重介质悬浮液

重介质悬浮液（共3篇）

重介质悬浮液 篇1

摘要：分析了重介质旋流器内物料受力与悬浮液入口压力的重要关系;对资兴焦电公司选煤分厂的介质泵进行变频调速改造试验, 达到调整入口压力的目的;改造后提高了精煤和中煤产率, 取得了较高的经济效益。

关键词：选煤厂,三产品重介质旋流器,悬浮液入口压力,变频调速

1悬浮液入口压力是重要的工作参数

物料在重介质旋流器中的分选过程, 主要取决于旋流器内的离心力场和密度场, 这二者的共同作用决定了颗粒的运动方向, 即成为重产物或是轻产物。物料在旋转流动的密度场中, 所受到的离心力比重力要大得多, 所以在此分析过程中忽略了重力的影响。

当被选颗粒 (将其视为质点) 质量为m, 密度为δ, 在旋流器直径为D处的切向速度为v时, 颗粒所受离心力为:

在该处密度为Δ的与颗粒同体积的悬浮液, 施加给该颗粒的向心力F2为:

该颗粒所受的合力F为:

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因为

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式中:d——颗粒的当量直径。

则 (3) 式可表达为:

切向速度v与重介质旋流器悬浮液入口压力H的关系式为:

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式中:K——流速系数, K<1;

H——旋流器入口压力, MPa;

g——重力加速度。

由 (5) 、 (6) 式得:

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设undefined

则 (7) 式可改写为:

该式中悬浮液密度Δ和入口压力H为重介质旋流器分选的工作参数, 旋流器直径D为结构参数, 颗粒当量直径为入料参数, 对此分析如下:

(1) 分选产物的流向取决于悬浮液密度大小。当δ>Δ时, F为正值, 颗粒被甩向外旋流成为重产物;当δ<Δ时, F为负值, 颗粒被甩向内旋流, 成为轻产物。

(2) 离心力的大小, 取决于分选下限。3GDMC系列无压给料三产品重介质旋流器研发单位的设计意图是不小于0.25 mm级颗粒都要得到有效分选。由 (8) 式得:

设d1=0.25 mm, d2=0.5 mm, 则undefined, 即入口压力H值的大小与分选下限的当量直径比值的3次方成反比。随着采煤机械化程度不断提高, 原料煤的粒度组成越来越细, 降低重介质旋流器的分选下限显得更有意义。

(3) 旋流器直径决定悬浮液入口压力的大小。从理论上讲, 大于0.25 mm的煤粒在不同直径的旋流器中, 只要离心强度相同, 都应该得到有效分选。

式中:a——离心加速度。

将undefined代入式 (10) , 则:

将 (6) 式代入式 (11) 得:

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设同一系列的重介质旋流器的流速系数K为定值。由 (12) 式得:

(12) 式说明不同直径的重介质旋流器都各需要一个合适的入口压力。这个工作压力是根据大量研究和工业性生产实践来确定的。一些研发单位提出相关的经验式:

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式中:m——经验值。

比较式 (13) 、 (14) , 两者的含义是相吻合的。旋流器入口压力过小肯定会影响生产, 但入口压力过大, 也会产生如下不利效果:① 致使悬浮液流速增大, 由于管道和旋流器过流部件的磨损程度与流速的平方成正比, 因此入口压力加大会增加设备的磨损;② 电力消耗增加, 重介质旋流器本身无运动部件, 是用介质泵作为动力源。介质泵的轴功率计算式为:

式中:Q——悬浮液流量, m3/h;

H——介质泵扬程, (水柱) m;

η——泵效率, %;

ηc——泵与电机的传动效率, %;

Δ——悬浮液密度, t/m3。

因为:

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式中:S——重介质旋流器悬浮液入口面积。

将式 (6) 与式 (16) 代入式 (15) 得:

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对于特定的重介质旋流器, 其入口面积是固定值, 入口压力增大后, 其悬浮液流量相应增大, 因此动力消耗与入口压力的3/2次方成正比例关系。③ 影响分选效果。由于离心力场增加, 磁铁矿粉在旋流器中的浓缩程度加大, 即悬浮液的澄清度增大。根据:

