探析旋流器选煤设备技术与应用

探析旋流器选煤设备技术与应用

【摘要】我国的煤炭储量约5.6万亿t，煤炭产量逐年增加，2011年产量在35亿t左右。我国的煤炭资源占一次能源储量的90%，煤炭对工业燃料、电力燃料、民用燃料和化工原料贡献率分别为75%、76%、80%和60%。但我国的原煤入选率只有38.6%。如果采用旋流器选煤技术，入选率在现有基础上将会有一个更大的飞跃。 【关键词】旋流器；结构形式；短路流 0.引言

近年来，中国大部分选煤厂都开始采用重介质旋流器做为主选设备，其具备了良好的可靠性、高效率、工艺配置的灵活性以及降低成本和投资等优点。所以重介质选煤技术将是未来的选煤技术发展研究的重点。

1.旋流器的基本结构和工作原理

旋流器结构简单，本身无运转部件，是最廉价的选煤设备，结构示意图见图1。

图1 旋流器结构示意图

工作时物料沿切线入料口进入筒体，在旋流器内作回转运动，物料处在相当于重力加速度几十倍的离心力场之中，实现按密度分选或按粒度分级以及固液分离等工艺过程。由于离心力的作用，这个过程比在重力场要快几十倍。

当循环介质为重液或含有磨细加重质时，循环介质密度大于1，与重力场一样遵循阿基米德原理，低于临界循环介质密度的颗粒向

旋流器中心运动，由溢流口排出，而大于临界循环介质密度的颗粒则移向器壁由底流口排出，这就是重介旋流器的选煤过程。 若以水为介质，通过加大旋流器溢流管直径与底流口直径比，增大底锥的角度至60～180°，在旋流器内形成较强的向心水流，离心沉降速度低于向心流速的颗粒由溢流排出，处于临界沉降速度的颗粒的去向由其密度确定，低密度颗粒由溢流排出高密度颗粒随底流排出这就是水介质旋流器的选煤过程。

同样以水为介质，但物料为同一密度，则旋流器内的粗颗粒优先移至器壁，并由底流口排出，沉降速度低于向心流速的细颗粒则随溢流排出，这就是浓缩或分级旋流器的工作过程。

分选物料在旋流器内停留时间很短，一般为10s左右或更少。因此，旋流器对相关因素的变化非常敏感，例如：颗粒的直径、入料浓度、入料压力、旋流器的结构尺寸等等，都会影响旋流器的工作效果。但是，与所有分选设备一样，每种设备都有其独特的工作条件，旋流器的规格、型号不同，其适应的条件也不同，只要遵循这个规律，实际上旋流器是最易操作和管理的设备。 2.重介质旋流器选煤的特点和适用范围 重介质旋流器选煤有两大特点：

（1）旋流器结构多样化。按其分选产品数分为：两产品重介质旋流器、三产品重介质旋流器（甚至有四产品、五产品旋流器，但是因自身结构及市场需求，工业应用较罕见）；按分选物料的给人方式可分为：有压和无压两类。

（2）选煤工艺多样化。即针对不同的原料煤特点和产品结构需求，可以灵活地将原料煤脱泥、煤泥重介、浮选、粗煤泥回收等工艺与重介质旋流器工艺进行组合，以取得低投入高产出的效果。 由于重介质旋流器选煤的特点，其适用范围非常广泛，可适应各煤种、不同可选性的煤质条件。尤其对其它选煤方法难以精选的难选、极难选煤、煤泥含量大的末煤，能达到精确分选的效果。近几年来在科研工作者的努力下，一些制约该技术推广的因素，如过流部件磨损，操作复杂，选煤成本高等，均得到了不同程度的解决。 3.几种典型的重介选流程

视煤种不同、产品结构不同重介质旋流器选煤工艺可以有很多种，同时可有多种效果。以下是重介质旋流器成功应用的几种典型流程。

3.1块煤跳汰机分选、末煤重介旋流器分选

此流程主要适用于末煤含量大，易泥化的煤种，既可减少重介入选量，又可提高末煤分选效率、煤炭回收率。但是目前新建选煤厂采用此工艺的不多，原因是工艺较复杂，管理不方便。 3.2块煤重介分选机分选、末煤重介旋流器分选

此流程主要适用于难选煤，煤泥含量大，易破碎，或对块煤产品有特殊要求的选煤厂。块、末煤分别入重介选，解决了混合入选带来的末煤分选效率低的问题。 3.3跳汰主洗、重介旋流器再选

此流程多见于大型炼焦煤选煤厂，跳汰机首先排出尽量纯的矸

石，使进入重介旋流器的入选量减少，采用两产品旋流器即可，这在一定程度上可降低基建投资，工艺灵活。若再选跳汰中煤，可使精煤产率提高3～5个百分点。缺点是，跳汰排出纯研后，人为地加大了再选入料的分选密度±0.1含量，使可选性变难，悬浮液密度稍有变化，再选产品质量和产量就有较大波动。 3.4三产品重介质旋流器一次分选三种产品工艺

该工艺采用有压或无压三产品重介质旋流器作为主选设备，一次分选出精煤、中煤、研石三种产品。工艺简单，流程简化，操作容易，使基建投资大大降低，分选效率较高。但对于特殊密度组成的煤，有时一、二段分选密度差较难控制。 3.5小直径重介质旋流器分选-0.5mm粉煤

在分选高硫、氧化、难选粉煤时，采用小直径重介质旋流器分选可得到良好的效果。小直径重介质旋流器分选可产生较高的离心系数，使粉煤颗粒受到的分选力远远大于其在重力场及大直径重介旋流器中受到的力。这就使粉煤颗粒得到了高效分选。但是，必须采用细粒磁铁矿粉作加重质。 4.结语

我国是产煤大国，煤炭是我国国民经济发展的重要能源。随着煤炭产量、需求量的增加，煤炭带来的污染也越来越受到国际、国内的关注。有害气体、粉尘、灰渣等在有些地区已经形成了公害。煤炭的洗选加工已成为我国能源政策中的组成部分和煤炭企业增收的重要手段。对稀有煤种、难选煤、高硫煤脱硫等应该首选重介

选煤方法，以期提高分选精度，深度脱硫降灰，减少有害气体和灰渣的排放量。 [科] 【参考文献】

［１］《选煤手册》编委会选煤手册[m].北京：煤炭工业出版社，1993.

［２］齐正义.浅谈重介质旋流器选煤[j].选谋枝术，2003，（04）.

［３］申克忠.旋流器选煤[j].选谋枝术，2005，（04）.