022年，全國規模以上企業累計生產原煤45.6億t，同比增長9%；2023年1-11月，全國規模以上企業累計生產原煤42.4億t，同比增長2.9%[1-2]。雖然煤炭生產和消費給資源環境帶來較大的壓力，但我國資源稟賦特點決定了在相當長的時期內，煤炭依然是我國能源安全穩定供應的“壓艙石”，因此持續推進煤炭清潔高效利用非常重要。選煤作為煤炭清潔高效利用的基礎，可大大提高煤炭質量和利用效率、減少無效運輸及燃煤污染物排放[3]。

重介質選煤是一種重要的選煤技術工藝，代表性設備有重介質旋流器、重介質淺槽分選機、斜輪重介質分選機、立輪重介質分選機。重介質選煤工藝的優點是分選精度高、分選粒度范圍廣、處理量大[4]。無壓三產品重介質旋流器是重介質旋流器的一種，物料靠自身重力給入旋流器進行分選，具有入選粒級寬、結構簡單、分選精度高、節能環保的特點。

筆者介紹了無壓三產品重介質旋流器在國內的發展和推廣歷程，列舉了三產品重介質旋流器不同時期的特點，并對無壓三產品重介質旋流器選煤工藝及裝備的發展進行了展望。

1 20世紀無壓三產品重介質旋流器技術裝備初級發展階段

20世紀50年代，我國選煤業開始發展，初期僅有十幾座選煤廠，選煤方法主要為跳汰和槽洗，主要分選設備是來自于英、德、日等國30年代的設備[5]。到1980年10月，我國重介選煤廠僅有24座，且工藝主要為塊末煤重介質選煤，塊煤重介質、末煤跳汰選煤，重介選跳汰中煤選煤(如果跳汰選煤工藝分選精度不高，就在其中煤產品中混有精煤，為提高精煤產率，在中煤工段上一套重介選煤系統將中煤中的精煤分選出來，這種工藝叫做“重介選跳汰中煤”選煤工藝)3種類型。

1.1 首臺三產品重介質旋流器選煤廠工業性試驗

1982年，阜新礦務局彩屯選煤廠與煤炭科學研究院唐山煤炭研究所(目前為中煤科工集團唐山研究院有限公司，以下簡稱“唐山院”)合作，首次采用Φ500/350 mm三產品重介質旋流器替代Φ500 mm兩產品重介質旋流器分選8～0.5 mm末煤，進行工業性試驗，技術經濟指標均達到設計要求，并于1984年9月通過技術鑒定[6]。該項目是三產品重介質旋流器工藝及裝備首次在我國選煤業的應用。

彩屯選煤廠末煤原用4臺Φ500 mm兩產品重介質旋流器分選，產品為末精煤與末中煤，并選用Φ500/350 mm三產品重介質旋流器，如圖1所示，替代原有兩產品重介質旋流器分選末煤。

圖1 Φ500/350 mm三產品重介質旋流器

工業性試驗結果表明，三產品重介質旋流器第一段分選效果與兩產品重介質旋流器相近，除了能選出符合要求的末精煤外，還能分選出灰分約32%的洗混煤與灰分約75%的洗矸。其技術特點和存在的問題如下所述。

(1)技術特點：在單一低密度懸浮液條件下能選出合格的精煤、中煤及矸石3種產品。與兩產品重介質旋流器選出3種產品相比，可省掉1套高密度懸浮液系統，大大簡化了工藝流程，投資和廠房面積均可降低15%以上。

(2)存在的問題：一是二段旋流器分選密度只能在停產時通過更換底流口調節，且不能無極調節，難以保證中煤產品質量；二是旋流器材質為耐磨鑄鐵，耐磨性能差，連續運轉40 d后分選效果不佳，材質不過關；三是三產品重介質旋流器第一段懸浮液密度的檢測仍采用原有的BB-60型水柱平衡密度計，亟需解決密度檢測和控制方法，以達到簡便、迅速、準確可行[7]；四是煤和懸浮液在定壓箱混合后進入旋流器分選，定壓箱液位的穩定性對保持良好穩定的生產狀態影響較大。

