譚榮暉

摘 要：隨著我國采煤機(jī)械化程度的進(jìn)一步提升，煤泥含量在選煤廠入選原煤中所占比例越來越大，若不經(jīng)過分選粗煤泥很難達(dá)到理想的分選效果，具有較高灰分，對精煤產(chǎn)率影響較大。重介質(zhì)旋流器是煤炭洗選工業(yè)的主要設(shè)備之一，將其選用選煤生產(chǎn)，可有效提升精煤的回收率，降低浮選系統(tǒng)的生產(chǎn)壓力。為此，本文在充分了解重介質(zhì)旋流器工作原理的基礎(chǔ)上，對其特點(diǎn)進(jìn)行了探討，最后通過具體案例，分析了其選煤工藝的有效性。

關(guān)鍵詞：重介質(zhì)旋流器;選煤工藝;工作原理

1 重介質(zhì)旋流器工作原理

在重介質(zhì)旋流器分選中，物料和懸浮液以一定壓力沿切線方向給入旋流器，將會(huì)形成強(qiáng)大的漩渦流，液流由入料口順著旋流器內(nèi)壁可形成一個(gè)向下的外螺旋流，同時(shí)有一個(gè)上升的內(nèi)螺旋流在旋流器軸線周圍形成，隨內(nèi)螺旋流入料中精煤向上，并由溢流口排出。隨外螺旋流矸石向下，由底流口排出。重力分選時(shí)，在流體介質(zhì)中礦物顆粒的沉降是最基本的運(yùn)動(dòng)形式。礦物顆粒不同，則其密度、粒度、顆粒形狀等均存在差異，從而導(dǎo)致顆粒在流體介質(zhì)中的沉降末速也有所區(qū)別。

相比懸浮液密度，顆粒密度較大時(shí)，在懸浮液中半徑為r處顆粒所受合理為正值，顆粒將甩向外螺旋流，反之，甩向內(nèi)螺旋流。以此分離開密度高于或低于介質(zhì)的顆粒。在旋流器內(nèi)，離心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于重力，將大幅加快分選速度，提高分選效率，進(jìn)而達(dá)到理想的分選效果。

2 重介質(zhì)旋流器分選煤泥特點(diǎn)

我國煤泥重介工藝系統(tǒng)基本相同，煤泥重介分選工藝可大大簡化操作流程，降低生產(chǎn)成本。其主要特點(diǎn)如下：

1）能夠與重介質(zhì)旋流器、浮選機(jī)有效配合，構(gòu)成一個(gè)完整的煤炭選分系統(tǒng)，克服粗煤泥分選難的問題。

2）通過主選旋流器可實(shí)現(xiàn)介質(zhì)濃縮分級，保證進(jìn)入煤泥重介的重介質(zhì)粒度變細(xì)，大幅提升細(xì)粒物的分選精度，無需設(shè)置單獨(dú)的介質(zhì)制備回收系統(tǒng)。

3）作為一種物理分選方法，煤泥重介質(zhì)分選粗煤泥相比浮選，在氧化煤、風(fēng)化煤等方面具有理想的分選效果。

4）煤泥重介分選主要是以密度為標(biāo)準(zhǔn)，針對較大密度的細(xì)粒礦，具有較好脫除效果。

3 重介質(zhì)旋流器選煤工藝

近年來，重介選煤工藝迅速發(fā)展，選煤技術(shù)越來越多。常見類型包括不脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝、有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝和有壓兩段兩產(chǎn)品重介分選工藝。三種選煤工藝中，第一種不脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝，在原生煤泥量不高，煤質(zhì)較硬煤種中具有較高適應(yīng)性，然而，在較大原生煤泥洗煤廠適應(yīng)性較差。第二種有壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝多用于較硬煤質(zhì)，且矸石不易泥化的煤種。相比以上兩類，兩段兩產(chǎn)品重介旋流器分選工藝具有靈活性大， 可控性強(qiáng)， 分選精度高， 循環(huán)懸浮液量小等優(yōu)勢，且可大幅降低主廠房高度。

3.1 煤質(zhì)分析

某洗煤廠采用的是二產(chǎn)品重介旋流器，原煤以綜采為主要開采方式，經(jīng)煤樣工業(yè)分析和煤樣元素分析，浮煤浮沉密度為1.4g/cm?。經(jīng)小篩分試驗(yàn)可知，煤泥主導(dǎo)粒級為2類，第一類為0.5～0.25 mm，在煤泥內(nèi)所占比例達(dá)到30.80%，灰分為14.79%;另一類為<0.045 mm，在煤泥內(nèi)所占比例達(dá)到27.56%，灰分為31.34%。根據(jù)分析可見，此煤泥各粒級中<0.045 mm粒級，具有最高灰分，為31.34%，0.125～0.074 mm粒徑除外，隨著粒度的減小，灰分將會(huì)隨之增大。

