劉 偉

(延安市禾草溝煤業(yè)有限公司，陜西 延安 717399)

水力分級(jí)旋流器是選煤廠常用的一種分級(jí)濃縮設(shè)備，主要應(yīng)用在煤泥水，如精煤磁選尾礦水、中煤矸石磁選尾礦水、重介旋流器脫泥篩篩下水等的煤泥水分級(jí)濃縮環(huán)節(jié)。其分級(jí)原理是：依靠動(dòng)力設(shè)備提供的離心力，使礦粒根據(jù)自身粒徑/密度的差異實(shí)現(xiàn)分離。該設(shè)備具有占地面積小、處理量大、分級(jí)效率高的特點(diǎn)[1-2]。禾草溝選煤廠原設(shè)計(jì)選用FX500旋流器用于處理精煤磁選尾礦和中煤矸石磁選尾礦，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁選尾礦的濃縮分級(jí)，但由于該廠煤泥含量高，且煤泥中高灰細(xì)泥含量高，精煤磁選尾礦雖然經(jīng)旋流器濃縮分級(jí)，但底流灰分仍高于精煤要求灰分，造成重介系統(tǒng)“背灰”。

1 選煤廠精煤磁選尾礦回收工藝存在的問(wèn)題

禾草溝選煤廠為一座設(shè)計(jì)6 Mt/a的礦井型選煤廠，其選煤工藝為：無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器混合入洗，煤泥浮選，尾煤泥壓濾，全廠洗水閉路循環(huán)。精煤磁選尾礦回收工藝流程為：磁選尾礦水經(jīng)煤泥水泵送至FX500旋流器，旋流器溢流進(jìn)入浮選系統(tǒng)，底流經(jīng)弧形篩、煤泥離心機(jī)脫水脫泥后，直接作為產(chǎn)品進(jìn)入精煤(如圖1所示)。

圖1 精煤磁選尾礦回收流程示意

現(xiàn)精煤磁選尾礦回收工藝中，存在最大的問(wèn)題就是回收的粗精煤泥灰分遠(yuǎn)高于精煤產(chǎn)品要求的10.00%。磁選尾礦粒度組成分析結(jié)果見表1。由表1可以看出，精煤磁選尾礦粒度組成很細(xì)，小于0.125 mm粒級(jí)產(chǎn)率達(dá)到67.90%，灰分為56.01%；而大于0.25 mm粒級(jí)的累積產(chǎn)率為12.32%，累積灰分為6.32%，可直接進(jìn)入精煤；甚至大于0.125 mm粒度級(jí)的累積灰分為7.07%，從精煤磁選尾礦粒度組成上分析，實(shí)現(xiàn)降灰的主要方式就是脫泥。

精煤磁選尾礦進(jìn)入FX500旋流器進(jìn)行濃縮分級(jí)，分別采取溢流和底流進(jìn)行粒度組成分析，結(jié)果如表2、表3所示。從粒度組成上看，底流中小于0.125 mm粒度級(jí)含量為45.65%，其中，小于0.045 mm粒級(jí)的含量就達(dá)到23.32%，夾細(xì)嚴(yán)重。底流總灰分為25.10%，經(jīng)過(guò)后續(xù)弧形篩和煤泥離心機(jī)脫水脫泥后，總灰分可以達(dá)16%左右，不符合直接進(jìn)入精煤的要求。

表1 精煤磁選尾礦篩分試驗(yàn)結(jié)果

表2 FX500旋流器溢流篩分試驗(yàn)結(jié)果

表3 FX500旋流器底流篩分試驗(yàn)結(jié)果

FX500旋流器的分級(jí)效率：綜合表1、表2、表3數(shù)據(jù)計(jì)算得出，旋流器的分級(jí)效率為51%，分級(jí)效率較低，底流夾細(xì)嚴(yán)重。因此，要想解決精煤磁選尾礦灰分超標(biāo)問(wèn)題，主要方法就是提高旋流器的分級(jí)效率，減少旋流器的底流夾細(xì)情況。

2 分級(jí)濃縮旋流器結(jié)構(gòu)及選型

2.1 結(jié)構(gòu)介紹

分級(jí)濃縮旋流器結(jié)構(gòu)示意見圖2。

圖2 分級(jí)濃縮旋流器結(jié)構(gòu)示意

分級(jí)濃縮旋流器主要由進(jìn)料體、圓柱段、圓錐段、底流口和溢流管等幾部分組成。物料以一定的速度通過(guò)旋流器入口進(jìn)入旋流器內(nèi)部，在里面形成內(nèi)外兩個(gè)不同的旋流區(qū)，礦粒根據(jù)自身粒徑的大小，分別進(jìn)入內(nèi)外兩個(gè)旋流區(qū)。其中內(nèi)旋流主要以細(xì)粒級(jí)物料為主，從上部溢流管出去，而外旋流主要以粗粒度物料為主，從底流口排出，從而實(shí)現(xiàn)物料按照粒度的差異進(jìn)行分離[7-8]。