1.2 首臺無壓三產品重介質旋流器選煤廠工業性試驗

1991年8月28日，雞西市滴道煤礦選煤廠與唐山院合作的NWSX710/500新型無壓給料三產品重介質旋流器工業性試驗項目投入生產，投產后3個月創利潤127萬元，經濟效益顯著[8]。

滴道煤礦選煤廠設計處理能力為0.3 Mt/a，入選原煤可選性差(難選或極難選煤)，矸石含量高(平均在40%以上)且煤質差異很大。要求精煤灰分小于11.5%，基建投資必須控制在500萬元以下。根據以上條件，該廠采用NWSX-710/500新型無壓給料三產品重介質旋流器為主選設備的單密度重介選工藝流程，NWSX-710/500新型無壓給料三產品重介質旋流器是第1臺用于工業性試驗的無壓給料三產品重介質旋流器，如圖2所示。

圖2 NWSX-710/500新型三產品重介質旋流器

工業性試驗結果表明，NWSX旋流器用小于0.05 mm粒級占比僅約66%的較粗加重質的情況下，分選50～0.5 mm難選和極難選原煤，Ep1≤0.030，Ep2≤0.004 3，其中3～0.5 mm級：Ep1=0.049，Ep2=0.051。其技術特點和存在的問題如下所述。

(1)技術特點：一是與Φ500/350 mm三產品重介質旋流器相比，再次驗證了三產品重介質旋流器工藝流程簡單、投資省的特點；二是與Φ500/350 mm三產品重介質旋流器相比，NWSX旋流器即便是在加重質較粗的情況下，一段分選效果較好，二段分選效果明顯更優；三是創造性提出將二段旋流器底流出口開設在切線方向，并設有二段旋流器底流出口反壓力調節器，通過調節其底流出口的反壓力，實現了三產品重介質旋流器二段分選密度的在線控制，并在試驗中得到驗證，解決了傳統三產品重介質旋流器對二段分選密度無法在線控制的難題；四是創造性地實現了原煤靠重力從一段旋流器中心給入，將煤與懸浮液分開，減少了次生煤泥量，降低了精煤損失；五是一段旋流器對加重質具有分級和濃縮作用，創新提出利用精煤段合格介質對粗精煤泥進行單獨精選，不但保證了選后精煤泥質量，而且不必使用專門加工的極細粒度磁鐵礦，為粗煤泥分選提供了新的思路[9]。

(2)存在的問題：一是當時沒有找到對全部小于0.5 mm煤泥的合理采樣方法，無法得出小于0.5 mm煤泥的具體分選指標，如Ep值等；二是二段旋流器可在線調節，方便、可行，但是兩段分選密度差小，一般小于0.4 kg/L，最大不超過0.6 kg/L，入選原煤適應性受到一定程度制約；三是入料粒度上限雖然提高到50 mm，但受限于原煤分級篩篩下物超限或原煤破碎設備出料超限，一、二段連接管容易堵塞。

NWSX-710/500新型三產品重介質旋流器工業性試驗憑借其先進的分選指標、簡單可靠的工藝流程、方便靈活的操作、投資省、電耗低等優勢迅速得到全國各地選煤企業的認可，為無壓給料三產品重介質旋流器選煤工藝及裝備的發展打下了堅實的基礎，但因兩段分選密度差較小，使得該項新技術的推廣應用受到一定限制。

1994年初，NWSX-710/500新型三產品重介質旋流器遇到了新問題，因中煤發熱量高，需提高二段旋流器分選密度，而需要的密度已超過原調節裝置的調節范圍，于是研發小組很快開發出Ⅱ型二段分選密度在線可調式的三產品重介質旋流器[10]，如圖3所示。

