煤泥重介质旋流器

煤泥重介质旋流器（共8篇）

煤泥重介质旋流器 篇1

日照滕图选煤厂由天地科技股份有限公司唐山分公司设计,厂址位于山东日照岚山区,2011年8 月投产使用。设计原煤处理量为1. 20 Mt/a。小于50 mm原煤采用无压三产品重介质旋流器分选,粗煤泥采用可切换TBS分选,细煤泥采用浮选工艺。由于该选煤厂靠近日照港,洗选国内外各地外来煤,来煤方向不确定,导致入选原煤煤质波动很大,因此要求选煤工艺及设备对煤质波动适应性强。

1 煤质分析

滕图选煤厂近期主要入洗原煤煤质资料见表1 和表2。从表1 可以看出,0. 5 ~ 0. 3 mm粒级为主导粒级,占原生煤泥总量的51. 62% ,占全样的12. 76% ,其最终灰分高低将对精煤产品的数质量有较大影响。

从表2 可以看出,1 ~ 0. 3 mm粒级灰分为27. 96% ,高于原煤灰分,若不进行分选或分选效果不明显直接掺入精煤产品将会导致精煤产品灰分升高。而且小于1. 6 kg/L密度级占本级49. 32% ,灰分为10. 24% ; 大于1. 80 kg / L密度级占本级29. 08% ,灰分为58. 81% ; 中间密度级含量相对较少,仅占本级21. 6% ,因此便于分选。

注: 原生煤泥占原煤总量的24. 72% 。

根据现场经验,由于旋流器自身结构影响,大直径旋流器对粗煤泥的分选效果不太明显。旋流器半径r与重介质切向速度VT存在以下关系:VTrn= 常数,即切向速度随半径的增大而减小,而旋流力场又与切线速度的平方成正比,因此大直径旋流器的旋流力场随半径增大而减小,造成对细粒级物料的分选效果下降。重介质旋流器的分选下限与入料压力、旋流器结构等因素有关,目前,其有效分选下限为0. 5 mm[2]。

滕图选煤厂选用的是3NWX1100 /780A型无压三产品重介质旋流器,直径较大,对小于0. 5mm粒级的分选作用有限。据煤质资料及经验数据,若不经其他设备分选,大于0. 5 mm粒级粗精煤泥灰分有时可以达到18% 。若直接掺入重选精煤,则精煤背灰严重,不符合最大产率原则,经济效益损失严重[3],因此粗煤泥灰分过高问题亟须解决。

2 工艺流程制定

一般粗煤泥采用的处理方式包括: 煤泥重介质分选、粗煤泥返回主选系统分选、螺旋分选机分选、水介质旋流器分选和TBS分选[4]。

煤泥重介质系统入料为精煤弧形筛分流。由于该选煤厂煤质波动大,需要对煤泥重介质旋流器进行频繁调节。煤泥重介质需要全部进入磁选机,导致介耗大大增加。而且煤泥重介质系统需要增加一台旋流器泵,使电耗大大增加。

若使粗煤泥返回主选系统再选,由于大直径旋流器自身的特点决定了对粗煤泥的分选效果较差,返回主选系统后分选效果低的问题仍然得不到彻底解决。

螺旋分选机分选工艺无运动部件,无需动力,也无风、水、介质等辅助材料,但由于分选精度低,分选密度高,处理能力小,对煤质波动适应性差,一般可用于粗煤泥的粗选,不能用于该厂粗煤泥的低密度分选。

TBS干扰床分选机是一种利用上升水流在槽体内产生紊流形成干扰沉降的分选设备。由于颗粒的密度不同,其干扰沉降速度存在差异,从而为分选提供了依据。沉降速度大于上升水流速度的颗粒进入干扰床槽体下部,形成由悬浮颗粒组成的流化床层,即自生介质干扰床层。入料中密度小于干扰床层平均密度的颗粒将浮起进入溢流,通过溢流堰排出,成为轻产物。密度大于干扰床层平均密度的颗粒穿透床层进入底流,通过底流排料口排出,成为重产物[5]。

TBS作为一种新型粗煤泥分选系统,本身无运动部件,动力消耗少,无需介质,只需上冲水形成稳定床层进行分选[1]。在粒度上下限比例为1∶ 4 时,分选效果较好,最佳分选粒度范围是1~ 0. 25 mm。TBS用水量少( 10 ~ 20 m3/ ( m2·h)工作面积) ,能实现低密度( 1. 4 kg /L) 分选,其可能偏差Ep值可达0. 12 kg /L。在永煤集团城郊选煤厂等几座选煤厂的使用效果良好,因此本厂确定选用TBS作为粗煤泥的分选设备。

经过对比分析煤质资料、各种粗煤泥处理方式以及本厂原煤煤质波动情况,制定了图1 所示的粗煤泥处理工艺流程。

工艺一: 当粗精煤泥灰分与精煤产品灰分相差不大时,则粗精煤泥直接经过振动弧形筛、煤泥离心机脱水掺入精煤产品。

工艺二: 当粗精煤泥灰分高于精煤产品灰分较多时,精煤磁选尾矿经水力旋流器浓缩分级,底流进入TBS分选,TBS溢流经振动弧形筛、煤泥离心机脱水后掺入精煤产品。

是否采用TBS分选机分选粗煤泥与入洗原煤粒度、灰分特性以及用户对精煤产品灰分的要求密切相关。这就要求工艺系统中水力旋流器底流流向便于切换。在水力旋流器的底流管道上设置三通,且在分出的两条管道上各安装一个电液动闸阀。当粗煤泥需要进TBS分选时,首先打开去TBS的闸阀,然后关闭去振动弧形筛的闸阀,使物料进入TBS分选。溢流进入振动弧形筛、煤泥离心机脱水,底流进入高频筛脱水。当粗煤泥无需分选时,打开去振动弧形筛的闸阀,关闭去TBS的闸阀,物料直接通过振动弧形筛、煤泥离心机脱水。

3 工艺效果

为增加脱介效果,降低介耗,脱介筛筛缝选为1 mm,因此磁选尾矿粒度上限为1 mm。经过水力旋流器浓缩后,旋流器底流浓度达到适合TBS入料的浓度要求,约60% ~ 70% ,水力分级粒度为0. 3 mm,1 ~ 0. 3 mm物料进入TBS。

通过现场对TBS入料及出料的检验,结果显示分选达到了预期效果。表3 为TBS分选效果的检测结果。

从表3 可以看出,经过TBS分选后溢流物料灰分达到11. 64% 。若矸石存在泥化现象,溢流物料经过振动弧形筛脱水后会脱去部分高灰细泥,灰分继续下降1% ~ 2% ,使得溢流产品灰分与重选精煤灰分相近,消除了重选精煤背灰现象,符合最大产率原则,提高了精煤产率。

4 结语

利用TBS及振动弧形筛、煤泥离心机分选处理粗煤泥的工艺流程,在滕图选煤厂取得了良好的效果。分选后粗精煤泥的灰分、水分达到了精煤产品的要求,可掺入精煤产品,提高了精煤产率,消除了重选精煤背灰严重的问题,具有良好的经济效益及社会效益。

参考文献

[1]赵良兴.孟南庄选煤厂工艺制定及生产实践[J].洁净煤技术,2011,17(3):12-15.

[2]谢广元.选矿学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2011.

[3]路迈西.选煤厂技术管理[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008.

[4]齐正义.粗煤泥分选工艺分析[J].选煤技术,2008(2):46-48.

[5]戴少康.选煤工艺设计实用技术手册[M].北京:煤炭工业出版社,2001.

