重介质旋流器分选效果的影响因素分析

赖木收

（中钢矿业开发有限公司）

目前，在煤炭经济前景过窄的情况下，精煤的低产率和原材料的高成本是影响精煤加工成本的直接因素。为促使企业达到产出满足行业实际需要的精煤，从而提高其整体经济收益，增加在全球资源保护大环境下的生存发展能力，通过重介质旋流器进行精确合理控制工艺参数，可确保产出的精煤质量符合工业设计指标要求，且意义重大。

1 重介质旋流器选煤原理及特性

1.1 重介质旋流器原理

重介质旋流器结构相对简单，内外部无运动零件（图1），以外部操作参数和自身结构参数两方面调节来达到最佳分选精度。在选煤过程中，重介质悬浮液和入选原煤在给料口被加压，一部分在入料口处沿旋流器内壁形成下降外螺旋流；另一部分进入旋流器内部，在旋流器圆通段中部形成旋涡流［1］。由于内螺旋流具有一定负压，与空气作用形成空气柱，在旋流器轴心附近形成上升内螺旋流［2］。矸石在液流的外螺旋流带动下，从旋流器的底流口排出，入料精煤在内螺旋流带动作用下，向下掉落从溢流口排出，两者通过不同作用力进行分离，加快入料原煤的分选速率，提升分选效果［3］。

1.2 重介质旋流器在选煤方面的特性

（1）选煤工艺多样化。根据企业对产品的不同需求以及原料煤特点，对煤泥进行重介、脱泥、浮选和回收，使重介质旋流器与其更加灵活地组合，得到低投入高产出的效果。不同种类煤种通过重介质旋流器以不同工艺分选，最终都会取得较为精确的分选效果［4］。

（2）重介质旋流器结构多样化。以分选产品数量为标准，分为三产品和两产品重介质旋流器；以分选物料的给入方式为标准，分为有压和无压重介质旋流器。

2 重介质旋流器分选效果的影响因素

2.1 入料煤的特性

重介质旋流器具有容积小，系统封闭的特点。以入料原煤在重介质两产品旋流器的作业情况为例，两产品重介质旋流器有2个出口和1个入口，给入的原煤在进入口的瞬间体积流量等于其在排出口的瞬间体积流量。对于溢流口和底流口的原煤排量分配，在一定的条件下两者基本固定。但是，当入选原煤的密度组成发生一定组合的改变时，由于重介质旋流器受到底流口排放量的限制，使得原煤在溢流口处的固体排出量相对减少，所以将重介质和部分中等密度颗粒沿溢流口方向一起向外排出。该操作提升了重介质旋流器在实际操作中的分选密度，这与重介质旋流器分选密度的浮动和入选原煤密度的改变有紧密联系。

2.2 旋流器的结构参数

（1）入料口的形式和直径。重介质旋流器入口采用渐开线或螺旋线式，如果入料口的尺寸超过标准尺寸，则旋流器会因重产物的排除能力超出自身的处理能力而使分选效率降低；反之，则会使物料粒度的上限有所下降。因此，在旋流器的分选过程中，入料口的形式和直径都是不可忽视的一部分［5］。

（2）重介质旋流器直径。选择合适的重介质旋流器直径，应以选矿厂对各煤种的处理能力为基准，煤种分选的离心力和矿浆体积通过量应是相互对应的关系，进而从其底流口处得到待分离的重产物。特别需要注意的是，大直径的旋流器虽然在入选物料的分选效率方面有较大改进，但会浪费一些物料。据此总结出了一些规律：增加旋流器圆筒段高度，能够使其总长度和总容积变化，在一定范围内利于物料的分选；反之，则会因入料过多造成短路，影响选矿厂的产品质量。

2.3 重介质悬浮液的稳定性

重介质悬浮液是否稳定取决于重介质旋流器的稳定性和质量。理论上，将重介质的浓缩度处理得越小越好，而在选厂实际生产过程中，除了以往使用粒度较细的磁铁矿粉并保持煤泥在循环介质体系中的方法，也可加入一些天然或人工合成的稳定剂或少量黏土使分选效果达到理想指标。

3 重介质旋流器的分选技术

使难选煤达到理想分选效果的分选技术如下。

（1）改善原煤可选性技术［6］。通过将灰分低、可选性为易选的优质煤与可选性相对较差的内调煤混合，一并进入配煤入洗步骤，再通过合理利用高、低灰煤炭资源，使优质煤在该阶段起到“引子煤”的作用。由此可知，入选原煤可选性可以发生改变，难选煤和极难选煤会过渡为中等可选煤和较难选煤，原煤可选性得到大幅改善，有助于提高难选煤的分选效果。

（2）煤均质均量给煤技术［7］。在开始作业前，将倒闸控制箱加装在原设备上，组装成由变频器遥控开关的2台给煤机，接着在内部将以往模式更改为变频给煤模式，目的在于均质化配煤。随后，根据铸石光滑和摩擦力较小的特点，将一部分铸石铺在给煤漏斗的溜槽处，避免原煤堵仓，保证原煤顺利下滑。第三步，将接近开关应用于皮带或刮板机头落煤溜槽的防堵装置中，一旦发现皮带或刮板机头溜槽内堵煤，防堵装置的接近开关立即开启，可使原煤一线连锁的所有设备立即停止，防止皮带或刮板机头堆积大量原煤而影响正常的洗煤操作。

（3）介质悬浮液黏度值稳定技术［8-10］。通过溢流堰高度可调的浓缩旋流器组、TBS干扰床分选机、精煤泥离心机以及三质体电磁振动筛等设备，可使粗煤泥精煤的质量、重介质选煤分选效果和原煤处理量均得到大幅提升，也可减少重介质悬浮液的介耗和黏度。在该技术中，如果改变原煤的可选性，能够将分选机器优化为可调式溢流堰，使其适应南方煤质的多变性。

（4）介质添加技术［11-12］。在重介质正常生产过程中，介质添加在重介质悬浮液的稳定程度方面起到了至关重要的作用，也为旋流器对物料的分选提供了有力保证。

（5）煤泥水澄清处理技术［13-15］。①通过分析浓缩池和沉淀塔处理煤泥水的运行方式，将运行方式由并联改为串联，既可改善循环水水质，又杜绝了“压耙”事故的发生，进而达到实现浓缩池底流连续排放的目的；②以“拦”与“消”相辅相成的方式对浓缩池表层漂浮的泡沫进行物理洒水消泡，将循环水浓度控制在0.5 g/L以下，改善水质及清水洗煤的目的。

4 结语

（1）重介质旋流器分选效果的影响因素主要包括入料煤的特性、旋流器的结构参数、重介质悬浮液的稳定性。

（2）使难选煤达到理想分选效果的分选技术主要包括改善原煤可选性技术、煤均质均量给煤技术、介质悬浮液黏度值稳定技术、介质添加技术、煤泥水澄清处理技术。