圖3 NWSX-710/500Ⅱ型三產品重介質旋流器

2 20世紀末至21世紀初無壓三產品重介質旋流器技術裝備的進一步發展和完善

2.1 老屋基選煤廠首次試驗3NWX1200/850型無壓給料三產品重介質旋流器

隨著機械化采煤的普遍應用，入選原煤煤質開始變差，貴州盤江精煤股份有限公司的老屋基煤礦尤其如此。主要表現在入選原煤中夾矸煤及中間物比例增大，雖然更換了主選跳汰機和浮選機等主要設備，但仍無法得到理想的分選效果，曾一度制約了老屋基選煤廠的正常生產經營。于是，老屋基選煤廠與唐山院聯合進行了國家“九五”科技攻關課題，即“大型、高效全重介選煤簡化流程新工藝及設備”的工業性試驗。其核心分選設備是3NWX1200/850型大型無壓給料三產品重介質旋流器。整個系統于1999年4月投入正常生產。該項目于2001年1月在北京通過了相關單位組織的整體驗收，并決定將該技術作為國家高技術產業化示范工程項目《優質高效選煤示范工程》的核心技術[11]。其技術特點和存在的問題如下所述。

(1)技術特點：一是設備大型化，單系統原煤處理能力達到1.20 Mt/a，仍保持工藝流程簡化、投資省、分選精度高、操作方便的特點；二是因設備大型化，入料粒度上限達85 mm，分選下限延伸至0.3 mm，入料上限的提高在一定程度上解決了一、二段連接管的堵塞問題；三是試驗了煤泥重介分選工藝，其工藝路線為精煤脫介弧形篩下懸浮液部分泵入小直徑煤泥重介質旋流器，對粗精煤泥單獨分選，既保證了精煤泥質量，還不用專門加工極細粒度磁鐵礦粉；四是密度調節第一次實現自動控制，生產過程的懸浮液密度、磁性物含量可實時在線監測，只要設定好各種參數，系統就可置于自動狀態實現無人運行。

(2)存在的問題：一是入料彎頭不耐磨，所粘貼瓷塊容易掉，二段使用周期短(僅3個月)[12]；二是配套設備中脫介弧形篩、脫介篩、磁選機故障率較高，離心機、渣漿泵易損件壽命較低等。

2.2 老屋基選煤廠首次試驗3GDMC1400/1000A型無壓給料三產品重介質旋流器

3NWX1200/850型無壓給料三產品重介質旋流器工藝及裝備應用成功后，因入選能力不能滿足要求，2003年4月該廠進行技術升級，2004年5月，3GDMC1400/1000A型無壓給料三產品重介質旋流器作為核心分選設備，單系統處理能力達2.0 Mt/a，首次在老屋基選煤廠成功應用[13]。其技術特點和存在的問題如下所述。

(1)技術特點：一是主選設備單機處理能力大，平均原煤處理量可達512 t/h，入料上限為100 mm，基本杜絕了卡堵事故，生產連續性更好；二是分選精度更優，入選原料煤灰分為34.22%，分選密度1.43 kg/L，δ±0.1含量為38.26%，屬難選煤，精煤灰分為9.54%，產率為56.65%，重介質旋流器的一段Ep1=0.025 kg/L，二段Ep2=0.063 kg/L，數量效率為99.83%。

(2)存在的問題：一是雖然設備大型化使得處理能力成倍增加，但出現了“精煤帶矸”問題，研究發現，原煤在充分潤濕的條件下，可有效解決該問題，但潤濕環節設計不甚理想；二是因用MMD破碎機替代原煤分級、手選作業，原煤中的雜物(特別是炮線、輸送帶刮擦后的殘邊、編織袋之類)容易堵塞旋流器出料口、管道等，影響了正常生產，甚至有時生產被迫中斷。

老屋基選煤廠技改項目的成功實施，為無壓給料三產品重介質旋流器選煤工藝及裝備的發展發揮了重要作用。

2.3 神華蒙西棋盤井選煤廠首次試驗3GDMC1500/1100A型無壓給料三產品重介質旋流器

2007年10月，3GDMC1500/1100A型重介質旋流器作為核心分選設備，單系統處理能力達3.0 Mt/a[14]，首次在神華蒙西棋盤井選煤廠成功應用。河北省唐山市科學技術局于2009年7月11-12日邀請以中國工程院院士陳清如教授為主任委員的專家組進行了技術鑒定，與會專家一致認為該項目進一步發展和完善了我國具有自主知識產權的無壓給料三產品重介質旋流器選煤技術，是當時國內外規格和單機處理能力最大、分選精度高的選煤設備，達到了預期研制目標，總體技術達到國際領先水平，具有良好的示范和推廣應用價值。