經(jīng)小浮沉試驗(yàn)可知，此煤泥低密度級含量較大，其中主導(dǎo)密度級為1.3～1.4g/cm?，在本級產(chǎn)率中該密度級所占比例達(dá)到44.36%，灰分為6.67%?；诘兔芏任锪暇哂辛己玫氖杷院涂筛⌒?，認(rèn)為此煤泥具有良好可浮性，能夠獲取灰分較低的浮選精煤。

3.2 確定工藝方案

1）選前脫泥與不脫泥工藝。該產(chǎn)原煤煤泥含量偏高，選前采用不脫泥工藝，缺點(diǎn)極為顯著。例如重介分選系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)入大量煤泥，想要從系統(tǒng)內(nèi)排出，需要花費(fèi)大量時(shí)間，甚至?xí)?xì)化煤泥，嚴(yán)重影響后期循環(huán)水處理效果。因此，決定采用選前脫泥工藝，該工藝可以保證主選階段入料穩(wěn)定，減小煤泥對合格介質(zhì)密度的不利影響，提高旋流器分選下限，增強(qiáng)分選效果，提高精煤回收率。

2）主選方法的確定。隨著重介工藝技術(shù)水平的不斷提升，在生產(chǎn)實(shí)踐中重介分選工藝得到了廣泛應(yīng)用與推廣。于洗煤廠而言，生產(chǎn)低灰分精煤時(shí)，很可能出現(xiàn)中間產(chǎn)物，針對這種情況，在重介質(zhì)旋流器選煤工藝中，可采用兩種方式，即有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器與有壓兩段兩產(chǎn)品重介旋流器，其中，有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器選擇泵送混合物料的模式進(jìn)行分選，但對浸泡后的煤和矸石來講，離心泵高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將會(huì)對其產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，甚至?xí)矒羝扑槊汉晚肥?，或出現(xiàn)泥化作用。此外，矸石經(jīng)過整個(gè)旋流器內(nèi)壁，很容易損壞旋流器內(nèi)壁，因此，該工藝可應(yīng)用于煤質(zhì)較硬，矸石不易泥化的煤種。相比之下，有壓兩段兩產(chǎn)品重介旋流器介質(zhì)系統(tǒng)較為復(fù)雜，且一次性基建成本高。但其在分選方面具有較大靈活性和極強(qiáng)的可控性，相比有壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，其還具有分選精度高、循環(huán)懸浮液量小等優(yōu)勢?；诿嘿|(zhì)分析，決定采用預(yù)先脫泥有壓兩段兩產(chǎn)品重介旋流器主選，機(jī)械攪拌浮選機(jī)進(jìn)行<0.5mm煤泥分選，浮選精煤采用壓濾回收。

3）煤泥分選工藝的選擇。第一，是否增加粗煤泥分選設(shè)備。當(dāng)前，國內(nèi)很多大型洗煤廠多將粗顆粒從煤泥內(nèi)分離出來，且設(shè)有專門的粗煤泥分選系統(tǒng)。（1）針對1mm以下粒級分選，大直徑重介質(zhì)旋流器分選系統(tǒng)效果不佳，這種情況下，需采取高效率分選工藝進(jìn)行粗煤泥單獨(dú)回收，在系統(tǒng)內(nèi)減少煤泥的循環(huán)量，提升重介系統(tǒng)脫泥、脫介效率和系統(tǒng)處理效果。（2）進(jìn)一步降低細(xì)煤泥處理系統(tǒng)規(guī)模，減少生產(chǎn)成本。然而，結(jié)合本廠具體情況，重介旋流器分選下限可以達(dá)到0.5mm，對于1～0.5mm粗煤泥也有較好的分選效果。因此，無需增設(shè)粗煤泥處理系統(tǒng)。第二，細(xì)煤泥分選工藝。一般來講，細(xì)煤泥內(nèi)含有少量精煤，結(jié)合當(dāng)前精煤回收原則，需進(jìn)一步在煤泥進(jìn)行精煤回收，具有良好經(jīng)濟(jì)性，減少對環(huán)境的污染程度。通過小浮沉試驗(yàn)可見，本礦原煤煤泥具有良好可浮性，因此，可采取浮選工藝進(jìn)行煤泥分選處理。

3.3 應(yīng)用效果

通過重介質(zhì)旋流器選煤工藝的應(yīng)用，可得分選效果如表1所示。

由此可見，在穩(wěn)定的分選密度下， 重介精煤平均灰分在7.48%， 浮選精煤平均灰分在11.53%， 綜合精煤灰分滿足≤8.50%的要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，重介質(zhì)選煤是高效分選回收粗煤泥的重要技術(shù)手段，在難選煤和極難選煤適應(yīng)性廣，且分選效果良好?；谥亟橘|(zhì)選煤的應(yīng)用優(yōu)勢，重介質(zhì)旋流器分選工藝在我國各大選煤廠得到了廣泛應(yīng)用與推廣，因此，開展重介質(zhì)旋流器選煤工藝研究具有重要意義和應(yīng)用價(jià)值。

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