2.2 影響旋流器分級(jí)粒度的因素

影響旋流器分級(jí)粒度的因素較多，如入料壓力、礦漿密度、礦漿粘度、旋流器結(jié)構(gòu)等，目前對(duì)旋流器分級(jí)粒度進(jìn)行計(jì)算的數(shù)學(xué)模型均為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其中以龐學(xué)詩(shī)提出的經(jīng)驗(yàn)公式應(yīng)用最為廣泛[3]。

式中，dm為分級(jí)粒度；D為旋流器直徑；do為旋流器溢流管直徑；di為旋流器入口當(dāng)量直徑；μm為礦漿粘度；ρm為礦漿密度；Δpm為給礦壓力。

由此經(jīng)驗(yàn)公式可以得出，影響旋流器分級(jí)粒度的主要因素有旋流器直徑、旋流器入料口直徑、旋流器溢流管直徑、礦石密度、礦漿密度和粘度、給礦壓力。在這幾個(gè)影響參數(shù)中，可以直接用于變更的條件只有旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和給礦壓力，而礦石及礦漿的物理性質(zhì)無(wú)法有效改變。

結(jié)合禾草溝選煤廠現(xiàn)旋流器使用效果，計(jì)劃對(duì)旋流器結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體變化，由FX500旋流器變?yōu)镕X800旋流器，以提高旋流器的分級(jí)粒度，減少旋流器底流夾細(xì)情況。

2.3 FX800旋流器技術(shù)參數(shù)

FX800旋流器主要技術(shù)參數(shù)如表4。

表4 FX800旋流器技術(shù)參數(shù)

3 FX800旋流器應(yīng)用效果及對(duì)比分析

3.1 應(yīng)用效果

FX800旋流器在禾草溝選煤廠運(yùn)行穩(wěn)定后，按照GB/T477—2008《煤炭篩分試驗(yàn)方法》，分別對(duì)其入料、溢流、底流進(jìn)行篩分試驗(yàn)分析，結(jié)果見表5～表7。

表5 FX800旋流器入料篩分試驗(yàn)結(jié)果

表6 FX800旋流器溢流篩分試驗(yàn)結(jié)果

表7 FX800旋流器底流篩分試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，F(xiàn)X800旋流器的分級(jí)效果優(yōu)于FX500旋流器。從底流夾細(xì)方面進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)X800旋流器底流的夾細(xì)率為34.76%，F(xiàn)X500底流夾細(xì)率為45.65%，前者比后者下降了10.89%，灰分下降7.31%。

3.2 對(duì)比分析

為進(jìn)一步說(shuō)明大直徑旋流器在使用效果方面優(yōu)于FX500旋流器，分別對(duì)兩種規(guī)格旋流器進(jìn)行單機(jī)檢查，對(duì)比分級(jí)指標(biāo)。

(1)分離粒度對(duì)比。對(duì)比FX500旋流器和FX800旋流器的粒度分配曲線(圖3、圖4)，從曲線分離粒度d50發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)X500旋流器的分離粒度為0.06 mm，F(xiàn)X800旋流器的分離粒度為0.085 mm，說(shuō)明更換大直徑旋流器后，分離粒度提高了0.025 mm，這也是大直徑旋流器底流夾細(xì)情況優(yōu)于FX500旋流器的主要原因[5-6]。

圖3 FX500旋流器粒度分配曲線

圖4 FX800旋流器粒度分配曲線

(2)分級(jí)效率對(duì)比。按照0.125 mm計(jì)算分級(jí)效率，并進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表8所示。

表8 分級(jí)效率對(duì)比

對(duì)比分級(jí)效率發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)X800旋流器的分級(jí)效率高出FX500旋流器分級(jí)效率12.84%。

在溢流跑粗方面，F(xiàn)X800旋流器低于FX500旋流器約2.59%，這就意味著使用大直徑旋流器后，溢流跑煤比例下降2.59%，按照旋流器入料量為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，則減少跑煤1.41%。

4 結(jié) 語(yǔ)

禾草溝選煤廠選用大直徑FX800旋流器后，有效減少了底流夾細(xì)，使底流灰分降低7.31%，分離粒度提升0.025 mm，分級(jí)效率提高12.84%，減少因分級(jí)效果差造成的精煤損失約1.41%。