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重介旋流器三大問題解析

影響重介旋流器分選效果的主要因素很多，根據調整方式可將各因素分為兩大類。第一類是由設備本身所決定的、不易在生產過程中在線變動的結構參數，如溢流口直徑、底流口直徑、安裝角度等；第二類是可以在生產過程中一定范圍內調節的工藝參數，如懸浮液密度、入料壓力等。通過以上因素調整的目的是為了得到滿足指標要求的合格產品，但在重介質旋流器運行過程中，或多或少的都會出現一些指標不如意的地方，人們比較關注的幾個問題有：精煤灰分如何保持穩定、中煤帶精煤損失如何控制與調整、中煤中夾帶矸石的量如何控制與調整、矸石中帶中煤如何控制等等，遇到這些問題如何解決是各個現場十分關心的。

一、關鍵結構結構參數的影響

在實際生產中，結構參數對分選效果有顯著影響，如中心溢流管的大小、長度直接影響著產品灰分，筒體長度直接影響著分選精度，底流口的大小影響著矸石灰分等等，因這些結構參數一旦確定，就很難在生產過程中在線調整，需要停產更換不同尺寸的備件，因此精確合理的設計加工這些結構參數對重介質旋流器選煤過程具有重大意義。

1、筒體長度的影響

廣泛應用的旋流器技術中，其結構或為圓筒形或為圓筒圓錐形，對于對于任何一種結構來說，旋流器的容積主要取決于旋流器的圓柱尺寸，該尺寸決定了旋流器的處理量，也決定了旋流器的分選效率。因為合理的圓筒段長度是保證入選物料在旋流器內有足夠的分選時間的重要參數。從圓柱圓錐形重介質旋流器的試驗表明：當錐角固定時，圓柱長度在某一范圍內的增長，能夠提高被選物料的實際分選密度，選煤效果也得到改善，因為圓柱部分過短，會縮短分選時間，同時會造成液流的不穩定，使選煤效率降低。但是，圓柱部分過長時，會造成后續動力不足而使分選效果變壞。

2、溢流管的影響

溢流管是旋流器最重要的結構參數之一，它的直徑、插入深度等直接影響著精煤、中煤等產品的質量。

（1）直徑的影響

經過理論研究及大量的試驗，溢流口直徑過大或過小都會對分選效果產生不利的影響，在旋流器溢流口直徑由小大到大的變化過程中，旋流器內同一位置處的軸向速度增大，零速包羅面的半徑也增大，實際分離密度也增大，溢流口排出物料量也增加。但溢流口直徑過大時，溢流產物灰分升高，質量變壞。反之，溢流產率降低，灰分降低，質量提高，但當直徑過小時，會使部分輕產物進入底流，造成資源浪費，同時也會嚴重影響處理量。

（2）插入深度的影響

現場應用表明，改變溢流管長度，在一定范圍內時，能合理改變切向速度，對溢流產物和分選精度有較大的影響，在溢流管由短到長的變化過程中，溢流管下端至錐體下部距離縮短，當溢流管長度超過直段筒體進入錐體時，溢流管外壁與錐體內壁空間集聚變小，促使被選物料的切向速度增大，實際分離密度也相應增大，從而使溢流產物產率及灰分都增加。反之，可降低溢流產物的產率和灰分減少。

3、底流口的影響

底流口是旋流器最重要的結構參數之一，其尺寸的大小，對分選密度、分選精度、數量效率影響較大，當底流口由小變大時，被選物料的實際分離密度由高到低，底流口排出重產物的密度也相應變小，此時溢流產物減少、密度降低。底流口尺寸有一定的范圍要求，當直徑過大時，難以保證旋流器內部壓強，使分選精度下降，當底流口直徑過小時，物料不能順利排出，嚴重時造成旋流器底流口堵塞。另外，底流口直徑的變化對旋流器處理量的影響很大，因此在選擇底流口直徑時，應該綜合考慮入洗原煤的粒度組成、可選程度、產品要求等特性，同時還要考慮加重質的特性。

二、工藝參數的影響

在實際生產中，工藝參數的變化對分選效果有顯著影響，如入料壓力的大小直接影響分選精度，懸浮液密度的波動直接影響著產品灰分，懸浮液中煤泥含量的多少直接影響了懸浮液的黏度從而影響著分選效果等等，因此，精確合理的控制這些工藝參數對重介質旋流器選煤過程具有重大意義。

1、入料壓力的影響

重介質旋流器內原煤分選的動力來源于入料壓力，它是保證原煤在旋流器內得到有效分選的首要因素。入料壓力與分選效果、處理能力等有密切的關系。入料壓力越高，離心力就越大，一定程度上提高分選效果，特別是細粒級原煤的分選。但隨著入料壓力增高，懸浮液本身的濃縮作用也會增強，到一定程度時會造成懸浮液在旋流器內的密度梯度變的不均勻，會反過來降低分選效果，從這個因素分析，過度提高入料壓力對分選是不利的，反之，入料壓力過低，無法提供原煤分選的足夠動力，分選也無法進行。

實驗表明，如果加重質粒度較粗時，提高入料壓力，將造成旋流器內溢流和底流懸浮液密度差增大，對分選也是很不利的。因此，旋流器調試運行時，其入料壓力的選擇應該考慮懸浮液的穩定性是否能與其相適應，有壓給料和無壓給料旋流器、兩產品和三產品旋流器其入料壓力的設計應該根據情況而定。