式中:Δ——进入旋流器的悬浮液密度, t/m3;

ΔC——旋流器溢流的密度, t/m3。

曾有研究者指出, 旋流器的实际分离密度与进入的和溢流的悬浮液密度有关, 并提出如下经验式:

式中:Δ′——旋流器实际分离密度, t/m3;

a、b——经验系数:圆柱圆锥形旋流器a=0.5, b=0.6;圆柱形旋流器a=0.7, b=0.6。

该经验式不可能完全符合3GDMC系列重介质旋流器的具体情况, 但可以定性解释。由于入口压力过大致使实际分离密度降低, 从而导致中煤中小于1.4 kg/L密度级和矸石中小于1.8 kg/L密度级物料增多。

2采用介质泵变频调速技术调整入口压力

湖南资兴焦电公司选煤分厂是一座历史悠久的炼焦煤选煤厂。2005年用先进的重介质旋流器分选工艺取代了原有跳汰分选工艺, 取得了良好的效果。但与3GDMC850/600A型无压给料三产品重介质旋流器所配套的200ZJ-I-A60型介质泵采用的是Y315L1-8型电动机, 功率为90 kW, 额定电流为179 A。因其功率偏小, 即使将介质泵叶轮直径改小, 旋流器悬浮液入口压力为0.1 MPa时 (设计值为0.14 MPa) , 工作电流仍达到185～195 A, 长期处于超负荷工作状态, 导致电机外壳温度在80 ℃以上, 不得不用两台电风扇强制降温, 造成了安全隐患。

近年来该厂原料煤煤质变差, 大于1.8 kg/L密度级产率增多, 且该密度级灰分降低;小于0.5 mm粒级煤泥产率增加, 且灰分增高。因煤质变差, 使得生产波动, 表现出以下两个方面:

(1) 中煤带精煤 (小于1.4 kg/L密度级产率) 、矸石带煤 (小于1.8 kg/L密度级产率) 严重, 直接影响精煤产率。

(2) 当原料煤中大于1.8 kg/L密度级产率超过45%时, 常使第二段旋流器底流口堵塞, 不得不将处理量降到85 t/h, 远小于设计处理能力的114 t/h, 增加了营运费用。

为减少中煤带精煤率和矸石带煤率, 将第二段旋流器的底流口直径由175 mm改为150 mm, 虽取得了显著效果 (见表1) , 但旋流器堵塞问题仍未解决。解决此问题最妥善的技术方案是调整好悬浮液入口压力, 为此, 决定将已淘汰的精煤过滤机真空泵的配套电动机改用于介质泵。该电动机为Y315L2-6型, 功率132 kW, 额定电流241.8 A。由于这两台电机的地脚孔位置、轴中心高度及联轴器尺寸相同, 所以容易互换。

更换的电机为6级, 经研究决定采用变频器调速技术, 以旋流器入料压力作为回控信号, 对泵速进行在线连续调整, 以适应泵及管路系统工况的变化, 既可满足旋流器压力调整的要求, 又可延长泵的寿命。变频调速的调整精度高, 易于实现自动控制, 且属于柔性启动, 启动过程对电网及系统无冲击, 有助于提高供电系统的寿命。

改用电动机后, 其外壳温度降至60 ℃以下, 不但保证了安全生产, 而且运行频率控制在38～41Hz范围内, 为悬浮液入口压力调整试验创造了良好条件。

3入口压力调整试验结果

重介质悬浮液不同入口压力的分选试验结果见表2。从快浮指标上看, 当压力由0.11 MPa升至0.14 MPa时, 中煤带精煤率和矸石带煤率也随之减小, 而当压力由0.14 MPa增至0.16 MPa时, 这两项指标反而变差。根据表2数据绘制的图2可更形象地看到, 重介质旋流器的最佳工作压力为0.14 MPa。

