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兩種常見重介質旋流器分選工藝分析對比

　　為實現煤炭資源的清潔生產、響應國家節能減排的號召，洗選加工成為煤炭資源利用過程中不可或缺的環節。與傳統的跳汰分選工藝相比較，重介分選精度高、易于實現自動化控制的優勢為它在煤炭行業中的推廣應用奠定了扎實的基礎。目前，在重介質旋流器選煤技術方面，以唐山國華和威海海王為代表的企業，自主研制開發了一系列大直徑的重介質旋流器，某些技術指標已達到或超過世界先進水平。分選設備的發展在有力地提高選煤效率的同時，還促進了選煤工藝的更新，逐步發展出針對性強、靈活多變的分選工藝。

　　1、重介質旋流器分選工藝分類

　　重介質旋流器的結構多樣化，根據其不同的結構特點分別發展出了不同的分選工藝。按照分選產品的數目可分為兩產品重介質旋流器和三產品重介質旋流器; 根據其機體結構和形狀分為圓錐形和圓筒型兩產品重介質旋流器、雙圓筒串聯型、圓筒型與圓錐型串聯的三產品旋流器; 根據分選入料的給料方式又可以分為有壓和無壓2 種。旋流器結構的多樣化使其分選工藝多樣化，能夠針對不同的來煤特性和產品需求，靈活地將分級入洗、來煤脫泥、粗煤泥回收和浮選等工藝與重介質旋流器工藝進行優化組合，從而達到最高的經濟效益。

　　(1) 不脫泥無壓三產品重介質旋流器分選工藝

　　當原煤中煤泥含量較低且不需要分級入選時，可選擇無壓三產品分選工藝。其特點是懸浮液與煤分開給入旋流器內，即懸浮液用泵或定壓箱壓入旋流器中形成漩渦，而煤靠自重給入，并被卷進漩渦流內進行分選。原煤帶入的煤泥與磨細的磁鐵礦粉構成的重懸浮液作為分選介質。由于采用無壓給料，因此其給料壓力要小于有壓給料方式。而給料壓力的大小決定著重懸浮液在旋流器中的流轉速度和密度場分布，進而影響旋流器的分選效率和精度。由于二段的重懸浮液由一段濃縮產生，較低的給料壓力將會削弱一段的濃縮作用，使得二段的實際分選密度小于理論值。

　　眾所周知對于混合粒度入洗，評價分選效果好壞的可能偏差值是加權后的結果。它并不代表混合物中的每一個粒級都具有相同的分選精度。可能偏差值隨著粒度的降低而增大。所以在無壓三產品分選工藝中，細粒級物料沒有得到很好的分選。因此作為其延伸配套工藝，煤泥重介質旋流器分選粗煤泥得到應用。

　　煤泥重介工藝的入料來源主要是精煤脫介篩篩下水及合格介質的分流。它利用前置重介質旋流器在分選的同時產生的分級濃縮作用而得到的細粒、低密度介質，在小直徑的煤泥重介質旋流器中對粗煤泥進行分選。其分選后的精煤產品經過磁選、脫泥、脫水后與重介精煤和浮選精煤混合。煤泥重介工藝的添加可以有效地對粗煤泥進行分選，而對產品后續的脫泥處理則可以甩掉部分高灰細泥，從而達到降低整體精煤灰分、提高產率的目的。

　　(2) 脫泥有壓三產品重介質旋流器分選工藝

　　隨著采煤機械化程度的不斷提高以及原煤入選比例的增加，入選的煤泥量逐漸提高。而隨著原煤性質的變化，煤炭資源逐漸呈現出“細、貧、雜、難”的特點，原煤可選性將急劇下降。而相對于無壓給料，采用有壓方式給料的分選方法，由于入料壓力的差異，分選效率特別是在相對較低的粒級的選別精度更高。該工藝的特點是被選物料和懸浮液預先混合后，用泵或定壓箱壓入旋流器內，旋流器的工作壓力取決于給料壓力的大小。此工藝一般適用于脫泥入洗，能夠有效地減小重介系統中介質的損失。由于脫泥屬于一種分級行為，在此基礎上該工藝流程還可以和處理較大粒度的重介質分選工藝相結合。譬如在我國煤炭資源中儲量相對較少的無煙煤，根據其用途以13mm為界: +13mm主要用于化肥、合成氨以及陶瓷等領域，-13mm則用于高爐噴吹。由于2種產品的灰分要求不盡相同，因此為得到最大的經濟效益需要進行分級入選，這時需要采用重介質分選機與有壓三產品旋流器相結合的分選工藝。對于接近重介質旋流器分選下限的粗煤泥部分，具有多種分選回收設備以及分選工藝組合。分選回收設備包括了干擾床分選機(TBS)、螺旋分選機、高頻篩等。由于此類設備僅得到2種產品，因此對于粗煤泥部分的可選性要求相對較高，但其在較窄粒級范圍內均具有較高的分選精度，可以使得分選下限達到0.25mm 甚至更低，因此降低了后續浮選環節的壓力。而對于細粒級煤泥的分選，浮選柱相對于浮選機有著更大的優勢。

　　2、2種分選工藝的分析比較

　　①工藝特點

　　2種工藝各有其所適合的煤質，原生煤泥含量是影響工藝選擇的主要因素。相比較而言，脫泥有壓入洗方法在工藝組合方面具有較高的靈活性，特別是在粗煤泥處理方面有多種選擇; 前者要求來料中原生煤泥的含量相對較低，否則會對后續的煤泥重介環節造成較大壓力，同時介質損耗會相應變大;分選精度方面在不考慮設備因素的前提下，有壓給料方式的精度要高，但較大的給料壓力會加劇物料對旋流器內壁的磨損。

　　②加介質

　　2種分選工藝的主體部分由于來料性質清楚，同時考慮到分選過程中次生煤泥產生，故重懸浮液性質的確定較為容易，能夠保證重懸浮液具有較高的穩定性和流變性，使分選效果均衡。但對于前者的延伸配套工藝煤泥重介系統而言，由于與大型重介質旋流器共用一套介質系統，在簡化分選工藝的同時也帶來了分選系統穩定性的問題: 旋流器分級濃縮產生的細粒介質的粒度不易控制，這導致后者懸浮液流變性不穩定，影響其分選效果的穩定。

　　③自動化控制

　　我國大型重介質旋流器分選系統的自動化控制已經發展得較為成熟。對比于2 種分選工藝的延伸配套工藝，干擾床分選機已經實現了自動控制，但是煤泥重介旋流器的自動控制還鮮有報道，從現場的角度來講，實現自動化的案例較少。究其原因在于煤泥重介的來料來自于前置重介系統的精煤篩篩下合介分流，經入料桶泵送到小直徑旋流器中。由于加重質粒度分布、煤泥含量、粗煤泥組成等來料基本性質上資料缺乏，導致在調解給料壓力、懸浮液性質調整、旋流器結構優化上的困難。