煤泥重介质旋流器 篇2

3GDMC三产品重介质旋流器在富强选煤厂的应用

鄂玉坤、孙洪才（七煤集团公司富强选煤厂）

摘要：介绍了3GDMC1100/780无压给料三产品重介质旋流器的结构组成、分选原理和特点，并阐述了它在富强选煤厂工艺流程中具体应用而体现的工艺特点与经济效益。

关键词3GDMC1100/780型旋流器分选原理工艺流程经济效益

七台河矿业精煤集团公司富强选煤厂（以下简称富选厂）是80年代投产的设计年处理量30万吨的选煤厂，在建厂初期仅进行筛选生产，经过几年的工艺改造，1991年下半年实现了跳汰——浮选联合流程的洗煤工艺，随着煤源越来越少，近几年富选厂入洗的原煤都是极难选煤，原有的跳汰选煤方法就显露出了它能力的局限性，回收率低。为此，为了更好的适应市场，提高综合竞争力，2008年下半年，富选厂进行了重介改造工程，采用重介——浮选的新工艺流程，用3GDMC1100/780无压给料三产品重介质旋流器为主选设备。经过近半年的生产实践证明3GD MC1100/780型旋流器能够很好的实现原料煤的分选数量效率有了明显的提高，达到90%。与该设备配套的工艺流程具有处理量大，分选精度高、操作方便、机工费用低等特点，取得了良好的经济效益。

1.3GD MC1100/780型旋流器的结构及分选原理

1.1结构组成3GDMC1100/780型旋流器由两段组成，一段由分选室、给煤管、给介管、溢流管、底流管等组成；一段由分选室、入料管、溢流管、底流口等组成。旋流器主要技术参数见表1.表

11.2分选原理

重悬浮液以一定的工作压力沿切线方向进入一段旋流器、原料煤从顶端沿轴向以自重方式进入一段旋流器，在离心力作用下物料按密度分层，重物料向旋流器壁移动，在外螺旋的轴向速度作用下，由底流口进入第二段旋流器，轻物料则移向中心空气柱并随着中心内螺旋流排出，即为精煤，随同进入第二段旋流器，物料的悬浮液由于在一段旋流器内受离心力的作用而增浓，即密度增加，二段旋流器内的分选过程基本与一段相同，只是分离密度高一些，能分出中煤和矸石。

1.3 3GDMC1100/780型旋流器的特点

1.3.1 能以单一低密度悬浮液一次分选出质量合格的精煤、中煤和矸石三种产品。

1.3.2 分选精度高，当入选不分级，不脱泥≤110mm原煤时，一段可能偏差E1=0.020~0.030kg/L，二段可能偏差E1=0.035~0.050kg/L

1.3.3 3GDMC系列无压给料三产品重介质旋流器入选原料煤采用与重介质

悬浮液分开进入旋流器的方式，能提高分选精度，节省电耗，减少矸石泥化和次生煤泥量，并有利于工艺设备的合理布局。

1.3.4采用外置式二段旋流器分选密度在线调节装置，操作方便、灵活。

1.3.5本身无运动部件，其内衬采用刚玉材料，主体寿命超过7000h，一般可在最佳工况条件下工作两年。

2．工艺流程

2.1工艺流程路线

0~50mm原煤不分级一次给入旋流器，一段旋流器溢流经振动翻转弧形筛脱介、脱泥后到分级筛进一步脱介、脱水，+13mm物料为最终块精煤产品；-13mm物料经立式离心机脱水后为最终末精煤产品；一段旋流器底流进入二段旋流器再选，分选出中煤和矸石，中煤经振动翻转式弧形筛脱介、脱泥后，到分级筛进一步脱介、脱水，+13mm物料为最终末中煤彩票；矸石经MDMS型振动筛脱介、脱水后为最终矸石产品。重悬浮液用泵以一定的压力给入一段旋流器，精、中煤振动翻转弧形筛下物料大部分进入原煤合格介质桶，小部分经分流箱与精煤脱介筛一段筛下水混合，进入煤泥合格介质桶，再由泵打到煤泥旋流器，溢流进入精煤磁选机，底流进入中煤磁选机。精煤脱介筛二段筛下水进入原煤合格介质桶、精煤脱介筛三段筛下水、中煤一段筛下水、矸石二段筛下水分别进入精、中、矸磁选机，磁选尾矿分别进入精、中、矸煤泥桶。旋流器二段分选密度可通过调节器调节，精煤分流箱用于调节重悬浮液中煤泥含量。产品质量、悬浮液密度、磁性物含量、介质桶和煤泥桶液位测控及设备启停、分流量控制等均采用计算机自动控制。

2.2 工艺特点

2.2.1工艺流程简单。

流程结合3GDMC系列无压给料三产品重介质旋流器的特点，原煤一次性给入旋流器即可分选出合格的精煤、中煤、矸石三种产品，分选效率达93%以上，适用于易选到极难选原煤。与原来的跳汰——浮选工艺相比较，具有生产成本低、经济效益高等优点

2.2.2脱介系统简单

此工艺是将单一低密度重悬浮液以一定压力给入一段旋流器，二段旋流器分选密度主要通过一段旋流器的浓缩、分级作用自然调节，并辅助使用二段密度调节器；采用大面积弧形筛最大限度地提高弧形筛的脱介量；精煤振动筛用三道喷水；中、矸振动筛各用两道喷水，更大程度地提高了脱介系统效率，且便于操作。尽管使用直接磁选，该工艺流程仍能够将吨煤介耗指标控制在2.0kg以下。

2.2.3易于实现煤泥重介分选

借助于一段旋流器的浓缩、分级作用，其中较细的加重质随同精煤一起由一段旋流器的溢流口排出，因此精煤弧形筛下悬浮液主要成分是经粗选的精煤泥的细粒度加重质，即分选过程中自然形成由粗精煤泥和极细磁铁矿组成的混合悬浮液，该悬浮液泵入小直径煤泥重介旋流器中，对粗精煤泥单独精选，不但保证了选后精煤泥质量，而且不必使用专门加工的极细粒度磁铁矿粉，这是一种简单有效的煤泥重介分选新工艺。

3.结束语

重介质旋流器选煤工艺研究 篇3

随着环境和用户对煤炭质量的要求越来越高, 重介质选煤技术的需求不断增长。重介质选煤技术是我国选煤行业的重要技术, 我国重介质选煤技术也达到了国际先进水平, 相继研究成功并在工程上推广应用三产品重介质旋流器选煤工艺以及无压给料三产品重介质旋流器选煤工艺等。

2 重介质旋流器

分选设备中放入一定密度的悬浮液, 密度大于悬浮液的原煤会下沉, 密度小于悬浮液的原煤会上浮。根据悬浮液的运动形式, 重介质分选设备可以分为重力分选和离心力分选。由于其分选精度很高, 常常用于难选煤分选。

2.1 重介质旋流器分类

重介质旋流器目前广泛使用的主要有:圆柱-圆锥形两种产品重介旋流器三产品重介质旋流器。

圆柱-圆锥形重介质旋流器结构与水力旋流器基本一致, 唯一的区别就是重介质是悬浮液。原理就是根据物料密度分层, 密度小的颗粒聚集到旋流器轴线中心, 从溢流口排出, 密度大的聚集在器壁, 从底流口排出。

2.2 技术特点

重介质选煤技术是由荷兰煤炭工程师在20世纪40年代提出的, 随着工业化发展, 重介质选煤技术被广泛应用, 尤其是重介质旋流器技术, 具有显著的优势。

处理能力强, 分选精度高:重介质旋流器的容量和适用范围都有很大的改善。重介质旋流器的单位处理能力可以有效的提高选煤效率, 同时分选密度方便调整, 带来更好的灵活性。重介质旋流器可以分选各种原煤, 包括难选煤, 并能与悬浮液控制系统协调工作, 实现复杂的原煤分选。

易于模块化:重介质旋流器技术具有高效率等特性, 根据原煤产量、地域实现模块化管理, 具体表现在分工具体, 管理方便, 某个外界因素不至于干扰全局, 根据不同特征逐层划分系统, 可以大大提高选煤效率, 这是重介质旋流器的一大优势。

