【摘要】我國的煤炭儲量約5.6萬億t，煤炭產(chǎn)量逐年增加，2011年產(chǎn)量在35億t左右。我國的煤炭資源占一次能源儲量的90%，煤炭對工業(yè)燃料、電力燃料、民用燃料和化工原料貢獻(xiàn)率分別為75%、76%、80%和60%。但我國的原煤入選率只有38.6%。如果采用旋流器選煤技術(shù)，入選率在現(xiàn)有基礎(chǔ)上將會有一個更大的飛躍。

【關(guān)鍵詞】旋流器；結(jié)構(gòu)形式；短路流

0.引言

近年來，中國大部分選煤廠都開始采用重介質(zhì)旋流器做為主選設(shè)備，其具備了良好的可靠性、高效率、工藝配置的靈活性以及降低成本和投資等優(yōu)點。所以重介質(zhì)選煤技術(shù)將是未來的選煤技術(shù)發(fā)展研究的重點。

1.旋流器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

旋流器結(jié)構(gòu)簡單，本身無運轉(zhuǎn)部件，是最廉價的選煤設(shè)備，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 旋流器結(jié)構(gòu)示意圖

工作時物料沿切線入料口進(jìn)入筒體，在旋流器內(nèi)作回轉(zhuǎn)運動，物料處在相當(dāng)于重力加速度幾十倍的離心力場之中，實現(xiàn)按密度分選或按粒度分級以及固液分離等工藝過程。由于離心力的作用，這個過程比在重力場要快幾十倍。

當(dāng)循環(huán)介質(zhì)為重液或含有磨細(xì)加重質(zhì)時，循環(huán)介質(zhì)密度大于1，與重力場一樣遵循阿基米德原理，低于臨界循環(huán)介質(zhì)密度的顆粒向旋流器中心運動，由溢流口排出，而大于臨界循環(huán)介質(zhì)密度的顆粒則移向器壁由底流口排出，這就是重介旋流器的選煤過程。

若以水為介質(zhì)，通過加大旋流器溢流管直徑與底流口直徑比，增大底錐的角度至60～180°，在旋流器內(nèi)形成較強(qiáng)的向心水流，離心沉降速度低于向心流速的顆粒由溢流排出，處于臨界沉降速度的顆粒的去向由其密度確定，低密度顆粒由溢流排出高密度顆粒隨底流排出這就是水介質(zhì)旋流器的選煤過程。

同樣以水為介質(zhì)，但物料為同一密度，則旋流器內(nèi)的粗顆粒優(yōu)先移至器壁，并由底流口排出，沉降速度低于向心流速的細(xì)顆粒則隨溢流排出，這就是濃縮或分級旋流器的工作過程。

分選物料在旋流器內(nèi)停留時間很短，一般為10s左右或更少。因此，旋流器對相關(guān)因素的變化非常敏感，例如：顆粒的直徑、入料濃度、入料壓力、旋流器的結(jié)構(gòu)尺寸等等，都會影響旋流器的工作效果。但是，與所有分選設(shè)備一樣，每種設(shè)備都有其獨特的工作條件，旋流器的規(guī)格、型號不同，其適應(yīng)的條件也不同，只要遵循這個規(guī)律，實際上旋流器是最易操作和管理的設(shè)備。

2.重介質(zhì)旋流器選煤的特點和適用范圍

重介質(zhì)旋流器選煤有兩大特點：

（1）旋流器結(jié)構(gòu)多樣化。按其分選產(chǎn)品數(shù)分為：兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器（甚至有四產(chǎn)品、五產(chǎn)品旋流器，但是因自身結(jié)構(gòu)及市場需求，工業(yè)應(yīng)用較罕見）；按分選物料的給人方式可分為：有壓和無壓兩類。

（2）選煤工藝多樣化。即針對不同的原料煤特點和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)需求，可以靈活地將原料煤脫泥、煤泥重介、浮選、粗煤泥回收等工藝與重介質(zhì)旋流器工藝進(jìn)行組合，以取得低投入高產(chǎn)出的效果。

由于重介質(zhì)旋流器選煤的特點，其適用范圍非常廣泛，可適應(yīng)各煤種、不同可選性的煤質(zhì)條件。尤其對其它選煤方法難以精選的難選、極難選煤、煤泥含量大的末煤，能達(dá)到精確分選的效果。近幾年來在科研工作者的努力下，一些制約該技術(shù)推廣的因素，如過流部件磨損，操作復(fù)雜，選煤成本高等，均得到了不同程度的解決。

3.幾種典型的重介選流程

視煤種不同、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同重介質(zhì)旋流器選煤工藝可以有很多種，同時可有多種效果。以下是重介質(zhì)旋流器成功應(yīng)用的幾種典型流程。

3.1塊煤跳汰機(jī)分選、末煤重介旋流器分選

此流程主要適用于末煤含量大，易泥化的煤種，既可減少重介入選量，又可提高末煤分選效率、煤炭回收率。但是目前新建選煤廠采用此工藝的不多，原因是工藝較復(fù)雜，管理不方便。

3.2塊煤重介分選機(jī)分選、末煤重介旋流器分選

此流程主要適用于難選煤，煤泥含量大，易破碎，或?qū)K煤產(chǎn)品有特殊要求的選煤廠。塊、末煤分別入重介選，解決了混合入選帶來的末煤分選效率低的問題。

3.3跳汰主洗、重介旋流器再選

此流程多見于大型煉焦煤選煤廠，跳汰機(jī)首先排出盡量純的矸石，使進(jìn)入重介旋流器的入選量減少，采用兩產(chǎn)品旋流器即可，這在一定程度上可降低基建投資，工藝靈活。若再選跳汰中煤，可使精煤產(chǎn)率提高3～5個百分點。缺點是，跳汰排出純研后，人為地加大了再選入料的分選密度±0.1含量，使可選性變難，懸浮液密度稍有變化，再選產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量就有較大波動。

3.4三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器一次分選三種產(chǎn)品工藝

該工藝采用有壓或無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器作為主選設(shè)備，一次分選出精煤、中煤、研石三種產(chǎn)品。工藝簡單，流程簡化，操作容易，使基建投資大大降低，分選效率較高。但對于特殊密度組成的煤，有時一、二段分選密度差較難控制。

3.5小直徑重介質(zhì)旋流器分選-0.5mm粉煤

在分選高硫、氧化、難選粉煤時，采用小直徑重介質(zhì)旋流器分選可得到良好的效果。小直徑重介質(zhì)旋流器分選可產(chǎn)生較高的離心系數(shù)，使粉煤顆粒受到的分選力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其在重力場及大直徑重介旋流器中受到的力。這就使粉煤顆粒得到了高效分選。但是，必須采用細(xì)粒磁鐵礦粉作加重質(zhì)。

4.結(jié)語

我國是產(chǎn)煤大國，煤炭是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源。隨著煤炭產(chǎn)量、需求量的增加，煤炭帶來的污染也越來越受到國際、國內(nèi)的關(guān)注。有害氣體、粉塵、灰渣等在有些地區(qū)已經(jīng)形成了公害。煤炭的洗選加工已成為我國能源政策中的組成部分和煤炭企業(yè)增收的重要手段。對稀有煤種、難選煤、高硫煤脫硫等應(yīng)該首選重介選煤方法，以期提高分選精度，深度脫硫降灰，減少有害氣體和灰渣的排放量。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］《選煤手冊》編委會選煤手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1993.

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