重介质旋流器和无压三产品重介质旋流器在选煤工艺中的应用及相关

1.概述
随着社会的发展煤矿生产中采煤化、
机械化程度不断提高，开采深度的加大，
使原煤质量逐渐变差，细粒和超细粒煤泥
在原煤中所占比例逐渐增大。

同时国家对
环境保护的要求越来越高，因此煤炭用户
对煤的质量要求越来越高，对洗煤厂的加
工要求越来越高。

为了满足社会和用户的
要求，无压三产品重介质选煤将会逐渐取
代传统的跳汰选煤工艺。

磁铁矿粉是重介
质选煤中不可缺少的原料，因此磁铁矿粉
的质量要求与管理控制将对企业的经济效
益起到关键的作用。

选煤工艺中煤泥水的处理和煤炭的洗
选密切相关，煤泥水的处理系统成为全厂
最复杂、投资最大的、管理最困难的一部
分，而这一部分的完善程度、管理水平
重介质旋流器和无压三产品重介质
旋流器在选煤工艺中的应用及相关
赵贺石凯杰赵祥刘攀郝海洋徐声太原理工大学阳泉学院
及效果的好坏对整个选煤工艺产生较大的
影响，甚至决定全厂的经济效益，同时
随着国家对企业节能减排要求的提高，
选煤厂煤泥水处理系统必须实现良性闭路
循环。

2.重介质旋流器的基本结构和工
作原理
重介质旋流器的结构简单，本身无运
转部件，是最廉价的选煤设备，结构示意
图（如下图所示）：工作时原煤和悬浮液的
混合物，以一定的压力，由给料管沿切线
方向给入旋流器圆筒部分，形成强大的旋
流，在重介质旋流器内部强烈的圆周运动
下，沿旋流器内壁形成一个向下的外螺
旋流，同时在旋流器轴心形成一个向上的
内螺旋流，轴心为空气柱（如图所示）。

物
料处在相当于重力加速度的几十倍的离心
力场之中实现按密度分选，高密度物料随
外螺旋流下降至低流口排出，低密度物随
内螺旋流物料经溢流管进入溢流室，从
切线方向的溢流口排出，这样就将请产
物精煤与重产物矸石分开。

颗粒在旋流器中所受的离心力可由下
式计算：
实践证明，在一般旋流器中C可达30
以上，也可以说离心沉降速度一般为重
力沉降速度的30倍以上，由于旋流器的
这个特性，必然会加速物料的分选，分
级或分离过程，从而提高生产效率。

3.无压三产品重介质旋流器
目前应用无压三产品重介质旋流器普
遍采用磨细的磁铁矿粉与煤泥水组成的重
悬浮液作为介质。

在第一段旋流器参数
已经确定的条件下，以调节悬浮液密度
为主要调节因素。

在正常的情况下只要
改变入料悬浮液的密度和更换第二段低流
口直径即可达到所需要分选密度的调整范
围（第一段为1.35～1.65g/cm3，第二段
为1.80～2.20g/cm3），为使无压三产品
重介质旋流器选煤取得最佳分选效果需要
考虑以下几点：
（1）循环介质既要保持一定的稳定
性，黏度又不能太高，一般认为两段的有
效分选密度差值以0.3～0.6g/cm3为宜。

稳定性差的悬浮液在旋流器内磁铁矿粉会
贴向器壁而不能形成有效分选密度层，
往往不出精煤或精煤量很少，绝大部分
精煤损失到尾煤中，如果重悬浮液黏度DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2010.10.028
大，导致颗粒沉降阻力加大，也不能实现有效分选。

要保持合适的重悬浮液的稳定性，应从两个方面入手:一是使用磨细的磁铁矿粉，二是使重悬浮液中有一定量的煤泥。

三产品重介质旋流器因二段重悬浮液密度有一段决定，因此磁铁矿粉的粒度可以稍微粗一些，∠0.045mm 级含量占85%以上，重悬浮液中煤泥含量要保持一定的比例，当重悬浮液密度为1.4 g/cm 3时，煤泥含量要大一些，一般为50%左右，而高密度重悬浮液如1.8 g /cm 3煤泥含量要小一些，为20%左右，因此在使用重介质旋流器选不脱泥原煤时，则应考虑重悬浮液的排泥问题。