投资小, 易于管理:随着重介质选煤技术迅猛发展, 尤其是三产品重介质旋流器的出现, 大大减轻了重介质选煤系统的复杂性和高成本等劣势, 与此同时, 进一步减少成本, 提高效率, 降低管理难度。随着新技术、新工艺的不断发展, 有利于进一步降低成本, 管理难度, 提升效率。

3 重介质旋流器影响因素

重介质旋流器受到许多因素的影响, 最关键的是旋流器结构和进料压力, 实际使用过程中主要通过改变入料压力和底流口直径来调整旋流器运行状态。

入料压力:悬浮液入料压力要特别注意。压力小, 使得分选动力不够, 容易降低分选精度, 甚至会引起堵旋流器事故;相反, 压力越大, 悬浮液入料越快, 处理能力增强, 但随入料压力变大, 加强悬浮液浓缩, 分选密度同时增大, 分选效果反而下降, 增加设备磨损等缺点, 所以在实际生产中入料压力要适中。进料压力的提高将来带来物料进入旋流器的切向速度增加:

V表示入料切向速度, K表示入料口阻力, p是入料压力。

底流口直径:底流口直径变小可以提高分选密度, 根据质量守恒原理分析。节约介质损耗, 但底流口太小会堵塞底流口, 反而损失精煤, 正常情况下, 底流口直径为旋流器的0.26倍。

入料口、溢流口、底流口和中心空气柱半径分别为R, r1, r2, r0, 底流口处速度为v1 (r) , 溢流口处速度为v2 (r) , 切入料平均初速度为v0。可得

ρ0、ρ1、ρ2分别是入料、溢流和底流的平均密度。

悬浮液密度:重介质旋流器按照物料密度分级, 分选出不同密度的物料。高、低密度分别表示高灰和低灰。

入料固液比:入料固液比指的是原煤与悬浮液体积比。入料固液比太高, 原煤无法充分润湿, 容易错配;固液比太低, 影响旋流器处理能力下降, 导致能源浪费, 所以入料固液比要适中。

旋流器结构参数包括筒体长度, 锥角大小, 溢流口直径, 底流口直径, 入料口尺寸等。

4 选煤厂工艺流程及特点

4.1 工艺流程

旋流器中放入0~50mm原煤, 一段旋流器溢流经振动、弧形筛、分级筛处理, 得到-13mm为最终末精煤, +13mm为最终块精煤;通过二段旋流器对一段旋流器底流再次分选, 得到矸石和中煤, 中煤经振动翻、弧形筛、分级筛进一步处理, 得到最终矸石, +13mm为最终末中煤。一段旋流器以一定压力注入重悬浮液, 精煤和中煤振动, 弧形筛下小部分物料进入煤泥合格介质桶, 大部分进入原煤合格介质桶, 再放入煤泥旋流器, 溢流通过精煤磁选机, 底流通过中煤磁选机。精煤脱介筛、中煤一段筛下水、矸石二段筛下水、三段筛下水分别通过矸、中、精磁选机, 精煤脱介筛二段筛下水通过原煤合格介质桶, 磁选尾矿分别进入矸、中、精煤泥桶。

4.2 工艺特点

工艺流程简单:流程结合无压给料三产品重介质旋流器, 原煤放入旋流器就能分选出精煤、中煤和矸石, 分选结果可以达到93%, 完全可用于分选难选煤, 与传统方法相比, 成本更低, 效率更高。

易于煤泥重介分选:通过一段旋流器的浓缩以及分级, 精煤和较细的加重质从溢流口排出, 悬浮液主要是精煤泥的细粒度加重质, 将悬浮液放入小直径煤泥重介旋流器, 单独精选粗精煤泥, 保证选后精煤泥质量。

脱介系统简单:一段旋流器放入低密度重悬浮液, 对一段旋流器浓缩、分级作用自然调节实现二段旋流器分选密度;借助弧形筛提高脱介量;精煤振动筛采取三道喷水;中、矸振动筛采取两道喷水, 最大限度提高脱介系统效率。

摘要：近年来, 旋流器分选技术发展迅猛, 工艺流程不断简化, 以及自动化控制水平不断提升, 使得重介质旋流器技术在选煤行业广泛应用。重介质旋流器具有分选效率高, 分选粒级宽等优点, 但在实际运行中会受到多种因素影响, 可以通过改变入料压力和底流口大小来调节, 但是不论是增大入料压力或是减小底流口大小都应控制在一定范围内, 否则将影响重介质旋流器运行效果。鉴于旋流器具有很好的适应性, 可以分选的煤种也越来越多。

关键词：重介质旋流器,选煤工艺,入料压力,底流口

参考文献

[1]刘峰, 钱爱军, 郭秀军.重介质旋流器选煤技术的研究与发展[J].选煤技术, 2006, 5:1-12.

三产品重介质旋流器损坏原因分析 篇4

旋流器的损坏是不可避免的,但很多旋流器并未达到正常的使用寿命便过早失效,给企业造成了较大的经济损失。因此,分析旋流器损坏原因,并进行有针对性的改进,对延长其使用寿命,充分发挥其性能具有重要意义。

1旋流器的正常损坏

旋流器工作过程中,煤、磁铁矿粉和水在筒体内以5 ~ 10 m/s甚至更高的速度螺旋前进,形成比较复杂的流场,产生了较大的离心力,使煤、磁铁矿粉与衬块之间相互摩擦,从而导致衬块逐渐磨损。由于物料的不均匀性和不规则性, 其运动过程中还会产生对衬块的撞击,使衬块表面发生微观小颗粒损失,进而加剧磨损。在正常情况下,虽然不同部位的磨损程度不一致,但这种磨损是平滑的,即衬块只有磨耗,没有明显的局部破损。随着旋流器不断使用,某个部件的衬块被磨穿后,该部件即失效,这属于旋流器的正常损坏。

由于受到旋流器的工作原理和结构的影响, 在正常损坏中,各个部件损坏的速度有很大差异,通常表现为一段损坏较慢,二段损坏较快。 而一段又表现为导向筒损坏较快,中部筒损坏较慢。导向筒主要的损坏点一般是在连接管与圆筒交接部的下方( 见图1) ,这主要是由于物料在该处有直线运动与周向运动的转换,对衬块产生了较大的冲击力所致。二段导向筒与一段的类似, 但因二段内矸石等物料较多,磨损会更加严重。 二段另一个损坏较快的位置是在锥筒出口端、锥筒长度的1 /3 ~ 1 /4区域,这个部位受力变化较大,加上位置不稳定的零轴向速度包络面尖端的液流挤压以及重物相互撞击作用于衬块,使衬块易发生严重磨损。

旋流器部件的失效通常仅仅是局部很小区域被磨穿( 见图2) 而导致整个部件报废。报废部件的大多数衬块磨损程度还很小,甚至不到1 /5, 因此,旋流器即便是在正常磨损的状况下,也难免造成较大的经济损失。

旋流器衬块的磨损机理比较复杂,文献 [1] 中提到的有微切削磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损等,而真正导致局部磨损严重的主要因素是物料的冲击。常用于旋流器的氧化铝衬块抗磨性能很好,但抗冲击能力较差,有文献[2,3]提出采用碳化硅等性能更加优越的耐磨材料来替代氧化铝衬块,但终因价格较高等因素未能推广。

针对以上问题,烟台金华选煤工程有限公司改进了旋流器的设计,如在上述提到的关键部位采用含氧化锆的增韧氧化铝陶瓷衬块来改善旋流器的磨损状况; 针对不同部位使用不同厚度的衬块,使旋流器各部件的磨损趋于同步,经过现场使用,效果很好。例如,一台直径1. 3 m的旋流器在黑龙江某选煤厂运行了15个月,至今二段旋流器尚未更换导向筒和锥筒; 一台直径1. 45 m的旋流器在山西某选煤厂运行了12个月,每天工作20 h,二段旋流器仍正常工作,这表明改进后的旋流器更加经济耐用。