该厂最终中煤由中煤脱介筛筛上物和中煤矸石磁选机尾矿脱水回收的尾煤泥两部分组成, 表2中所示中煤灰分和表3中所示尾煤泥灰分变化趋向也完全符合入口压力调整影响分选效果的规律。尾煤泥的密度组成还反映出入口压力为0.14 MPa时, 矸石和中煤的细粒级中损失的低密度物最少。

4经济效益

根据多次生产试验, 最终于2011年11月正式将旋流器悬浮液入口压力控制在0.14 MPa, 压力提高不但解决了分选设备堵塞的问题, 小时处理量也达到了设计指标, 并取得了显著的经济效益。

(1) 中煤 (中煤脱介筛筛上物) 产率为12%, 增加旋流器入口压力后, 中煤带精煤率减少了3.09百分点, 则增加精煤产率为12×3.09%=0.37百分点。

(2) 尾煤泥产率为2.5%, 旋流器压力提高后, 小于1.40 kg/L密度级产率减少了13.39百分点, 使得精煤产率增加2.5×13.39%=0.33百分点。

(3) 中煤中小于1.8 kg/L密度级含量增加了11百分点, 则提高中煤产率为12×11.00%=1.32百分点, 扣除中煤中低密度级的减少量, 实际增加中煤产率为0.95百分点。

预计全厂销售收入增加值见表4。

5结语

调整重介质旋流器悬浮液入口压力的生产试验, 是一项具有重大意义的技术改造项目。焦煤是我国稀缺煤种, 该试验的成功, 减少了宝贵煤炭资源的损失, 增加了精煤和中煤产率, 预测全年增加360余万元的销售收入, 完全符合建设资源节约型的基本国策。

该厂的试验也验证了3GDMC850/600A型无压给料三产品重介质旋流器设计工作压力的合理性, 为重介质旋流器选煤工艺的推广应用做出了贡献。

由于介质泵电机使用了原真空泵电机, 从8极改为6极, 转速从740 r/min升至980 r/min。虽然变频后转速为800 r/min, 但仍需用闷板闸阀节流, 给维护带来较大困难和成本, 所以属于过渡性措施, 在条件具备时应配用与介质泵相匹配的Y315L2-8型电动机 (功率110 kW) , 并相应增大其叶轮直径。

参考文献

[1]彭荣任, 丛贵芝, 白守义.重介质旋流器选煤[M].北京:冶金工业出版社,

重介质悬浮液 篇2

时光荏苒，岁月如梭，近两年的研究生生活即将结束。经过这段时间的.学习，我受益匪浅。在这里，谨向所有关心和帮助过我的老师和同学们致以最真诚的感谢!

首先，衷心的感谢导师于宇教授级高工和朱金波教授，我的硕士论文从选题到完成都是在他们的悉心指导下完成的。通过本次毕业论文，我进一步学习了如何查阅文献，如何进行试验设计、实施以及数据分析处理等一系列试验环节。从本论文最初的资料收集到论文的最后定稿，两位导师都给予了宝贵的意见，帮助自己更好的充实论文的内容。在此，我衷心的向两位导师表达真诚的谢意和崇髙的敬意其次，我要感谢从本科毕业设计开始以来，一直帮助我的苏嘉银老师，感谢他一直以来对我的帮助和关心，在他的帮助指导下，我成熟了很多，也获得了很多从书本上学不到的知识。

另外，我还要感谢朱宏政老师、费之奎师兄、王超师兄、代文飞，实验室的各位老师以及同班同学，这次能够顺利完成自己的硕士学位论文，得益于他们给予我的大力帮助，在这里表示衷心的感谢，他们的情谊我将铭记于心!

