有压给料与无压给料重介质旋流器选煤的比较

2012-12-30王小春陈常州

中国新技术新产品 2012年7期

王小春陈常州

（1中国矿业大学化工学院，江苏徐州 221008；2河南永锦选煤有限公司，河南禹州 461470）

近年来，随着煤炭资源的开发和利用，国家优质易选煤逐渐减少。面对入洗原煤煤质的变化，各种适应难选和极难选煤的工艺和设备也相继诞生，随着我国自行研发的各种类型重介旋流器工艺技术的日趋成熟，以及澳大利亚先进的模块式重介选煤厂的引进，使重介旋流器分选工艺不论在简化工艺环节、提高介质系统调控水平、易于操作管理方面，还是在减少介耗、电耗、降低生产成本等方面都有明显的优势。尤其是对重介旋流器直径的大型化，大大提高单台处理量，为选煤设计工艺布置的进一步简化提供了有利条件，从而大大降低了工程造价。但是，在重介选煤工艺设计中，面对有压给旋流器和无压给料旋流器得的选取，仍然是一个值得重点探讨的话题。在此，针对两者的选取进行深入的探讨。

1 两种入料形式重介旋流器的概述及分选原理

1.1 重介旋流器的分选原理

介悬浮液在离心力场的作用下，在旋流器内会形成不同密度的等密度线，即密度场。密度自上而下，由内而外增加，并存在一个理论上的分离界面，也称分离锥面。这个界面上的平均悬浮液密度在理想情况下，近似等于矿粒的分离密度。另外分离界面的形成，又决定于垂直零速面，并与径向零位面有关，即在分离界面以外的悬浮液形成外螺旋流，向底流口方向移动；在分离界面以内的悬浮液形成内螺旋流向溢流口方向移动，内、外螺旋流移动的方向正好相反.从而达到轻重产品的分离。

1.2 有压给料重介旋流器及其入料过程

有压给料重介旋流器从外形上来看，主要是圆筒圆锥形的配合。而从入料压力来看，大体上分为两种：一是原煤直接经入混料桶，通过泵送直接延旋流器的切相给入，有人也把这种入料方式称着高压给料。二是将煤炭给入到混合桶后，通过泵给到定压箱，然后通过定压箱给料，也把这种形式称着低压给料。第一种给料压力大小、稳定性主要受泵的工作影响，相对第二种来说，泵给料方式目前多采用离心式渣浆泵作为旋流器的入料泵。由于管路布置的灵活性及无须定压高度，可以大幅度降低厂房的高度，简化工艺、布置灵活、基建投资省。第二种入料形式其给料压力稳定，要求厂房较高。定压箱给料方式一般煤介比大，入料粒度不受入料泵的限制，对煤的破碎程度相对较弱，次生煤泥量就相对少一些。由于煤与介质悬浮液分别输送，对管路系统的磨损程度也轻一些。两种方式各有特点，具体选用应结合煤质、厂房配置等综合考虑。

1.3 无压旋流器及其入料过程

无压旋流器主要是圆筒形。给料首先给入缓冲漏斗，在预先漩流的作用下通过给料缓冲漏斗延旋流器中心给入，介质则在旋流器的底端延切线给入，轻产物从溢流口流出，重产物从底流口排除。该入料方式要求厂房较高，管路磨损较小。

2 两种入料形式旋流器的比较

大多认为有压入料旋流器比无压入料旋流器对旋流器对细粒级物料的分选精度更高，分选下限更低，似乎有压入料方式更适合粉末煤含量多的难选煤的分选。但是近年来，在国内采用无压入料重介旋流器分选难选煤的应用实例却越来越多，旋流器直径也越来越大。从一些采用无压入料重介旋流器的选煤厂生产的实际效果来看，其分选精度与有压旋流器相比差别不大。总的来说，两种不同入料形式的旋流器各具特色，面对两种入料形式的重介旋流器的选取，分析两种旋流器对分选的影响。

2.1 两种入料压力的影响

由于重介旋流器内，矿粒在旋转的密度场中所受离心力比重力大几十至几百倍。所以物料特别是细粒物料在重介旋流器内能够得到有效分选，这是其他选煤方法所无法比拟的。应该说离心力是重介旋流器分析的原动力。被选煤粒在旋流器内所受离心力的大小取决于给料的切线速度和旋转半径，同时还有介质粘度等交叉影响。而切线速度又与入料压头有关，是有压入料重介旋流器特具的优势。因为在有压入料的条件下，物料与悬浮液是混合有压切线给入的。一进入旋流器，矿粒与悬浮液就同时具有了很高的切向速度。如果入料压头调节得当，从入料的初始阶段就能达到最佳分选状态，从而最大限度地利用了物料在旋流器内的分选时间和分选空间。

与此相反，入料压力恰恰暴露出无压入料重介旋流器的严重弱点，中心无压入料方式的主要特点是被选物料与重介悬浮液是分开进入旋流器的。其中80%-90%悬浮液是从筒体下部切向有压给入的，剩余的10%-20%的悬浮液则随同被选物料由筒体上部中心口"无压''（高差约2.5m）。因此被选物料进入旋流器后的初始切向速度几乎为零。随着矿粒在轴向和径向上的位移，在旋转悬浮液的带动下，才逐渐增大本身的切向速度，并逐渐接近旋转悬浮液的切向速度。这一现象说明入料在起始阶段与悬浮液在旋转速度上存在较大差异，这种差异对入选原煤将产生实际分离密度增大的影响，尤其对细粒物料影响更为明显。

3 两种入料方式匹配工艺

针对上述对旋流器的利弊分析，所以在设计中考虑选择入料方式的时候，应该根据煤质特点具体分析，同时考虑每种入料的匹配工艺来区别对待。

对于不分级入洗工艺，原生煤泥不是太大的情况，考虑选前不脱泥工艺，全粒级入洗大多可以采用无压入料重介旋流器，为了弥补无压入料分选下限较低，可以考虑无压重介旋流器分选+小直径煤泥重介旋流器+浮选柱联合三段分选；如果煤泥量太大，选前脱泥工艺，则大多采用有压给料方式。

于分级入洗工艺，尤其是重介再洗工艺，因为煤泥在主洗过程消耗，对介质粘度的影响较小，对这样的工艺大多采用有压给料分选方法。其常见工艺如下：跳汰粗选+跳汰粗精煤重介质旋流器精选+煤泥浮选和跳汰主选+跳汰中煤重介质旋流器再选+煤泥浮选。对于分级入洗，末煤重介不脱泥则大多采用无压入料方式。

4 无压入料重介旋流器工业应用特点

无压入料重介旋流器工业应用取得了良好的分选，数量效率高达96%-99%。

底流和溢流都能通过占入料量变化范围较大，因此对各种性质的原煤适应性强。悬浮液和矿物分别给入旋流器，避免了泵送矿物颗粒的粉碎，和矿物颗粒对泵的磨损。由于分选密度于悬浮液在密度之间差值小，所以分选密度可控性和悬浮液密度的衡定性都会较好。旋流器的应用实践证明，无压入料圆筒形旋流器用以分选块煤（100-12mm）或混煤（100-0.5mm），可打破重介旋流器只宜分选末煤的传统概念。