2旋流器的非正常损坏

旋流器的非正常损坏主要表现为局部衬块脱落、局部衬块磨穿、局部沿缝隙磨穿、局部衬块碎裂等。造成损坏的原因主要有: 衬块质量不均衡、粘贴效果差、筒体制造质量差、设计问题、 物料中有铁件等,具体情况分析如下。

2.1衬块质量不均衡

受原料和烧制过程的影响,不同衬块的硬度、韧性差别很大。实践中发现,同一厂家不同批次的衬块,其硬度和韧性是有差别的; 即便是同一批烧制的衬块,由于烧制时在炉中的位置、 温度等不同,其硬度和韧性也存在差异,硬度小的易磨损,韧性差的易碎裂。旋流器实际工作过程中,往往会出现某一块衬块因质量差先于其他衬块磨损或碎裂而脱落的现象,从而使临近衬块受冲击而脱落,造成旋流器的非正常损坏。如图3所示的衬块因质量较差而碎裂。

2.2衬块粘贴效果差

衬块粘贴效果差也会导致衬块脱落,产生的原因有以下几点:

( 1) 粘贴胶质量差。粘贴胶的品种较多,质量差别较大,对衬块的粘结强度影响很大,因此选用粘贴胶应充分考虑其粘结强度。

( 2) 筒体未打磨干净。筒体是钢制品,表面通常有铁锈和油污,粘贴前如不打磨干净,或打磨后不及时粘贴而重新产生氧化层,都会导致粘结强度降低。

( 3) 粘贴未严格按要求操作。通常表现为胶的双组分配比不合适、粘贴温度过低、胶配好后放置时间过长等。

( 4) 粘贴时缝隙过大。由于筒体和衬块的不规则性,粘贴时衬块间的缝隙难以避免,但缝隙过大会导致缝隙处的填胶被其他物料或介质冲刷开,从而磨穿筒体,造成损坏; 即便不磨穿,由于缝隙处的杠杆效应,衬块受力恶化,边缘损坏会越来越严重,直至碎裂脱落。

2.3筒体制造质量差

旋流器筒体多为钢板卷制,而且很多筒体卷制后内壁不进行机械加工,这就造成了筒体的尺寸和形状有较大的误差,尤其是锥筒,因其下口直径小,误差更大。

( 1) 尺寸误差。卷筒尺寸误差是难以避免的, 一般情况下,尺寸误差不会对旋流器的工作造成太大影响。但若误差太大,将造成两部件连接处形成较大纵向台阶,衬块极易受冲击而损坏或脱落。

( 2) 圆度误差。圆度误差在卷筒中也是不可避免的,常见的是卷成椭圆或不规则形状。圆度误差一般对旋流器的工作参数影响不大,但不圆度过大将造成两部件连接处产生纵向台阶。局部不圆度过大将使衬块贴合不良,在衬块尺寸较大时,还将产生横向台阶和缝隙,从而受到物料冲击而损坏。在锥筒的纵向焊缝处,因锥筒本身不易卷制,且前端直径小,这种情况更容易发生, 因此也有将锥段改为铸件并进行机械加工的。

( 3) 锥度误差。锥度误差的危害主要体现在两段相接处因锥度不一致使接缝处的衬块贴合不良,造成局部断裂。

( 4) 焊接问题。筒体卷制后,接缝需要焊接, 焊缝常见问题有: 1内壁未对齐,理想状态下, 焊接面应里口对齐,但由于卷筒误差,导致里口无法对齐,出现台阶,且台阶不均匀,常见于两段相接的横向焊缝; 2理想的焊缝应是外侧的坡口焊缝,但实际生产中锥段焊缝难以保证不在内壁,焊缝打磨后不平整,且曲率相差较大。上述问题使衬块在焊缝区域贴合效果差,易产生台阶造成脱落。

要解决筒体制造质量差的问题,最简单的方法就是筒体卷制或制造后对内壁进行机械加工, 这就需要提高制造成本。

2.4设计问题

因设计问题导致的旋流器局部损坏也是不容忽视的,常见的有以下几点:

( 1) 衬块的厚度设计不合理。有相当多的旋流器各部位的衬块设计厚度都相同,导致磨损和冲击大的部位先损坏。解决的办法是加大薄弱部位的厚度或改用更好的材料,虽然成本略有提高,但总体上是经济的。

( 2) 关键部位衬块的形状、材质等仍需进一步探讨。以一段旋流器入料端导向筒方口与圆筒相交处的衬块为例,有的采用两块衬块拼接,有的采用整块三角形衬块,但顶部太尖。由于此处衬块处于悬臂状态,且经常受到物料的冲击和侧向挤压,因此极易碎裂损坏,大直径旋流器的问题更突出,见图4。目前有的生产厂家将此处的衬块改用合金铸件,虽解决了衬块碎裂问题,但合金铸件的耐磨性能通常不如陶瓷。笔者建议将该处衬块改为含氧化锆的增韧陶瓷,且顶部应设计较大圆角,以改善其磨损状况。

( 3) 边缘衬块尺寸太小。边缘部位的衬块有一端面没有支撑,且此处物料的运动发生改变又使得衬块受力较大,若衬块尺寸太小则极易脱落导致局部损坏,因此边缘的衬块有效粘结长度不应小于100 mm。

2.5入料中混有铁件

虽然选煤厂的煤流系统都设有除铁器,但在实际生产中,铁件进入旋流器的现象并不少见。 对旋流器造成的损坏主要发生在锥段出口端1 /3 ~ 1 /4锥段长度的位置。铁件在这个位置因其密度大,紧贴衬块旋转排不出去,会不断撞击和磨削衬块,造成衬块出现凹槽而损坏,见图5。可见,完善除铁系统并加强管理是必要的。

分析可知,旋流器的非正常损坏由很多因素引起,而且经常是多个因素共同作用。因此,对旋流器运行的每一过程都应加强重视,严格把关,任何疏忽都会造成不良后果。

3结语

综上所述,在生产实践中,旋流器无论是发生正常损坏还是非正常损坏,都会带来巨大的经济损失。虽然旋流器是损耗设备,但若能使其均衡损耗将大大减少制造和使用成本,提高其使用寿命,改善企业的经济效益。因此,旋流器从设计到制造乃至使用,都有很大的改进空间。

摘要：在三产品重介质旋流器正常磨损中受冲击的部位最易损坏,提出在关键部位采用含氧化锆的增韧氧化铝陶瓷衬块来改善旋流器的磨损状况;分析了因衬块质量不均衡、粘贴效果差、筒体质量差、设计问题、物料有铁件等原因导致的旋流器非正常损坏,并提出了一些改进措施,以延长其使用寿命。

煤泥重介质旋流器 篇5

1 试验样机设计

1.1 旋流器柱段直径和长度的确定

重介质旋流器的直径是标定旋流器规格和生产能力的主要尺寸。根据前人研究可知, 在分选小粒度物料时, 要想获得较高的离心力, 宜采用小直径旋流器。但是, 小直径旋流器的入选上限小, 一般入选上限为:

dmax≤ (0.06~0.08) D, 式中, D为旋流器直径。

考虑到试验用料粒度范围为0.5~0mm, 且对处理量等指标无特殊要求, 所以本设计样机直径选为100mm。

圆柱长度也是一个比较重要的参数。对于圆柱圆锥型旋流器, 圆柱部分过短, 会造成液流的不稳定, 使选煤效率降低;但圆柱过长也会使分选效果变坏。正确选择旋流器圆柱长度的原则是:根据用途及被选物料的性质和对产品质量的要求确定。一般, 20°锥角的圆柱圆锥型重介质旋流器的圆柱长度范围为 (0.6~0.7) D, 对大于20°锥角的圆柱圆锥型重介质旋流器的圆柱长度应在 (0.7~2) D范围内选取。通常, 直径大的靠小值选取;直径小的靠大值选取。