我国重介质选煤工艺分析 篇3

煤炭是工业原料和重要能源, 在国民经济发展中占有很重要的地位。在一次性能源消费的结构中, 把煤炭作为主要能源的格局在短时间内是不会改变的。随着我国洁净煤技术的发展, 我国的原煤入选比例也在提高, 目前原煤入选量已经达到11亿吨, 占生产原煤总量的43%以上。而我国得重介质选煤技术研究是在20世纪50年代中期开始起步的, 在“十五”期间, 在党中央的政策引导和经济市场的拉动下, 我国的重介质选煤技术发展迅速, 并开发了具有自主知识产权的新设备、新工艺, 为煤炭企业经济效益的提升和重介质选煤技术的推广应用作出了杰出的贡献。

2 几种典型的重介质选煤工艺

2.1 块煤重介质分选机—末煤重介质旋流器分选工艺

在块煤重介质分选机—末煤重介质旋流器分选工艺中的块煤和末煤均是应用重介质分选, 这样就充分体现了重介质分选机处理量大、旋流器分选精度高的优良特点, 满足了大型选煤厂所要求的生产工艺。在我国, 最大的选煤厂是安家岭选煤厂, 此厂就是应用此工艺, 因为此工艺的投入使用, 年入选原煤已经达到1500万吨, 因为其优良的特点, 此工艺主要适用于含煤泥量较大, 矸石易泥化, 或对块煤产品有特殊用途的大型选煤厂, 但此工艺介质回收系统比较复杂, 管理起来较为不便。

2.2 块煤跳汰—末煤重介质旋流器分选工艺

块煤跳汰—末煤重介质旋流器分选工艺充分体现了跳汰机处理量大、重介质旋流器分选精度高及选煤成本低等特点, 应用此工艺可明显降低选煤成本, 并能很好的保证末精煤产品的优良质量, 我国的第一座全部设备国产化的三产品重介质选煤厂———铁东选煤厂就是应用此工艺, 应用效果表明, 精煤产品质量较高, 但是产率相对较低。因此, 此工艺可在末煤可选性较难、块煤可选性较好并有块精煤用户的选煤厂使用。

2.3 跳汰粗选—重介质旋流器精选工艺

对于此工艺, 应用跳汰机进行预排矸, 这样可以很好的降低了矸石含量波动对重介质旋流器分选的影响, 同时也减少了重介质的入料量和旋流器的磨损, 并且精煤产品质量较高。但是工艺较为复杂, 工艺设备种类也很多, 在选煤时会损失一些精煤, 因此精煤产率较低。我国自主设计的盘北选煤厂、桃山选煤厂、北岗选煤厂和兴隆庄选煤厂等均是应用此工艺, 这么多年的实践表明, 此工艺可生产低灰精煤, 但精煤产率不高, 并且中煤中-114g/cm3密度级含量高达15%。但此工艺对于煤质波动较大、原煤含矸率较高和对已有跳汰分选系统进行改造时, 其优越性就能很好的体现出来。因此, 此工艺适用于原煤可选性好, 排矸密度约1180kg/L的选煤厂, 那么应用应用跳汰方法即可实现高效分选。

2.4 两产品重介质旋流器分选工艺

两产品重介质旋流器分选工艺是重介质分选工艺的基本形式, 即先用低密度旋流器分选出精煤与重产物, 然后再将重产物送入高密度旋流器, 从而分选出中煤和矸石。此工艺主要应用于中煤含量较低、原煤可选性较好且要求精煤灰分较高的原煤分选, 此外, 此工艺介质回收工艺较为复杂, 管理不方便, 而实际生产中, 各选煤厂普遍存在的是中煤, 因此此工艺应用较少。

2.5 重介质旋流器二次分选工艺

重介质旋流器二次分选工艺指的是首先应用两产品重介质旋流器进行粗选, 以排除矸石, 然后将块精煤进行破碎, 直至-25mm后再与粗精煤一起进入两产品重介质旋流器, 并进行精选, 最近几年, 国内引进南非的模块化选煤厂就是应用此工艺, 实践表明, 应用此工艺能充分体现重介质旋流器分选效率高的优点, 并保证了精煤质量, 矸石中含煤量较少, 并可最大限度地回收精煤, 如今, 国内一些其他煤矿企业也在应用此工艺, 如协庄矿选煤厂、山东莱新洁净煤公司。此工艺可适用于精煤灰分要求较低但原料煤中矸石含量较高的选煤厂, 这样可以使精煤数量效率达到95%以上, 矸石含煤率 (-118kg/L) 甚至低于1%。但此工艺比较复杂, 且需要两套介质回收系统, 基础建设费用比较高, 运行成本也高, 管理起来很是不方便。