神華蒙西棋盤井選煤廠原設計采用無壓兩產品重介質旋流器排矸、有壓兩產品重介質旋流器精選工藝。此次技改，采用3GDMC1500/1100A型無壓給料三產品重介質旋流器(如圖4所示)分選工藝及裝備，分選灰分高(>40%)、含矸量大(>35%)，但原生煤泥含量中等(14%～18%)的原煤。要求精煤灰分為10.01%～10.50%時，±0.1 kg/L含量>45%(扣除矸石后)，入選原煤屬極難選煤。即便如此，技改后仍取得很好的效果，在單機處理能力588～606 t/h的情況下，精煤灰分達到10.01%～10.50%要求，中煤灰分<28.00%，矸石灰分>71%，分選精度一段可能偏差Ep1值為0.22 kg/L、二段可能偏差Ep2值為0.24 kg/L，主要優點如下所述。

圖4 3GDMC1500/1100A型無壓給料三產品重介質旋流器

(1)主選設備單機處理能力大，平均原煤處理量可達568 t/h，入料上限為110 mm，單系統原煤處理能力可達3.0 Mt/a。

(2)研發出跌落式原料煤選前潤濕裝置，并采取措施提高了入選原煤選前初始切線速度，最大限度減少了矸石帶煤，提高了一段分選精度。

(3)二段旋流器由水平安裝調整為傾斜安裝，提高了矸石等重產物排出速度，減少了對錐體的磨損，延長了二段旋流器的使用壽命。

(4)采用新型非放射性差壓式密度計取代同位素密度計，符合環保要求，節省了投資。

2.4 這一時期無壓給料三產品重介質旋流器推廣應用的意義

國家“九五”科技攻關課題——“大型、高效全重介選煤簡化流程新工藝及設備”以及3GDMC1400/1000A型無壓給料三產品重介質旋流器應用的成功，獲得了較好的經濟效益，加快了老屋基選煤廠工藝技術和裝備的升級換代。先后已有英國、法國、日本、韓國、澳大利亞、西班牙等國的專家以及國內100余家礦務局、選煤企業、選煤設備公司和相關設計單位到老屋基選煤廠考察。同時，神華蒙西棋盤井選煤廠3GDMC1500/1100A型無壓給料三產品重介質旋流器工藝及裝備工業化應用試驗也取得成功，標志著我國正式擁有完全自主知識產權的單系統原煤處理能力達到3.0 Mt/a的簡化、高效、操作便捷、投資省的煉焦煤分選系統，這2個標志性項目，促進了我國甚至世界選煤技術的迅猛發展。同時，也標志著無壓三產品重介質旋流器選煤工藝及裝備取得重大突破。

3 近年來無壓三產品重介質旋流器技術裝備取得的重大突破

3.1 貴州盤縣仲恒選煤廠首次試驗S-3GHMC440/260超級旋流器

貴州盤縣仲恒選煤廠原設計處理能力1.5 Mt/a。隨著機械化采煤的開展，入選原煤煤質開始變差，有時原料煤灰分高達52.39%，含矸量60%，幾乎全部為難選或極難選煤。2016年底該選煤廠對主要分選設備進行了更換，采用S-3GHMC440/260超級旋流器取代了3GHMC1200/850型三產品重介質旋流器[15]，解決了工藝環節的瓶頸制約，提升了煤炭入選能力。

3.1.1 應用效果

(1)處理能力。仲恒選煤廠S-3GHMC440/260型超級旋流器實測處理能力為408 t/h，表征重介質旋流器處理能力的k值為332，是國內外知名品牌重介旋流器平均k值的1.66倍，是3GHMC型平均k值的1.48倍。國內外知名品牌重介質旋流器的k值見表1。

表1 國內外三產品重介質旋流器的k值

(2)分選效果。各粒級分選效果見表2。

表2 各粒級分選效果

(3)分選精度。我國《煤用重選設備工藝性能評定方法》(GB/T 15715-2014)規定，用可能偏差、數量效率來評價選煤設備的分選精度。S-3GHMC440/260型超級旋流器可能偏差Ep值和數量效率見表3。