鉴于上述原因并经过分析, 本样机圆柱段长度取0.7D, 即设计长度为70mm。

1.2 旋流器入料口的设计

旋流器入料口的形状有圆形、矩形和扇形等多种;入料流线有切线、摆线和渐开线等多种方式。一些前人的研究结果表明, 这些因素对分选效果的影响不大, 但也有学者认为, 入料流线对旋流器入料压头的损失和液流的稳定有一定的作用。鉴于前人的研究结论, 本样机把入料口作为一个变量进行设计, 共作4种形式:圆形通道切线入料、矩形通道切线入料、矩形通道渐开线入料、矩形通道四点切线入料。

对于入料通道大小的选取, 目前, 国内外使用的重介质选煤旋流器的入料口当量直径一般在 (0.2~0.3) D范围内。此外, 当旋流器直径确定后, 旋流器的生产能力的经验公式为:

由上式可知, 入料通道的大小会直径影响旋流器的生产能力。所以, 综合考虑, 样机入料口设计为:四种结构的入料通道当量面积均相等, 圆形通道直径为25mm, 矩形通道的长边为32.7mm, 短边为15m m, 且长边所在面与旋流器轴心线平行。

1.3 旋流器溢流管和溢流口的设计

从重介质旋流器内液流速度场的测定表明, 溢流管长度的变化, 对切向速度无明显影响, 但对精煤质量和分选精度有较大的影响。溢流管增长时, 使溢流管下端至锥体下部的距离缩短, 促使被选物料的实际分离密度增大, 从而使精煤质量变坏。反之, 可提高精煤质量, 但精煤数量减少。一般可在 (0.8~1.0) h范围内选取, h为圆柱长。

本样机中, 溢流管长度也作为一个变量, 设计规格分别为:50m m, 55m m, 60m m, 65m m, 70m m。

溢流口直径的大小直接影响到产品的质量和旋流器的生产能力, 前人研究结果表明:一般而言, 旋流器的溢流口直径在0.4D左右比较合适, 对易选煤旋流器的溢流口直径可取大些;对难选煤溢流口直径可适当小些。此外, 还要考虑加重质特性, 使用粗粒度磁铁矿粉时, 溢流口的直径应小于0.4D。综合前人结论, 本试验样机溢流口直径选取较普遍的0.4D, 即40mm。

1.4 旋流器底流口和锥角的设计

底流口尺寸大小对分选产品的精度及效率影响较大。当底流口缩小时, 被选物料的实际分离密度明显增大, 底流口密度也相应增大, 精煤产品增多。但是, 底流口直径过小时, 下沉物料不能畅通外排, 造成挤压分离, 分选效果变坏, 严重时造成旋流器底流口堵塞。因此, 选择重介质旋流器底流口直径时, 要根据入选原煤性质, 考虑加重质特性。但入选难选煤或中煤再选时, 底流口直径要比入选易选煤的小。反之, 可取大一些。一般可在 (0.24~0.32) D范围内选取。另外, 还要考虑到底流口直径du≥3d, d为入料中最大粒度直径。

根据上述结论, 样机底流口也作为一个参数设计:

24m m, 26m m, 28m m, 30m m, 32m m。

样机锥角设计遵循重介质旋流器的基本参数, 即锥段为直锥, 锥角为20°。

1.5 样机主要参数

重介质旋流器主要结构参数表如表。

表重介质旋流器主要参数及变化水平列表

2 结语

通过前人研究和理论计算, 初步确定了小直径重介质旋流器样机的部分参数, 为下一步改进样机, 拓宽旋流器试验研究提供了基础参数, 并为进一步研究小直径重介质旋流器的分选打下了良好的基础。

摘要：旋流器分选性能的研究应基于大量的试验研究, 而试验样机的设计直接影响试验的数据的可靠性和准确性。本文即对小直径重介质旋流器试验样机的设计进行探讨, 为下一步试验打下良好的基础。

煤泥重介质旋流器 篇6

目前三产品重介质旋流器最大型号已发展到Φ1400/1000型,单台处理能力可达400～450t/h,为选煤厂设备大型化、系统单机化带来了发展机遇。但是自从1999年Φ1200/850大型无压三产品重介旋流器在老屋基选煤厂试验成功并投入使用后,无压三产品重介旋流器技术才得到了长足发展,成为当今选煤工艺的主流。对于同样具有高效分选作用的有压三产品重介旋流器,近年来虽有所发展,但只是参考无压系列做了近似放大,相关的技术参数并没有得到改进,对其研究没有形成一个独立的分支,致使大型有压三产品重介旋流器现场使用的实例寥寥无几,甚至有人认为有压给料三产品重介旋流器是失败的设备,并否定了脱泥有压给料三产品重介旋流分选工艺以及与之相应的工艺流程,这些观点都是片面的。有压三产品重介旋流器在低位给料、分选精度、操作管理等方面的优势是无压给料不可比拟的,而且更易于实现模块化布置。尤其是2005年,TBS被引入中国后,困扰有压给料三产品旋流器发展的粗煤泥分选问题得以彻底解决。TBS的引进给选煤厂设计注入了新鲜血液,有力地推动了中国选煤工艺的发展。为此,我们应该重新审视有压给料三产品旋流器的问题,使其更好地服务于中国的选煤事业。

1 三产品重介旋流器的发展

三产品重介旋流器是原苏联在20世纪70年代初研制开发的[1,2]。1973年在原苏联特克瓦尔切斯克中央选煤厂安装了一台гт-3/80型(即гт-630/500型)三产品重介旋流器(1980年被гт-710/500型所代替),用来再选跳汰中煤[1]。1979年在原苏联北方矿井选煤厂安装了一台гт-710/500型三产品重介旋流器,用来处理脱泥后的13～0.5mm末煤,效果很好[1]。需要说明的是,当时的工艺流程为,原煤首先经过φ0.5mm的脱泥筛脱泥,同时用介质泵将合格悬浮液送入分配箱,脱泥后的13～0.5mm末煤和悬浮液在定压箱内混合,然后自流给入三产品重介旋流器,分选出精煤、中煤和矸石。

(1)1979年煤科总院唐山分院成立了有压给料三产品重介旋流器课题组。1984年和1989年先后研制成功500/350和710/500型有压给料三产品重介旋流器并应用于辽宁本溪彩屯选煤厂和黑龙江鸡西市选煤厂[3]。

由于采用定压漏斗给料,旋流器入口压力完全取决于定压漏斗的布置高度,旋流器型号越大,其入口压力要求就越大,厂房布置就越高,而且土建工程一旦建成,旋流器入口压力基本不能在线调节。其次是0.5mm脱泥效率低、效果差,影响重介系统的稳定性,如果把脱泥筛筛孔适当放大至1mm,重介系统的问题解决了,但脱下的粗煤泥没有一种适合的分选设备。此外自动化控制、材料磨损、国产设备质量等因素都制约了有压给料三产品重介旋流器的发展,为此,科研单位开始将研究课题转入无压给料三产品重介旋流器的研究领域。

(2)1992年中国第一台圆筒+圆筒型无压给料三产品重介旋流器(NWX700/500型)在黑龙江鸡西市滴道矿选煤厂试验成功,并获得专利。1995年,圆筒+圆筒-圆锥型无压给料三产品重介旋流器(NWX700/500A型)在四川长寿县西山煤矿选煤厂试验成功,标志着无压给料三产品重介旋流器基本结构形式的定型。1999年,作为国家科技攻关成果的3NWX1200/850A型大型无压三产品重介质旋流器在盘江老屋基选煤厂投入使用,为我国推广高效简化重介质选煤技术开创了新局面,但它存在一些缺陷,如产品质量不稳定,第二段分选密度不易调节,旋流器不耐磨等。