（2）合理应用三产品重介质旋流器，重要的是入料、介质循环量和介质密度的稳定。

因此要配备给料设备和密度自动控制装置，旋流器的安装角度一般在10°左右。

（3）要根据现场和选煤厂的生产能力合理地选择无压三产品重介质旋流器的型号。

无压三产品重介质旋流器一般一段为圆筒形（如图）重悬浮液由筒底切线压入，煤由上部中心进入低密度物由底部中心管排出，高密度物由二段旋流旋流器物料靠重悬浮液回转时在中心形成的真空轴心负压作用进入的。

无压给料三产品旋流器具有：可以避免入料的过粉碎问题；从分选过程来看，精煤和矸石分选时间长，更容易保证精煤和矸石的质量；比较适宜易碎煤和不脱泥原煤的分选；简化了工艺流程，减少了厂房和方便了生产管理。

但是重介质循环量大，一般为1：5～1：6，特别是循环加大时，因此介质的管理和煤泥水的处理关系着整个选煤厂的效益。

4.重介质的管理和煤泥水的处理
（1）重介质悬浮液中的磁铁矿粉由磁铁矿破碎研磨后加工生成的，化学方程式为F e 3O 4其中F e O =31%，
Fe 3O 4=69%，相对密度4.9～5.2g/cm 3，硬度5.5～6。

用于旋流器分选的磁铁矿粉粒度∠0.045mm 级含量占85%以上，采用重介质旋流器的选煤工艺的选煤厂应设有磁铁矿粉储存库，其有效容量视市场及运输条件确定，分选吨煤的磁铁矿粉技术耗量应符合下列规定：∠0.8kg/t ，混煤、末煤∠2.0kg/t 。

介耗高低是重介质选煤厂的一项重要技术评价指标，直接影响选煤厂经济效益。

影响介耗高低的主要因素有介质质量、管理损失、技术损失。

管理损失比较直观，主要包括：杜绝计量上的误差；杜绝储量损失；严防弧形筛，筛子跑粗对磁选机造成堵塞；严防大块煤和杂质进入主介泵造成排料事故及介质流失。

重介质系统有压给料，管道的磨损严重，必须对管道进行周期性的更换杜绝跑冒低漏。

技术损失主要包括：磁铁矿粉的添加方式；重介悬浮液的固相体积浓度；弧形筛、脱介筛的脱介效果；磁选机的分选效果；分流的调节。

（2）选煤厂中煤泥水要实现煤泥厂内部回收，洗水闭路循环必须具有完善合理的工艺系统，并选用适宜的设备。

完善的煤泥水工艺系统有不同情况，就煤泥的精选加工工艺来说必须包括两大块：一是精选工艺，二是产品脱水工艺。

相应配套设备必须有精选设备（浮选机精选，煤泥螺旋分选机精选等）和脱水设备（精煤加工过滤机或真空过滤机等脱水，尾煤采用压滤机脱水）。

粗细煤泥分别回收工艺也必须包括两大块：粗煤泥回收脱水设备（高频筛、电磁振动筛或者粗煤泥离心机等）和细煤泥回收脱水设备（压滤机等）。

根据不同情况在系统设计时要设计煤泥水系统，同时还要保证系统的合理性即一是系统的效率性，减短固体颗粒在水中浸泡的时间，以减轻物料在加工过程中因多次泥化给后续处理设备带来的不利影响，二是系统的适应性，一方面对煤泥量和煤泥的沉降特性相适应，另一方面对煤泥水系统在异常情况下造成大量范围波动的情况相适应。

满足以上条件后，还必须确保设备选型时要结合煤泥的实际特性来选择适宜煤泥加工的设备。

这样才能实现洗水闭路循环。

5.结论
采用无压三产品重介质旋流器的选煤工艺流程，加强重介质的管理制度和完善煤泥水的处理工艺实现煤泥水的闭路循
环、确保选煤厂不外排煤泥水污染环境，从而改善整个选煤工艺，综合提高产品质量，全面提高企业的经济效益。