2.6 三产品重介质旋流器分选工艺

三产品重介质旋流器分选工艺是指用单一低密度重悬浮液进行一次分选出精煤、中煤、矸石三种产品, 且能保证质量合格, 与二产品重介质旋流器分选工艺相比, 它可以省去一套高密度重悬浮液的制备、输送和回收系统。此工艺有两种形式, 一种是有压给料三产品重介质旋流器分选工艺, 另一种是无压给料三产品重介质旋流器分选工艺。无压给料分选工艺因为它的工艺简单、操作方便且基建投资较低, 被新建选煤厂或改造厂看好, 并且得到了推广应用。目前应用此工艺的选煤厂总设计能力约占我国选煤能力的20%以上, 成为我国选煤厂主要的选煤工艺。应用此工艺虽然可以降低基建投资和运行成本, 但其中中煤分选密度的调节比较困难, 并且当在原煤含矸率变化比较大的时候尤其明显。

2.7 三产品重介质旋流器分级分选工艺

三产品重介质旋流器分级分选工艺指的是先将原料煤进行预先分级并进行脱泥处理, 即粗粒煤进入大直径重介质旋流器分选, 而细粒煤则进入小直径重介质旋流器进行分选, 煤泥直接进入浮选系统。此工艺应用一套介质回收净化系统, 实现了80~0mm级原煤的分级入选。由于应用的是大型设备, 并且其设备布置形式科学合理, 因此, 大大简化了脱介、介质回收工艺, 同时降低了基建投资和生产成本。此工艺是我国“十五”期间开发并推出的新选煤工艺, 目前已应用此工艺的厂有:山东新汶矿业集团翟镇矿选煤厂、乌斯太选煤厂、内蒙古庆华集团百灵选煤厂、汾西矿业集团介休选煤厂和山西神州煤电焦化股份有限公司晋阳选煤厂。此工艺比较适合块煤与末煤理论分选密度相差较小、入选原料煤煤泥含量较高且块煤中夹矸煤含量较少的选煤厂。

3 结束语

近年来, 我国重介质选煤技术一直在不断地创新, 在设备大型化、生产过程自动控制、提高重介质旋流器入料上限、降低有效分选下限以及简化工艺系统等方面都取得了突破性的成就, 同时为选煤厂广泛应用重介质选煤工艺, 降低基建投资和生产成本, 迅速提升我国重介质选煤入选比例起到了重要作用。随着煤炭资源需求量的不断提高, 最大限度地提高精煤生产率, 不仅是提高煤炭企业经济效益的有效途径, 更是合理利用煤炭资源的最佳选择。因此, 在考虑简化重介质选煤工艺的同时, 也应考对虑重介质选煤工艺的改进, 提高精煤产率, 为企业带来更大的社会经济效益。

摘要：随着全球可持续发展战略的实施, 人类也就开始重视节约能源和保护生态环境。然而煤炭资源是我国的工业原料和重要能源, 而选煤工艺技术在煤炭生产上又是节约能源和保护生态环境的技术源头, 因此, 选煤工艺是直接影响可持续发展战略的, 为此, 本文对几种目前应用较为成功的重介质选煤工艺进行分析介绍。

关键词：重介质,选煤,工艺

参考文献

[1]齐正义.浅谈重介质旋流器选煤[J].选煤技术, 2003 (2) :10-11.

[2]吴式瑜.中国选煤迅速发展的25年[J].煤炭加工与综合利用, 2007 (5) :3-4.

[3]吴式瑜.我国应加速由选煤大国向选煤强国的转变[J].中国煤炭, 2005, 31 (8) :9-10.