(3)2000年,经过重介质选煤技术改进后的3GDMC1200/850A型无压给料三产品重介质旋流器问世。替代了3NWX1200/850A型应用于老屋基选煤厂,经受了长期生产的考验。2003年,3GDMC1300/920A型成功应用于贵州盘江火烧铺矿选煤厂,并通过了技术鉴定。2004年3月,3GDMC1400/1000A型重介旋流器作为煤炭行业的国家“高技术产业化示范工程”——大型高效重介质选煤示范厂的核心设备投入使用,2005年5月进行了技术鉴定,2006年5月通过了国家验收,标志着大型三产品重介旋流器选煤技术全面走向成熟[3]。

在无压给料三产品重介旋流器发展的同时,人们也试图探索有压给料三产品重介旋流器大型化的问题,但因为粗煤泥一直没有找到一种理想合适的分选设备,所以有压给料三产品重介旋流器大型化的道路举步维艰,在无压给料三产品重介旋流器最大型号已经做到直径1400mm的时候,有压给料三产品重介旋流器最大型号才做到1250mm,大量的科技文献在宣传无压给料三产品重介旋流器,在这种环境下,有压给料三产品重介旋流器淡出了人们的视线。

(4)2005年,TBS[4,5]被引入中国,该设备彻底解决了粗煤泥分选问题。具有分选精度较高、分选密度可控范围宽、自动化程度高、运营费用低等诸多优点,给中国的选煤工艺设计注入了新鲜的血液,带来了一场新的技术革命,打破了无压给料三产品重介旋流器被“一统天下”的局面;尤其是首个采用脱泥有压三产品重介旋流器+TBS+浮选的联合工艺流程在徐州矿务集团张双楼选煤厂顺利投产,说明了以有压三产品重介旋流器为核心设备的工艺流程是一种高效的选煤工艺,具有推广前景,由此逐步改变了选煤界对该设备的一贯看法。此后研究者又一次把目光投向了有压给料三产品重介旋流器设备大型化的研究,对有压给料三产品重介旋流器结构参数进行优化。

2新型有压给料三产品重介旋流器结构参数的优化

有压给料三产品重介旋流器的结构参数包括:旋流器一二段的圆柱直径及长度、一二段入料口的形状及尺寸、一二段溢流口直径、一二段溢流管的插入深度、二段底流口直径、二段旋流器的锥角和锥比等。虽然重介旋流器技术已相当成熟,但随着选煤工艺的不断发展,有压给料三产品重介旋流器的结构参数还存在优化空间。

(1)旋流器一、二段的入料流线。

旋流器入料流线有切线、摆线、渐开线、涡形及带状等多种方式。很多学者的试验结果表明,入料流线对分选效果的影响不大,因此,现在应用的旋流器多以切线入料为主。海王旋流器公司针对无压三产品重介旋流器的入料流线做了大量试验研究,将入料流线由原有的切线给料改为渐开线给料,从而解决了两个主要问题,一是使三产品重介旋流器一、二段床层或流态连续分布,改善二段分选条件,提高二段分选效率;二是降低一、二段旋流器之间的压力损失,进而降低旋流器的入料压力,减少设备能耗和磨损[6]。两种入料流线见图1、图2。南非MULTOTEC公司在研究二产品重介旋流器时,得出 “涡形渐开线” 入料比“渐开线” 入料效果更佳的结论,可使旋流器处理能力提高20%,其优点有四个:一是物料随涡形渐开线入口自然向下旋转,既可以减少磨损,又可以减少紊流,进而延长了入口的寿命;二是由于入口处紊流的降低,旋流器的通过能力大大高于其他入料流线的旋流器;三是入口处的涡形渐开线可使物料在进入旋流器时自行调整,然后才受到旋流器的离心作用,这种调整结果使得旋流器内的分离过程效率更高;四是由于采用了涡形渐开线入料方式,进入旋流器的物料不会象切线入料那样直接冲击溢流嘴,因而大大减少了溢流嘴的磨损,延长了旋流器的有效寿命。这些研究成果同样适合于有压三产品重介旋流器,通过改变入料流线,可使旋流器内部流态平稳,阻力损失大幅降低,从而达到减轻磨损和节能降耗的目的。

(2)旋流器一、二段溢流的排料方式。

传统有压给料三产品重介旋流器一、二段溢流排料方式如图3。一、二段溢流管均采用全部内置方式,精煤和中煤的排出相当于采用溜槽直接变角度,称之为“刚性排料”,这种排料方式会干扰溢流端矿浆的流变特性,不利于介质密度的稳定,因为旋流器溢流从溢流管排出后碰撞到旋流器溢流端器壁,迫使料流向下,由于排料压力较大,一部分物料会反溅到旋流器溢流口,影响溢流物的正常排出,从而影响到整个系统的稳定。

为了改变这种“刚性排料”方式,使旋流器的溢流口结构参数更趋合理,我们通过调研大量不同规格、不同厂家的旋流器现场使用情况,充分吸取了进口大直径有压两产品重介旋流器溢流排料管的结构特点,对有压给料三产品重介旋流器一、二段溢流的排料方式进行大胆构想,推荐一、二段溢流的排料方式,如图4所示。

新型有压给料三产品重介旋流器一、二段溢流管均采用部分内置方式,有一部分露在机体外。精煤和中煤的排出采用弯管改变料流,称为“柔性排料”方式。这种排料方式将排料过程中干扰溢流端矿浆流变特性的可能性降到了最低,最大限度地避免了物料反溅到旋流器溢流口,使得旋流器排料更顺畅,整个洗选系统更稳定。其次,有一部分溢流管露在机体外,便于现场观察溢流管的磨损情况,从而掌握旋流器部件的寿命并及时更换,这种排料方式较之全部内置的溢流管对指导生产更有利。

(3)二段设置可调节的伸缩溢流管。

目前使用的有压三产品重介旋流器二段溢流管如图3所示,即内置固定溢流管,这种溢流管无法在线调节其插入深度,致使二段的分选密度无法在线调节,这个弱点一直制约着大型有压三产品重介旋流器的发展。也有学者认为,二段加伸缩管调节密度的效果不是很明显,因为正常生产后,一般很少调节二段溢流管的插入深度,增加伸缩管没有意义。但我们不认同这种观点,设置伸缩管增加了二段人为可控的一个因素,在调试过程中,对于掌握入洗原煤性质很有意义,这种想法在无压三产品重介旋流器上得到了验证,至今却未见其应用在有压三产品重介旋流器的设计上。结合张双楼选煤厂的生产实践,应借鉴无压三产品重介旋流器的二段分选密度在线调节方式,将其原理应用到有压三产品重介旋流器二段的调节上,并配以弯管排料,如图4所示,这样可以使有压三产品重介旋流器更完善。

(4)一段圆筒形适当变径为圆锥形,以适合不同煤质需要。

传统的有压三产品重介旋流器一段均为圆筒形,一段的浓缩效果不明显,这种旋流器仅适合于轻产物含量大的原煤,不适合于重产物(中煤和矸石)含量高的难选煤分选。我国乌海的炼焦煤,精煤产率只有30%左右,中煤和矸石分别占到40%和30%,为了排除较纯的矸石,从理论上分析,应在旋流器一段提前加强浓缩作用,如采用传统的有压三产品重介旋流器,处理能力将大打折扣;此时如果将一段圆筒形改为平滑渐变的圆锥形,有利于提高旋流器二段的分选密度,更适合于轻重产物严重倒置的难选煤的分选。因此,旋流器的加工制造,应根据煤质资料适当变径,进一步提高其处理能力。