表3 可能偏差和數量效率

(4)工藝性能。我國《選煤用重介質旋流器工藝性能試驗方法及判定規則》(GB/T 30354-2018)規定，用精煤帶矸石量、中煤帶精煤量、中煤帶矸石量、矸石帶煤量4項指標來判定重介質旋流器工藝性能。S-3GHMC440/260型超級旋流器4項工藝指標具體為：精煤灰分9.33%，精煤帶矸量為0，中煤中帶精煤量4.35%，中煤帶矸量4.68%，矸石帶煤量0.79%。

(5)分選下限。我國煤炭行業標準《煤用重選設備分選下限評定方法(Ⅰ)》(MT/T 811-1999)規定對以重介或重液為介質的分選機，<0.50 mm某一粒級的可能偏差Ep值≤0.10 kg/L，按最小粒級的粒度下限作為該設備的分選下限。S-3GHMC440/260型超級旋流器進行分選時，精煤灰分可達9.33%，0.50～0.25 mm粒級可能偏差Ep值≤0.063 kg/L，其分選下限可以小于等于0.25 mm。。

3.1.2 技術特點

(1)原煤重介質旋流器一段直徑從Φ1 200 mm降至Φ1 000 mm，原煤處理能力從284 t/h提升到408 t/h，旋流器噸煤電耗從技改前的1.09 kWh降至0.93 kWh，節能17.2%。

(2)在保證一段旋流器高效分選的前提下，二段旋流器也可高效分選。從高含矸、灰分為56.98%的劣質煤中選出灰分為9.33%、產率達26.67%的優質煉焦精煤，中煤帶矸石量4.68%，中煤灰分為32.92%；矸石中不混雜小于1.80 kg/L密度級的煤炭，灰分高達83.29%，數量效率達到98.78%。

(3)分選下限為0.25 mm，和3GHMC系列相當。

(4)一、二段旋流器連接管，斷面經過優化尺寸增大，排矸能力得到提高，可從根本上杜絕超限物料通過時發生的堵塞事故。進一步保證了精煤產品質量和生產的連續性。

3.2 國家能源集團煤焦化公司蒙西棋盤井選煤廠首次試驗S-3GHMC1300/1070/780型超級旋流器

2022年，國家能源集團煤焦化公司蒙西棋盤井選煤廠(原“神華蒙西棋盤井選煤廠”以下簡稱“棋盤井選煤廠”)設計采用1臺S-3GHMC1300/1070/780型超級旋流器取代2臺3GHMC1500/1100A型三產品重介質旋流器，1臺S-FHMC850型超級煤泥重介質旋流器替代2臺SDMC500型煤泥重介質旋流器，1臺GTFMC90-4型超級機械攪拌式浮選機和1臺GTFMC75-4型精選浮選機替代6臺K-FV50NS型浮選機，7臺S-DBB3661型超級脫介篩替代8臺SLO3673型、2臺SLO4273型香蕉篩，單系統處理能力達6.0 Mt/a，該項目于2022年10月開工建設。2023年7月，重介系統投產，原煤平均帶煤量達到1 100 t/h，生產指標達到設計要求。其設計技術指標如下：原煤入選量≥1 150 t/h；生產電耗較技改前降低17%，達到二級能耗水平；噸入選原煤的介質耗量<0.8 kg/t；數量效率95%，重介中煤帶精率≤4%(精煤灰分10.5%，分選密度1.4 kg/L)，重介矸石帶煤率≤1%(分選密度1.8 kg/L)。

至此，為滿足大型、特大型選煤生產系統亟需的具有超大處理能力、超強排矸能力以及高效節能的S-3GHMC列超級重介質旋流器開始工業應用，建設單系統處理能力達6.0 Mt/a的高效、簡化、節能的重介質選煤廠有了重大突破。

4 三產品重介質旋流器技術工藝及其裝備發展展望

20年來，我國選煤界同仁秉承“唯一不變就是變”的創新變革理念，敢闖敢試勇于挑戰，抓住國家快速發展的機遇，在創新道路上不斷取得讓國內外選煤業矚目的選煤新工藝、新設備成果。我國選煤業發展到今天，方向、線路已經基本明確，三產品重介質旋流器技術工藝及其裝備的未來如何進一步發展，筆者進行了如下新的思考。

