重介质旋流器分选工艺参数分析

煤炭加工与综合利用No.6,200CoAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATION重介质旋流器分选工艺参数分析陈开玲,石云江,钱坤(朔州中煤杨涧洗选有限公司,山西朔州036002)摘要:通过对旋流器内的物料进行受力分析,介绍了重介质旋流器的分选原理及悬浮液的配置方案;从旋流器结构参数、选前是否脱泥、入料压力控制及给料方式等方面论述了影响重介质旋流器分选效果的因素。关键词:选煤;重介质旋流器;工艺参数;分选效果中图分类号:TD45.7文献标识码:A文章编号:10058397(2009)06001103重介质旋流器是一种利用离心力场强化矿粒1重介质旋流器分选原理在重介质中分选的设备,能精确分选密度差值小重介质旋流器分选过程为:物料和悬浮液以的难选和极难选细粒物料。重介质旋流器具有体一定压力沿切线方向给入旋流器,形成强有力的积小、本身无运动部件、处理量大、分选精度旋涡流;液流从入料口开始沿旋流器内擘形成高、产品质量稳定等特点,故应用范围比较广个下降的外螺旋流;在旋流器轴心附近形成一股泛。特别是对难选、极难选原煤以及细粒级较多上升的内螺旋流;由于内螺旋流具有负压而吸入的氧化煤、高硫煤的分选和脱硫效果显著空气,在旋流器轴心形成空气柱;入料中的精煤收稿日期:200-1009随内螺旋流向上,从溢流口排出,矸石随外螺旋作者简介:陈开玲(1983-),男,北京市人,2006年毕业流向下,从底流口排出。于辽亍工程技术大学矿物加工工程系,工学学士,期州中煤杨润空气柱的形成机理为:由于底流管和溢流洗选有限公司生严技术副经理。管直接与大气连通,进入旋流器的两相流以强烈装卸、使用困难等问题。采用本工艺处理后的煤泥一混煤混合体,可以像普通煤炭一样装卸、储存、运输、使用,使得煤泥变废为宝,减少了环境污染,提高了选煤厂的经济效益。煤泥破碎搅拌机是上海大屯能源股份有限公司与南京玺华孚电气有限公司共同研发的专利产品,专门用于煤泥与洗混煤、中煤、末矸石的破觉拌碎搅拌。其工作原理采用的是双轴卧式强制搅原理,两根相向旋转的搅拌轴带有螺旋搅拌叶片(见图7),叶片推动并搅拌物料,物料从一端进图7煤泥破碎搅拌机叶片结构入,由另一端挤出。两相邻螺旋搅拌叶片间均设有犁型破碎齿,以增强对物料的“阻滞”、切割生产发热量125-14.6M/kg的煤泥一洗混煤混和破碎作用。因此,煤泥破碎搅拌机兼有较强的合物,水分约10%-15%,可作大屯发电厂用破碎和搅拌功能,而且能耗低、效率高。煤万元中国煤化工0万t,末矸石65效益分析CNMH效益150~2太300元,因此煤泥在线湿式搅拌回收系统运行成功后,可该厂年增加经济效益约4800万元。12煤炭加工与综合利用2009年第6期的螺线涡运动,当切线速度增大到临界速度时,浓度有关,可用以下公式计算:旋流器各出口产生一定的阻力,形成内部的旋转G(8,-p,)流场,引起轴向负压,空气由溢流管和底流管进人旋流器,在轴向负压驱动和流体对流传输的共式中:C—加重质的质量,g同作用下逐渐发展成为贯通的空气柱。8—加重质的密度,g/cm3;重介质旋流器选煤是利用阿基米德原理在离p水的密度,gcm心力场中完成的。离心力场中,质量为m的颗粒V,—悬浮液体积,cm3。所受的离心力F为采用磁铁矿粉作为加重质时,体积浓度15%F = m-=v835%,煤泥含量15%-45%闻4。浓度过大,则悬浮液粘度增大而失去流动性,人选物料在悬浮式中:"颗粒的切向速度,m/s;液中不能流动;浓度过小,则加重质沉降迅速,颗粒的旋转半径,m;悬浮液密度不稳定,分选效果变差。重介质旋流V—颗粒的体积,m3;器分选时,分选密度一般高于悬浮液密度0.18颗粒的密度,kg/m30.2g/cm3。这是因为在离心力作用下,旋流器内悬浮液给物料的向心托力F为:的悬浮液被浓缩,使分选密度增大。3影响重介质旋流器分选效果因数式中:p—悬浮液密度,kg/m3国内外对重介质旋流器分选机理的研究表颗粒在悬浮液中半径为r处所受的合力F明,影响重介质旋流器分选精度的因素可分为两为F=F-Fo =V(8-p)u/r大类:一是由实际工艺条件及分选设备本身所决时,F为正值,颗粒被定的生产中不易变动的因素,如入料煤质特征、旋流器圆筒及圆锥部分的几何尺寸、人料口的形甩向外螺旋流;当δ<ρ时,F为负值,颗粒被甩向内螺旋流;从而把密度大于介质的颗粒和密状和尺寸、溢流管直径、锥角、锥比等;二是度小于介质的颗粒分开。