3 旋流器内衬耐磨材料的选择与铺设方式

旋流器的磨损程度与其铺设的耐磨材料有很大关系,目前大直径旋流器以铺设耐磨陶瓷材料为主。表1列出了几种耐磨材料的相关参数。

经调研,现阶段旋流器内衬材料多以PT-95为主,由于三氧化二铝成型性差,无法整体成型,所以旋流器内衬多由小陶瓷片拼装粘贴而成。此外,国家没有针对旋流器内衬单独出台相关标准,因此,不同旋流器生产厂家所使用的耐磨材料质地相差较大。

(1)旋流器的磨损。

对于磨损较快的底流口、溢流口、连接管等构件铺设PT-99耐磨陶瓷或其他更好的耐磨材料,对于筒体直段和锥段可以铺设PT-90～95耐磨陶瓷。为了保证铺设陶瓷后的筒体内表面光洁度,可以烧制一些弧形耐磨陶瓷或弧锥形耐磨陶瓷,铺设时应有专业技术人员指导。随着新耐磨材料(未来有可能分段整体成型)的不断研发,旋流器的磨损问题将会得到大大改善,旋流器的寿命将会不断提高。

(2)旋流器内衬材料的铺设方式。

物料进入旋流器后,在切向力、轴向力、径向力的联合作用下,产生一种三维复合螺旋线运动,轻产物进入溢流,重产物进入底流。传统的旋流器内衬材料铺设方式如图5所示,这种铺设方式简单,易于实现表面平整光洁,但却与物料的移动轨迹成一定角度,粘缝处容易形成小的障碍,如果粘贴稍不牢固,陶瓷片就会脱落,破坏内部矿浆的流变特性,加剧旋流器内部的磨损。旋流器内衬材料采用错位螺旋线铺设方式,如图6所示,可最大限度降低旋流器耐磨材料粘缝对旋流器内高速流态的影响,耐磨材料铺设的方向几乎与物料移动的轨迹相重合,这时旋流器运行工况最佳,分选效率最高,而且磨损降到了最低。

4 结 语

旋流器的研究必须结合选煤工艺设计一并考虑,有人认为旋流器是一种制造简单且技术含量低的设备,这是一种错误的认识。旋流器作为主选设备,在选煤厂的作用可想而知。中国各矿区煤质相差较大,针对不同煤质资料应该设计与之相应的重介旋流器。设备选型时,制造厂家应该参与,优化旋流器各个可控结构参数。因为旋流器好多结构件是一次加工成型,装配后是不能修改的;虽然二段溢流管长短可以伸缩,底流口大小可以更换,但调整范围很有限,如果能从最原始的设备制造加工抓起,旋流器的相关分选指标会达到更好的效果。我们期待着更新型的有压给料三产品重介旋流器问世。

参考文献

[1]王祖瑞,等.重介质选煤的理论与实践[M].北京:煤炭工业出版社,1988.

[2]彭荣任,等.重介质旋流器选煤[M].北京:冶金工业出版社,1998.

[3]赵树彦.无压给料三产品重介质旋流器分选工艺和设备[J].煤炭加工与综合利用,2006,(5):15-18.

[4]卫中宽.干扰床分选机在张双楼选煤厂的应用[J].煤炭加工与综合利用,2008,(1):11-14.

[5]卫中宽.TBS在张双楼选煤厂的应用[J].中国煤炭,2008,(3):65-66-69.

煤泥重介质旋流器 篇7

关键词：重介质,旋流器,分选效果

0 引言

重力分选过程是在一定的介质中进行, 若分选介质的密度大于1g/cm3时, 这种介质即为重介质, 煤在该介质中分选即重介质选煤。重介质选煤具有分选效率高、分选精度高、密度调节范围宽、适应性强、分选粒度范围广、生产过程容易实现自动化等特点, 适于难选煤和极难选煤, 而得到广泛应用。

1 重介质旋流器选煤原理与特性

重介质旋流器是一种结构简单, 无运动部件和分选效率高的选煤设备。由于旋流器本身无运动部件, 因而其分选过程完全是靠自身的结构参数与外部操作参数的灵活配合来实现最佳分选精度, 这是旋流器选煤与其它选煤方法截然不同的突出特征。在重介质旋流器分选过程中, 物料和悬浮液以一定压力沿切线方向给入旋流器, 形成强有力的旋涡流;液流从入料口开始沿旋流器内壁形成一个下降的外螺旋流;在旋流器轴心附近形成一股上升的内螺旋流;由于内螺旋流具有负压而吸入空气, 在旋流器轴心形成空气柱;入料中的精煤随内螺旋流向上, 从溢流口排出, 矸石随外螺旋流向下, 从底流口排出。空气柱的形成机理为:由于底流管和溢流管直接与大气连通, 进入旋流器的两相流以强烈的螺线涡运动, 当切线速度增大到临界速度时, 旋流器各出口产生一定的阻力, 形成内部的旋转流场, 引起轴向负压, 空气由溢流管和底流管进入旋流器, 在轴向负压驱动和流体对流传输的共同作用下逐渐发展成为贯通的空气柱。当颗粒密度大于悬浮液密度时, 颗粒在悬浮液中半径为r处所受合力为正值, 颗粒被甩向外螺旋流;否则, 颗粒被甩向内螺旋流;从而把密度大于介质的颗粒和密度小于介质的颗粒分开。在旋流器中, 离心力比重力大几倍到几十倍, 因而大大加快了分选速度, 并改善了分选效果。

重介质旋流器选煤特性显著。其旋流器结构多样化, 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等;按分选物料的给入方式可分为有压和无压两类。另外, 其选煤工艺多样化, 即针对不同的原料煤特点和产品结构需求, 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。

2 重介质旋流器分选效果的影响因素

影响重介质旋流器分选精度的因素可分为两大类:其一是由实际工艺条件及分选设备本身所决定的生产中不易变动的因素, 如入料煤质特征、旋流器入料口的形状、直径等结构参数等;其二是一定程度上可以调整的因素, 比如入口压力、矿浆入料量、入料方式等。

2.1 入料煤质特性

重介质旋流器是一个封闭的、相对容积很小的分选容器。对于两产品旋流器, 有一个入口两个出口, 其进入和排出的瞬间体积流量相等。底流口和溢流口排量的分配, 在一定的条件下是基本固定的, 但当入选原煤的密度组成发生变化时, 例如高密度物含量增加, 那么要求底流固体排出量增加, 溢流固体排出量相对减少, 但底流口的排放能力有限, 因而会将一部分中等密度的煤颗粒和重介质挤向溢流口排出, 使实际分选密度升高。因此, 入选原煤密度组成的变化会引起旋流器分选密度的波动, 结果必定降低综合分选效率。

2.2 旋流器的结构参数

重介质旋流器直径的选择应该符合处理能力的要求, 对应于某一个最低的矿浆体积通过量, 应满足分选离心力的要求, 使要分离的重产物从底流口排出。值得注意的是, 选择直径较大的旋流器虽然可以改善分选效率, 但却可能造成浪费。旋流器圆筒段的高度增大, 旋流器的总容积和总长度都增加, 在一定范围内对分选有利。过短会增加入料短路进人溢流的几率, 影响轻产物质量。底流口直径与入料中重产物 (砰石或中煤) 的比例有关。增大底流口。在相同条件下会降低实际分选密度, 精煤产率相应降低。底流口减小则会相应提高实际分选密度。溢流口直径通常与底流口直径保持一定比例关系。在其他条件不变的情况下, 溢流口直径缩小会降低实际分选密度, 使部分原本应进入溢流的轻颗粒从底流口排出。入料口的形式和直径对分选有重要影响。目前多数重介质旋流器采用螺旋线或渐开线入口, 入料口尺寸增大, 若超过旋流器的处理能力 (特别是重产物排出能力) , 分选效率会受到损失;人料口尺寸减小, 则会降低入料粒度上限。