4.1 工藝方面

4.1.1 應持續研究原煤及煤泥重介質旋流器工藝參數對分選過程的影響

原煤重介質旋流器以及煤泥重介質旋流器的工藝參數包括入介壓力、懸浮液循環量、磁鐵礦粉粒度及品位、磁鐵礦粉磁性物含量、懸浮液中煤泥粒度及煤泥含量(包含原煤帶入的煤泥、合格介質混雜的煤泥)、懸浮液中煤泥質量等。

(1)入介壓力、懸浮液循環量。目前原煤合格介質泵有2種配置：一是轉速固定(泵正常工況下，不考慮膠帶傳動方式下膠帶失速的可能)，即入介壓力、懸浮液循環量固定不變；二是轉速可調(配變頻器或調速裝置)，即便這樣，也是現場根據煤質“試”“差不多”就行。實際應用中的以上表現，都無法準確表征入介壓力、懸浮液循環量對分選指標的影響，不利于未來該工藝的發展。

(2)磁鐵礦粉粒度及品位、磁鐵礦粉磁性物含量。《煤炭洗選設計規范》(GB 50359-2016)規定，磁性物含量不應小于95%，密度不宜小于4.5 t/m3。磁鐵礦粉的粒度應符合下列規定：用于斜(立)輪、刮板重介質分選機分選塊煤的磁鐵礦粉粒度，小于0.074 mm的含量應占90%以上；用于重介質旋流器分選的磁鐵礦粉粒度，小于0.045 mm的含量應占85%以上。該規定在具體應用中存在以下問題：既然要求磁鐵礦粉做加重質，僅要求密度不宜小于4.5 t/m3還不夠嚴謹，在實際執行過程中，已有部分選煤廠用磁鐵礦品位來控制磁鐵礦粉質量；磁鐵礦粉的粒度組成對不同粒級煤炭分選過程的影響，目前只能現場根據煤質“試”；規定范圍之外的粒度組成，雖有利于介質回收利用，但其對分選指標的影響，目前還只能靠經驗判斷。

(3)懸浮液中煤泥粒度及煤泥含量。懸浮液中一定的煤泥含量能夠降低懸浮液粘度，保證懸浮液穩定，但是煤泥含量最合理的范圍，目前只能靠經驗進行判斷。至于煤泥粒度對分選過程的影響，還不確定。

(4)懸浮液中煤泥質量。懸浮液中高灰煤泥對分選指標的影響，尤其是分選“劣質原煤”時，原煤帶入的煤泥和合格介質混雜的煤泥。例如國華科技公司開發的“反分流”技術，能夠有效控制懸浮液的煤泥含量，同時可改善懸浮液煤泥質量和分選指標，但沒有相應的理論作支撐。亟需探究三產品重介質旋流器、煤泥重介質旋流器工藝參數對分選過程的影響機理，建立相關的數學模型。

4.1.2 應持續研究磁選工藝參數對磁選作業工藝效果的影響

目前，采用不脫泥無壓給料三產品重介質旋流器分選工藝及裝備的選煤廠，噸煤介耗已降到0.3～0.4 kg，而大多數選煤廠為1.0 kg左右，部分選煤廠1.0～2.0 kg，還有少數選煤廠噸煤介耗超過2.0 kg。雖然購入磁鐵礦粉有一定的影響，但作為選煤工作者，更應關注磁選機入料濃度、入料加重質的百分含量、入料加重質的粒度組成等理論研究，從而更好地量化各個參數聯合對磁性物回收率和煤泥脫除率的影響。

