重介质旋流器分选参数优化试验

2021-05-19魏海东

机械管理开发 2021年3期

魏海东

（大同煤矿集团有限责任公司精煤分公司四台选煤厂，山西大同 037007）

引言

煤炭是我国经济发展中的重要能源，随着煤炭开采自动化程度的提高，煤炭中所含有的粉煤的成分也有所增加。为了提高煤炭的燃烧率，降低废弃物的排放，对煤炭的分选技术提出了更高的要求。我国在进行煤炭分选的过程中，对于粗泥煤的分选效果较差，造成了精煤的灰分较高，降低了精煤的产率，造成了一定的损失。重介质旋流器作为煤炭分选的重要设备，对于粗泥煤的分选具有一定的优势，在进行分选的过程中，设备操作的工艺参数不同，对于分选的效果具有较大的影响[1]。针对粗泥煤的分选，在不同的工艺参数下进行分选试验，通过试验结果分析优化工艺参数，提高粗泥煤的分选效率及分选精度。

1 重介质旋流器的分选影响因素

在进行粗泥煤重介质选煤的过程中，悬浮液以一定的初始压力沿切线的方向进入到旋流器中，形成一定的旋流，在旋流器的内部，经过旋流场及离心力的作用，进入到其中的物料中较轻的产物上升到溢流口排出，较重的产物则向下从底流口中排出，从而实现泥煤的分选，其过程如图1 所示[2]。

图1 重介质旋流器进行分选的过程示意图

在进行粗泥煤分选的过程中，受到诸多工艺参数的影响，包括入料压力、入料密度及入料磁性物质含量、圆柱段长度等，这些因素共同作用于分选过程。入料压力对于煤炭颗粒受到的离心力具有促进作用，能改善细粒级物料的分选效果，但入料压力的增加，会增加矿粒的密度，使得旋流器中的密度分布不均，降低分选的效果；入料密度在理论上只与分选的密度相关，但随着入料密度的增加，对于分选效果也有所提高，分选密度降低时，会造成精煤的浪费，分选效果降低；入料磁性物质的含量可以改善分选介质的悬浮液稳定性，有利于分选过程的进行，但过多的磁性物质会造成煤泥悬浮液的结构化，降低了流动性而无法进行有效的分选；旋流器的圆柱段长度对于总容积及长度具有一定的影响，圆柱段的长度较长时，分选的时间相应增加，提高分选的效果，而太长的圆柱段长度，会产生一定的浓缩作用，降低了低密度产品的分选效果[3]。重介质旋流器的锥角、直径等结构参数对于分选过程也产生影响，以成型的旋流器产品进行分析，针对分选过程中的工艺参数进行分析，旋流器的结构参数不在此次讨论范围之内。

2 重介质旋流器的分选试验

2.1 分选试验方案的设计

正交试验是采用正交表的形式对诸多因素进行试验分析的一种方法，挑选具有代表性的水平组合进行试验，通过试验分析找出最优化的水平组合，可以实现较少的试验次数得出客观的结论。针对影响分选过程的工艺参数进行正交试验的设计，选定入料压力、入料密度及入料磁性物质含量、圆柱段长度四个因素进行试验[4]，依据煤炭分选的条件，选定3个水平，从而确定九组不同的试验数据如下页表1所示。由此进行重介质旋流器的分选试验。试验过程采用FHMC20 型旋流器进行，试验所用煤样采用某选煤厂进行分选的原生煤泥及磁选机精矿成分，满足粗泥煤分选的需求。

表1 正交试验数据分配表

进行重介质旋流器试验过程为依据不同水平下的试验条件进行样品的称重制备，在入料桶内配置相应的水量，向入料桶内加入煤泥及精矿物料，制成悬浮液，通过变频器调整电动机的频率，设定旋流器的入料压力，待压力运行稳定后，将达到入料密度的悬浮液送入到旋流器中，对旋流器的入料、溢流及底流进行取样[5]；对取得的样品作浓度、密度试验，并进行脱磁筛分，对精煤含量进行测定，整理不同试验过程中的数据。

2.2 分选试验结果分析

依据表1 中的数据进行试验，对得到的试验样品进行分析，在此条件下的溢流品中，0.1 mm 粒级的产物灰分含量较低，此时的入料降低灰分效果明显，底流的灰分较高，说明在此条件下的重介质旋流器对0.1 mm 以上的入料具有较好的分选效果。

由此依次对试验结果进行分析，将计算所得的均方差、可能偏差等进行汇总，得到如表2 所示的试验结果汇总表。

依据表2 中的数据及可能偏差的数值进行分析可知，对于分选过程来讲，入料的磁性物含量对分选的影响最大，其次是圆柱段长度的影响，然后是入料密度的影响，最后是入料压力的影响作用最小[6]，各因素的影响变化如图2 所示。

从图2 中可以看出各工艺参数对可能偏差的影响关系，入料压力的提高，可能偏差先升高后降低；入料密度的增加，可能偏差逐渐降低；磁性物含量的两端点相差较大，对可能偏差的影响足底啊，随着含量的增加，可能偏差逐渐降低；圆柱段的长度较低时，可能偏差最低，随着圆柱段长度的增加，可能偏差的值先升高后降低。

3 结语

煤炭分选是提高煤炭质量的重要过程，重介质旋流器是进行粗泥煤分选的重要设备，进行粗泥煤分选过程中的工艺参数对于分选效果具有重要的影响。针对分选过程中的入料压力、入料密度及入料磁性物质含量、圆柱段长度因素采用正交试验的方式进行分析。通过对试验所得的试样进行分析，通过对可能偏差的影响分析，得出在分选过程中，不同影响因素的主次作用及其影响规律，以此可以作为分选参数的选取制定依据，提高重介质旋流器的分选效果。