重介质旋流器选煤工艺探讨

技术知识

2022-09-01

【摘要】：随着我国采煤机械化程度的进一步提升，煤泥含量在选煤厂入选原煤中所占比例越来越大，若不经过分选粗煤泥很难达到理想的分选效果，具有较高灰分，对精煤产率影响较大。重介质旋流器是煤炭洗选工业的主要设备之一，将其选用选煤生产，可有效提升精煤的回收率，降低浮选系统的生产压力。为此，本文在充分了解重介质旋流器工作原理的基础上，对其特点进行了探讨，最后通过具体案例，分析了其选煤工艺的有效性。

合丰旋流器

關键词：重介质旋流器;选煤工艺;工作原理

1 重介质旋流器工作原理

在重介质旋流器分选中，物料和悬浮液以一定压力沿切线方向给入旋流器，将会形成强大的漩涡流，液流由入料口顺着旋流器内壁可形成一个向下的外螺旋流，同时有一个上升的内螺旋流在旋流器轴线周围形成，随内螺旋流入料中精煤向上，并由溢流口排出。随外螺旋流矸石向下，由底流口排出。重力分选时，在流体介质中矿物颗粒的沉降是最基本的运动形式。矿物颗粒不同，则其密度、粒度、颗粒形状等均存在差异，从而导致颗粒在流体介质中的沉降末速也有所区别。

相比悬浮液密度，颗粒密度较大时，在悬浮液中半径为r处颗粒所受合理为正值，颗粒将甩向外螺旋流，反之，甩向内螺旋流。以此分离开密度高于或低于介质的颗粒。在旋流器内，离心力远远高于重力，将大幅加快分选速度，提高分选效率，进而达到理想的分选效果。

2 重介质旋流器分选煤泥特点

我国煤泥重介工艺系统基本相同，煤泥重介分选工艺可大大简化操作流程，降低生产成本。其主要特点如下：

1）能够与重介质旋流器、浮选机有效配合，构成一个完整的煤炭选分系统，克服粗煤泥分选难的问题。

2）通过主选旋流器可实现介质浓缩分级，保证进入煤泥重介的重介质粒度变细，大幅提升细粒物的分选精度，无需设置单独的介质制备回收系统。

3）作为一种物理分选方法，煤泥重介质分选粗煤泥相比浮选，在氧化煤、风化煤等方面具有理想的分选效果。

4）煤泥重介分选主要是以密度为标准，针对较大密度的细粒矿，具有较好脱除效果。

3 重介质旋流器选煤工艺

近年来，重介选煤工艺迅速发展，选煤技术越来越多。常见类型包括不脱泥无压三产品重介旋流器分选工艺、有压三产品重介旋流器分选工艺和有压两段两产品重介分选工艺。三种选煤工艺中，第一种不脱泥无压三产品重介旋流器分选工艺，在原生煤泥量不高，煤质较硬煤种中具有较高适应性，然而，在较大原生煤泥洗煤厂适应性较差。第二种有压三产品重介旋流器分选工艺多用于较硬煤质，且矸石不易泥化的煤种。相比以上两类，两段两产品重介旋流器分选工艺具有灵活性大，可控性强，分选精度高，循环悬浮液量小等优势，且可大幅降低主厂房高度。

3.1 煤质分析

某洗煤厂采用的是二产品重介旋流器，原煤以综采为主要开采方式，经煤样工业分析和煤样元素分析，浮煤浮沉密度为1.4g/cm?。经小筛分试验可知，煤泥主导粒级为2类，第一类为0.5～0.25 mm，在煤泥内所占比例达到30.80%，灰分为14.79%;另一类为<0.045 mm，在煤泥内所占比例达到27.56%，灰分为31.34%。根据分析可见，此煤泥各粒级中<0.045 mm粒级，具有最高灰分，为31.34%，0.125～0.074 mm粒径除外，随着粒度的减小，灰分将会随之增大。

经小浮沉试验可知，此煤泥低密度级含量较大，其中主导密度级为1.3～1.4g/cm?，在本级产率中该密度级所占比例达到44.36%，灰分为6.67%。基于低密度物料具有良好的疏水性和可浮性，认为此煤泥具有良好可浮性，能够获取灰分较低的浮选精煤。

3.2 确定工艺方案

1）选前脱泥与不脱泥工艺。该产原煤煤泥含量偏高，选前采用不脱泥工艺，缺点极为显著。例如重介分选系统内进入大量煤泥，想要从系统内排出，需要花费大量时间，甚至会细化煤泥，严重影响后期循环水处理效果。因此，决定采用选前脱泥工艺，该工艺可以保证主选阶段入料稳定，减小煤泥对合格介质密度的不利影响，提高旋流器分选下限，增强分选效果，提高精煤回收率。

2）主选方法的确定。随着重介工艺技术水平的不断提升，在生产实践中重介分选工艺得到了广泛应用与推广。于洗煤厂而言，生产低灰分精煤时，很可能出现中间产物，针对这种情况，在重介质旋流器选煤工艺中，可采用两种方式，即有压三产品重介质旋流器与有压两段两产品重介旋流器，其中，有压三产品重介质旋流器选择泵送混合物料的模式进行分选，但对浸泡后的煤和矸石来讲，离心泵高速旋转的叶轮将会对其产生强大的冲击力，甚至会撞击破碎煤和矸石，或出现泥化作用。此外，矸石经过整个旋流器内壁，很容易损坏旋流器内壁，因此，该工艺可应用于煤质较硬，矸石不易泥化的煤种。相比之下，有压两段两产品重介旋流器介质系统较为复杂，且一次性基建成本高。但其在分选方面具有较大灵活性和极强的可控性，相比有压三产品重介质旋流器，其还具有分选精度高、循环悬浮液量小等优势。基于煤质分析，决定采用预先脱泥有压两段两产品重介旋流器主选，机械搅拌浮选机进行<0.5mm煤泥分选，浮选精煤采用压滤回收。

3）煤泥分选工艺的选择。第一，是否增加粗煤泥分选设备。当前，国内很多大型洗煤厂多将粗颗粒从煤泥内分离出来，且设有专门的粗煤泥分选系统。

（1）针对1mm以下粒级分选，大直径重介质旋流器分选系统效果不佳，这种情况下，需采取高效率分选工艺进行粗煤泥单独回收，在系统内减少煤泥的循环量，提升重介系统脱泥、脱介效率和系统处理效果。

（2）进一步降低细煤泥处理系统规模，减少生产成本。然而，结合本厂具体情况，重介旋流器分选下限可以达到0.5mm，对于1～0.5mm粗煤泥也有较好的分选效果。因此，无需增设粗煤泥处理系统。第二，细煤泥分选工艺。一般来讲，细煤泥内含有少量精煤，结合当前精煤回收原则，需进一步在煤泥进行精煤回收，具有良好经济性，减少对环境的污染程度。通过小浮沉试验可见，本矿原煤煤泥具有良好可浮性，因此，可采取浮选工艺进行煤泥分选处理。

3.3 应用效果

由此可见，在稳定的分选密度下，重介精煤平均灰分在7.48%，浮选精煤平均灰分在11.53%，综合精煤灰分满足≤8.50%的要求。