4.1.3 應重視中煤磁選尾礦的分選工藝

煉焦煤選煤廠普遍推廣無壓給料三產品重介質旋流器選煤工藝，其中精煤磁選尾礦處理方法日趨成熟，但中煤磁選尾礦受關注度較小。近年來，部分選煤科技人員已進行相關研究，如：張玉磊等[16]以開灤集團范各莊選煤廠中煤磁選尾礦為研究對象，利用國華科技公司超級煤泥重介質旋流器試驗平臺，研究其特性，并提出分級分選工藝。張景等[17]介紹了冀中能源峰峰集團馬頭選煤廠利用TBS分選中煤磁選尾礦，取得一定的效果。李鳳濤等[18]以兩淮地區某中央選煤廠中煤磁選尾礦為研究對象，提出中煤磁選尾礦煤泥浮選回收工藝。目前內蒙古有部分小型選煤廠，將中煤磁選尾礦截粗后直接浮選，取得可觀的經濟效益。應對中煤、矸石磁選尾礦引起重視，并作進一步研究，完善無壓給料三產品重介質旋流器選煤工藝。

4.2 裝備方面

4.2.1 要降低分選下限，提高分選精度

我國選煤科技工作者對原煤三產品重介質旋流器、煤泥重介質旋流器進行了大量試驗研究，也取得很多成果。雖然目前旋流器的分選精度、數量效率較高，但與2007年試驗成功的3GDMC1500/1100A型無壓給料三產品重介質旋流器、SDMC400煤泥重介質旋流器相差不多，只是“量”的變化，沒有“質”的變化。建議選煤科技人員，在理論研究的同時，注重理論和實踐的結合。

4.2.2 要進一步提高檢測設備的精度及可靠性

重介選煤過程中，當磁性加重質的特性穩定時，隨著煤泥含量的增大，其粘度也隨之增大，懸浮液的流變粘度主要取決于煤泥含量與特性。通過測量懸浮液密度和磁性物含量，可推算出懸浮液煤泥含量。因此，密度計、磁性物含量測量儀非常關鍵，其測量精度和測量的穩定性直接影響懸浮液煤泥含量的測定，要求密度計測量精度達到±0.005 kg/L。磁性物含量測量儀要求測量精度1%，測量顯示精度1 g/L。

目前在用的密度計以差壓式密度計為主，放射性同位素密度計被棄用。差壓式密度計測量精度可以滿足要求，但是密度“零點”會漂移，密度測量不穩定，進而導致精煤灰分不穩定。生產時有的選煤廠會要求每天校準密度，費時費力。所以建議加強密度計的研究。

智能化條件下，磁性物含量測量儀被應用于實時監控加重質的損失路徑，而重介稀懸浮液的磁性物含量很低，一般小于1 g/L，目前國內應用常規磁性物含量測量儀測量磁選尾礦，幾乎沒有數據，效果不理想。建議加強磁性物含量測量儀的研究。

4.2.3 要進一步提高旋流器的使用壽命

原煤中矸石的粒度、含量以及夾雜的硬質雜物，在離心力的作用下，隨著懸浮液以一定的速度和角度對旋流器內壁進行沖擊，在入料彎頭、二段錐體導向筒和錐體處不斷撞擊、高速摩擦，導致旋流器這些部位極易破損，甚至被迫停產檢修，進而影響正常生產，同時造成資源浪費。尤其是裝備大型化，原煤處理量成倍增加的超級無壓給料三產品重介質旋流器，因此，在設備開發時，就應考慮這些問題。棋盤井選煤廠自2023年7月帶煤調試至2024年1月9日，入選原煤約240萬t，運行良好。建議加大新技術和新材料的研發力度，切實提高旋流器的使用壽命。

5 結語

筆者總結了無壓三產品重介質旋流器的發展歷程，詳細介紹了各個時期具有代表性的三產品重介質旋流器的型號及其特點，并對無壓三產品重介質旋流器工藝和裝備的發展進行了展望。

經過近40年的發展，依靠創新驅動，重介質選煤技術裝備取得了豐碩的創新成果，無壓給料三產品選煤工藝及裝備在國內迅速推廣。同時，無壓給料三產品選煤工藝及裝備還走出國門，得到美國、土耳其、蒙古、哈薩克斯坦、印度、印度尼西亞等國選煤界的認可。但創新發展無止境，仍需要繼續優化和發展無壓給料三產品技術工藝及裝備，使其更加完善，從而為選煤產業的高質量發展提供堅強技術支撐。