在旋流器中,离心力比定程度上可以调整的因素,包括入口压力、矿浆料量、入料方式等。重力大几倍到几十倍,因而大大加快了分选速3.1器结构参数的影响度,并改善了分选效果。重介质旋流器的生产能力主要取决于它的圆2重介质旋流器悬浮液配置柱直径,其计算公式为21悬浮液既要达到要求的密度条件,又要具有Q1=K1,D23定的稳定性,同时粘度不能过大。而加重质的Q2性质直接决定悬浮液的性质,目前,工业生产中式中:Q-—旋流器矿浆通过量,m}/h;采用的加重质主要为磁铁矿。当悬浮液密度一定Q2——旋流器干煤处理量,h时,加重质的粒度越粗,悬浮液粘度越低,加重D—旋流器圆筒直径,m;质沉降速度越快,回收越容易,但悬浮液不稳K1—旋流器直径系数,700~800。定;加重质的粒度越细,其沉降速度越慢,悬浮上述公式可近似计算出所选用旋流器的直径液稳定性越好,但粘度增加,加重质回收困难或处理能力,但无法反映出旋流器结构和工艺参另外,加重质的密度越高,悬浮液容积浓度就越数对处理能力的影响。根据波瓦罗夫公式时可计低,稳定性也越差。重介质旋流器要求磁铁矿中中国煤化工公式如下0.028mm级含量不低于90%。CN MH GPH悬浮液的密度p与加重质的密度及其体积式中:Q—矿浆通过量,m3/h2009年第6期陈开玲,等:重介质旋流器分选工艺参数分析d——一旋流器溢流口直径,m;过小形成不了稳定的空气柱,悬浮液正常的液态d—旋流器底流口直径,m;流受到破坏,分选效果变差。H—旋流器入口压力,10Pa;研究表明,旋流器本身对入料压力的要求g—重力加速度,m/s32是C1=0.08DH=9-11D0.1D+式中:H——定压高度,m。C2=0039+ga20.793.4给料方式重介质旋流器的入料方式可分为周边有压入式中:D—旋流器直径,m;料和中心无压入料两种。旋流器圆锥锥角(1)在无压入料方式下,原料煤从旋流器顶3.2选前脱泥与否部中心给入。进入旋流器的重颗粒在离心力作用煤泥进入悬浮液系统后易成团,在分选槽内下穿越“零速包络面(LZV)”形成外螺旋流,来不及分散就混入浮煤中排出;此外,这些煤泥而轻颗粒本身密度就低于“零速包络面”处的密若进入悬浮液系统,会使悬浮液中的煤泥含量增度,所以留在“零速包络面”内随内螺旋流移多,悬浮液粘度增大。因此选前脱泥工艺具有分动。这一过程基本只有重颗粒的单向运动,避免选精度和效率高,悬浮液中非磁性物(煤泥)含量了重、轻矿粒互相交错穿越“零速包络面”,相少,易脱介,介耗低等优点;但其缺点是需增加设备和基建投资,工艺布置相对复杂,生产成互干扰,有利于提高分选效率和分选精度。(2)在有压人料方式条件下,原料煤与悬浮本高。液混合后由泵给入旋流器。开始时,轻、重颗粒选前不脱泥工艺减少了脱泥筛和再分级筛,在“零速包络面”内外均匀分布;随着颗粒下简化了工艺,布置紧凑,缩减了厂房和设备投资行,内部的重矿粒在离心力作用下穿过“零速包及生产成本,工艺简捷,操作方便;其缺点是对络面”向外螺旋流移动;而外部的轻颗粒在离心分选精度,尤其是对细粒级物料的分选精度会造力作用下穿越“零速包络面”向内螺旋流移动,成一定影响形成了重、轻颗粒交错穿越“零速包络面”,相悬浮液中允许的煤泥含量除与悬浮液本身的互干扰的现象。密度有关外,还与磁铁粉的细度和物料的粒度相关。一般来说,在低密度分选条件下,悬浮液允4总结许的煤泥含量较高,一般不必选前脱泥。根据国随着采煤机械化程度提髙、开采深度加深外资料和国内的生产实践,原煤润湿脱泥的用水原煤质量变差,细粒物料所占比例相对增加,煤量以原煤中煤泥含量吨位乘10,或以要求脱除的的可选性变差。对于这些煤炭的分选,重介质旋煤泥吨位乘10的水量与煤混合进行脱泥的效果流器的优点将得到充分体现,这一工艺也将成为今后选煤发展的主要方向。3.3入料压力控制根据波瓦罗夫公式,旋流器的矿浆通过量与参考文献:给料压力关系为:Q1/Q2=√PP2。即对一个给1]曹骁姆,顾伯勤旋流器内空气柱形成与发展及其对分定参数的旋流器而言,适当提高入口压力能提高离的影响[门].流体机械,2009,137(1):28-33矿浆处理能力;同时也可看出,其最佳工况点要2郁风印,等,选煤手册(工艺与设备)[M,北京:媒求是,人口压力与矿浆入料量为对应关系(Q2∝业出版社,1993.[3]P),即每一矿浆入料量只对应一个最佳的入料压中国煤化工窥器M].北京:冶力。压力过大增大了能耗,加大设备磨损,提高CNMHG[4]两议小类丁m[M].北京:民族出了次生煤泥量,导致悬浮液密度不易控制;压力版社,2003