重介质旋流器系统对煤泥性质的影响分析

张 凯

（华阳集团新景公司洗煤厂， 山西 阳泉 045000）

0 引言

选煤厂为对原煤进行再加工场所。近年来，随着煤矿综采工作面机械化开采程度的增加，对原煤的破坏较为严重，使得原煤在洗选过程中会产生高泥煤泥水，从而选煤厂对洗选设备对煤泥水的处理能力和效果提出了更高的要求。同时，煤泥水处理环节为选煤厂生产中的关键环节，其也是选煤厂设计的主要参考和依据[1]。本文将针对选煤厂煤泥水处理环节中不同重介质旋流系统对最终所得煤泥产品的影响展开研究，为今后选煤厂的设计和生产管理提供一定的借鉴。

1 旋流器概述

旋流器的工作原理为在离心力的作用下，将待分选物料密度的不同达到分选的效果。简单的旋流器主要包括进料管、溢流管、柱段、锥段以及底流口等。本文主要对有压两产品重介质旋流器和无压三产品重介质旋流的区别及其对处理后所得煤泥的性质进行对比。其中，确定有压两产品重介质旋流器的型号为MA1150；无压三产品重介质旋流器的型号为GDMC1400-000AP。

1.1 MA1150 型有压两产品重介质旋流器

MA1150 型有压两产品重介质旋流器与一般旋流器的基本结构类似，主要包括入料头、中间管以及底流口等。该型重介质旋流器的关键技术参数如表1所示。

表1 MA1150 型有压两产品重介质旋流器关键技术参数

MA1150 型重介质旋流器可提升旋流器的处理能力，而且正方形的入料口径形状可很大程度上减少磁粉和矿粉的损失；其溢流口采用涡旋的方式，可降低其后期的维修成本，并便于生产作业人员观察；同时，采用外接式的溢流口也可解决传统重介质旋流器在溢流口物料堆积的问题[2]。此外，该型重介质旋流器极大地提升了分选精度，尤其是在分选粒度上有较大的突破。

1.2 GDMC1400-000AP 型无压三产品重介质旋流器

无压三产品重介质旋流器是将两个有压两产品重介质旋流器通过串联的方式进行连接而组成的设备。该型重介质旋流器的主要技术参数如表2 所示。

表2 GDMC1400-000AP 型无压三产品重介质旋流器关键技术参数

GDMC1400-000AP 型无压三产品重介质旋流器可实现高密度排矸操作，而且其排矸精度和处理能力得到显著提高；此外，该型设备筒体以15°的锥角进行安装，可实现快速的排矸，而且排矸过程中也减少对设备部件的磨损，间接的延长了设备的使用寿命。

2 试验方案设计及结果分析

2.1 试验方案设计

本文重点对上述两种重介质旋流器在实际生产中对原煤进行分选操作后所得煤泥的性质进行对比。因此，分别在相关设备的选煤厂进行试验。

1）原煤样本的选择：本次试验所采用的原煤均是按照GB/T 477—2008 的相关标准进行采样。从对原煤煤质分析可知，在MA1150 型有压两产品重介质旋流器分选中所加入原煤的硬度大，其中块矸的含量较大，而且原煤呈现比较容易破碎的性质；而对于GDMC1400-000AP 型无压三产品重介质旋流器分选中所加入原煤煤质相对均匀，直径粒度也分散比较均匀，总的来讲其硬度较大呈现不容易破碎的性质[3-5]。

2）旋流器产品样本选择：针对两种重介质旋流器的工作原理，有压两产品重介质旋流器在其脱介筛的管道上采集样品，包括轻产物、中间产物和重产物；而无压三产品重介质旋流器在其集料箱上采集样品，包括轻产物和重产物。

结合实际生产，在两个选煤厂中按照相关标准和规范分别开展原煤筛分、浮沉、原煤泥化的相关试验；同时，还对重介质旋流器的产品进行测试。

2.2 试验结果分析

在试验过程中对相关试验数据进行实时采集，尤其是对生产参数和最终煤泥的性质进行对比。两类重介质旋流器在实际分选过程中的关键生产参数如表3 所示。

表3 重介质旋流器生产参数

结合表3 中两类重介质旋流器的生产参数和对采样分析，总结得出两种重介质旋流器对煤泥性质的影响，主要从原煤的泥化特性和次生煤泥性质两个方面进行分析，具体总结如下：

结合所实时生产中所采集的数据，得出重介质对应的泥化特性曲线如图1、图2 所示。

图1 MA1150 型有压两产品重介质旋流器泥化特性曲线

图2 GDMC1400-000AP 型无压三产品重介质旋流器泥化特性曲线

如图1 所示，原煤在遇水后20 s 内快速泥化并形成煤泥，在20～60 s 内仅产生少量的煤泥。而且，在快速泥化阶段20 s 所泥化的比例为6.47%。

如图2 所示，原煤在遇水20 s 后快速泥化并形成煤泥，在20～40 s 的时间内仅形成少量的煤泥；而后在40～60 s 内形成较多的煤泥。

两种重介质旋流器对应最终原煤煤泥及其次生煤泥量的对比如表4 所示。

表4 重介质旋流器对原煤煤泥量和次生煤泥量的对比

同时，随着时间的推移，GDMC1400-000AP 型无压三产品重介质旋流器对应最终-0.5 mm 的比例最大可达96.87%，也就是说该型重介质旋流器原煤泥化严重；但是，MA1150 型有压两产品重介质旋流器对应最终-0.5 mm 的比例仅为18.19%。

对于次生煤泥而言，MA1150 型有压两产品重介质旋流器所产生的次生煤泥量仅为0.95%，而GDMC1400-000AP 型无压三产品重介质旋流器所产生的次生煤泥量为5.24%。

综上，MA1150 型有压两产品重介质旋流器对煤泥性质的影响较GDMC1400-000AP 型无压三产品重介质旋流器小。

3 结论

选煤厂为对原煤进行分选的关键场所，而对其中煤泥水处理为选煤厂的关键生产环节。实践表明，重介质旋流器对选煤厂所产生煤泥的性质有一定程度的影响。本文重点对MA1150 型有压两产品重介质旋流器和GDMC1400-000AP 型无压三产品重介质旋流器对煤泥性质开展试验研究，总结如下：

1）GDMC1400-000AP 型无压三产品重介质旋流器对应最终-0.5 mm 的比例最大可达96.87%，MA1150 型有压两产品重介质旋流器对应最终-0.5 mm 的比例仅为18.19%。

2）MA1150 型有压两产品重介质旋流器所产生的次生煤泥量仅为0.95%，而GDMC1400-000AP 型无压三产品重介质旋流器所产生的次生煤泥量为5.24%。