2.3 重介质悬浮液的稳定性

保持重介悬浮液的质量和稳定性对重介质分选系统的正常运行至关重要。重悬浮液在旋流器内的浓缩对分选效率影响很大, 磁铁矿粉粒度较粗时会发生过分的浓缩。为保持良好的分选, 介质的浓缩度愈小愈好。在实际生产中, 除了避免使用太粗的磁铁矿粉, 并使循环介质中保持一定量的煤泥外, 有时还可以往介质中添加少量粘土或一些天然的或人工合成的稳定剂。

2.4 循环介质量

重介质旋流器的容积很小, 重介质和煤在其中的停留时间基本相同, 只不过数秒钟的时间。为保证有效分选所必需的液固比, 重介质旋流器的循环介质量相对较大。不同粒度和密度的原煤, 循环介质量一般在吨原煤3~5倍, 对于三产品重介质旋流器而言, 循环介质量有时还可能超出此上限。重介质旋流器的分选效率受液固比的影响较大。

4.2.3 工程周例会

固定工程周例会时间, 工程科与建设单位 (个别时候设计单位也参加) 共同参与, 会议上对一个星期的工程进度进行通报, 并沟通解决施工中存在的问题, 通过这样的碰头会, 一方面加大了与建设单位的沟通力度;另一方面能现场有效率的解决施工中遇到的问题。

4.2.4 工程纠偏

通过现场检查与每月报表的提交情况, 月末对本月工程计划执行情况进行清查, 因为非我方原因不能按计划竣工的及时填写《工程延期单》。

4.3 工程完工

将和建设单位确认的进度偏差分析表报工程技术部;所有计划工程中, 所有延期工程均附有《工程延期单》。每月月末提报报表情况, 按要求开展实施, 工程技术部将提报的报表整理归档。

参考文献

[1]汪晓秋.选煤总厂无压三产品重介质旋流器入料方式的改进[J].江西煤炭科技, 2010 (1) .

[2]张力强.大型多供介三产品重介质旋流器的理论研究[J]选煤技术, 2008 (4) .

煤泥重介质旋流器 篇8

当前由于经济增长速度减慢,煤炭产能过剩等问题造成了煤炭价格严重下跌,并且随着国家对大气污染控制要求日趋严格,用煤客户对于煤炭指标的要求也越来越高,选煤厂对于煤炭洗选产品指标的要求也不断提高。

目前我国使用的选煤主选设备中,重介旋流器的占比最高。因其具有分选精度高的优点,被广泛应用于难选煤的分选。三产品重介质旋流器分为无压给料型和有压给料型,它由两台有压两产品重介质旋流器串联而成,一段为圆筒型,二段为圆筒圆锥形。但是,目前普遍存在有压三产品重介质旋流器洗选难选煤时中煤带精煤多、矸石带中煤多等问题,反映了它在处理难选煤时存在分选精度不够高的问题。为提高分选精度,降低精煤损失,威海海王旋流器有限公司研发了新型双锥有压三产品重介质旋流器。

1 两种有压三产品重介质旋流器结构对比

矿物颗粒在重介质旋流器内的分选过程主要由物料所处的离心力场和密度场决定。颗粒受到的主要作用力为离心力F1和向心阻力F2( 忽略重力影响) 。假设悬浮液密度为 Δ,颗粒质量为m,密度为 δ,当颗粒的旋转半径为r时,它的切向速度为v,颗粒所受合力F = F1- F2= m ( δ -Δ) v2/ r。当 δ > Δ 时,颗粒受力指向器壁,被甩向外旋流成为重产物; 当 δ < Δ 时,颗粒受力指向中心,被甩向内旋流成为轻产物。图1 为旋流器内部颗粒分布情况。

传统有压三产品重介质旋流器为一段圆筒、二段圆筒圆锥形,而研制的新型有压三产品重介质旋流器一、二段均为圆筒圆锥形。图2 为两者的一段示意图比较。

从图2 可以看出,传统型和双锥型三产品重介质旋流器的不同点在于一段有无锥角( 图2 下部) ,双锥型的一段带锥角2α( 图2 上部) 。分析可知: 在同样的入料压力下,双锥体结构能缩小颗粒的旋转半径,相比传统型旋流器,颗粒切向速度有所提高,从而加大了颗粒的离心力作用。对于分选密度附近的颗粒,由于受到的离心力增大,导致其能尽快离开分离锥面进入相应的密度层,同时还加强了细颗粒的分选效果,并使物料在旋流器末端仍能得到有效分选,提高了旋流器总体的分选精度,特别是可以降低精煤在中煤里的错配量。另外,双锥结构在保证一段分选效果的基础上,提高了悬浮液浓缩度,为二段旋流器提供了浓度更高的悬浮液,相比传统型旋流器可以进一步提高二段入料密度。

2 新型YTMC1300 /920 在中兴选煤厂的实践

汾西矿业中兴选煤厂入洗原煤的可选性曲线见图3( 粒度区间50 ~ 0. 5 mm) 。通过图3 可以看出: 在洗精煤灰分不大于11% 时,理论分选密度在1. 4 ~ 1. 5 kg /L,此时对应的原煤可选性为难选( 根据国标GB /T 16417 - 2011 评定,扣矸) 。

汾西矿业中兴选煤厂使用的原3NYX1300 /920有压三产品重介质旋流器为一段圆筒形、二段圆筒圆锥形的传统结构,生产检验结果显示: 中煤里小于1. 4 kg/L密度级的最高含量达到50% ,平均含量为39% ,表明精煤大量错配到中煤产品中;矸石里小于1. 8 kg/L密度级的最高含量达到15% ,平均含量为8% ,这也表明矸石带中煤严重。显然,该设备分选精度低,煤炭资源损失严重。

B—浮物累计曲线;λ—基元灰分曲线;θ—沉物累计曲线;δ—密度曲线;ε—密度±0.1含量曲线

为提高分选精度,增加资源回收率,中兴选煤厂通过市场调研考察,决定对单系统旋流器进行改造,选用新型双锥体YTMC1300 /920 有压三产品重介质旋流器。更换后的生产数据表明: 中煤里小于1. 4 kg /L密度级的含量低于5% ; 矸石中小于1. 8 kg /L密度级的百分含量小于1% ; 并且新型双锥体有压三产品重介质旋流器入料压力相比原传统型旋流器低0. 02 MPa。

表1 是改造前后两台重介质旋流器同时生产的数据。数据表明: 新型有压三产品旋流器中煤带精煤( 小于1. 4 kg/L密度级含量) 比传统型降低8. 5% ; 矸石带煤( 小于1. 8 kg / L密度级含量) 比传统型降低6. 1% ; 能耗比传统型降低5% ~10% 。

3 结语

新型双锥体有压三产品重介质旋流器相比传统型,具有分选精度高、能耗低的优点,在汾西矿业集团中兴选煤厂的应用数据表明: 新型旋流器中煤含精煤( 小于1. 4 kg /L) 量比传统型降低8. 5% ; 矸石含中煤( 小于1. 8 kg / L) 量比传统型降低6. 1% ; 能耗比传统型降低5% ~ 10% 。

新型重介质旋流器结构能有效分选难选煤,可提高炼焦煤选煤厂的整体回收率。该设备既可用于老选煤厂的技术改造,也可用于新建选煤厂。

参考文献

[1]袁永胜,徐胜,王宏.炼焦煤选煤厂的选煤新工艺探讨[J].煤炭工程,2010,42(1):23-25.

[2]牛国前.近年来国内外重介质旋流器的发展概况[J].煤炭技术,2008,27(8):101-104.

[3]欧泽深,张文军.重介质选煤技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2006.