2、懸浮液密度的影響

實際生產中，懸浮液密度是根據產品灰分要求來確定的，當密度確定后，保持其穩定是保證分選質量的關鍵。經驗表明，在低密度分選煉焦煤時，懸浮液密度的波動一般控制在±0.01g/cm3以內，在高密度分選時，懸浮液密度波動范圍一般控制在±以內，而在分選極難選煤時，要求把波動范圍控制在±±0.015g/cm3以內。因為，當重介質旋流器的結構、入料壓力和其他工藝參數確定后，懸浮液密度波動超出一定范圍，直接影響分選效果。因此，重介質選煤工藝中，懸浮液密度的控制是非常重要的。

3、合介中煤泥量的影響

懸浮液的穩定性直接關系到旋流器分選的質量和效率。由于加重質具有一定的粒度組成，因此懸浮液中保持一定的煤泥量，對增加懸浮液的穩定，提高分選效果是有益處的，但懸浮液中煤泥含量的過高，懸浮液的固體體積濃度也會增加，從而造成懸浮液黏度增加，影響了小粒級物料的分選效果，反之，則懸浮液穩定性變差，也會影響物料的分選。

從整體上來講，選用粒度較粗的加重質，用增加懸浮液中煤泥含量的辦法，雖然也能達到較好的效果，但與選用的細粒度的加重質相比，前者分選效果明顯不如后者。而且選用較粗粒度加重質時，由于需要加入大量的煤泥來保證懸浮液的穩定性，給工藝系統的產品脫介、清洗帶來很大的困難。嚴重時造成脫介篩跑水，加重質損失較大，給懸浮液的穩定造成困難。因此，在選用加重質時，宜采用較細的介質。然而，加重質量粒度過細，也會給加重質的凈化回收帶來一定的困難。因此，在采用特細加重質時，同時也要考慮設計與其相應的加重質回收工藝與設備。

三、分選過程中常見問題及對策

目前，在我國選煤廠實際運行過程中，或多或少仍存在一些問題，例如：系統運行過程中，基本還停留在“精煤灰分高了，降點密度；灰分低了，提高點密度”的階段，具體針對精煤灰分高了，是懸浮液密度高的原因還是精煤受重產物污染的原因，精煤中重產物的錯配物含量保持多少合適等問題沒有相關具體的認識；針對中煤帶煤損失高的問題找不出原因；分流的利用很多是系統剛啟動時合格介質密度偏低，通過打分流來提高懸浮液密度，至于分流的真正作用及影響到的分選核心點是什么理解不到位等等。基于以上的種種操作手段，造成目前選煤廠運行過程中，實際分選精煤灰分波動性大、平均灰分低于理想灰分，中煤帶煤損失高等現象，給選煤廠帶來了巨大的經濟損失。當出現上述問題時應如何解決呢，筆者以為應該根據分選指標的情況，通過采樣分析找根源。結合上述分析的結構參數及工藝參數對分選效果影響，以中煤帶精煤損失高、中煤中夾矸石量大為例來做一下具體分析。

1、中煤帶精煤損失高的現象

中煤帶精煤損失高是很多選煤廠頭疼的問題，它嚴重影響著選煤廠的經濟效益，眾多選煤廠為降低中煤帶精煤損失，想盡一切辦法調整優化重介質旋流器的結構參數，但有時收效甚微，筆者以為，中煤帶精煤損失高的原因是多方面的應該從重介質旋流器分選機理方面入手，結合影響旋流器分選效果的影響因素，從以下幾方面入手：①一段中心溢流管偏小，重介質旋流器的結構參數是根據入洗煤質來確定的，當精煤回收率高于設計時的數值時，中心管直徑就表現為偏小，運行時造成精煤無法及時排出而被擠壓至二段旋流器，從而造成中煤帶精煤損失高；②合格介質密度偏低，合格介質密度的高低是根據精煤灰分的要求來設定的，當密度偏低時就無法達到理論的分選密度，這樣不僅容易造成精煤損失，同時實際洗選的精煤灰分也偏低；③入介壓力偏低，入介壓力是旋流器分選的直接動力，入介壓力偏低時，旋流器內的物料無法得到充分的分選，此時精煤中易夾帶細顆粒的重產物，從而影響精煤灰分，為保證精煤灰分從而會降低合格介質密度，造成保精煤而損失精煤的惡性循環；④合格介質中煤泥含量偏大，介質懸浮液中煤泥含量的存在有助于懸浮液穩定，但含量偏大時，會造成懸浮液黏度偏高，從而影響旋流器中細顆粒物料的分選，分選精度變差，從而在保證精煤灰分的前提下易造成中煤帶精煤損失高。

2、中煤中夾帶矸石量大的現象

當前，眾多選煤廠中，針對三產品重介質旋流器洗選工藝，一般是保證合格的精煤和純凈的矸石產品，而對中間產物的灰分等要求不嚴格，根據煤種的不同，一般中煤中都會含有一定量的矸石，低者高者甚至到，隨著市場對產品的要求越來越高，越來越多的選煤廠開始注意控制中煤中矸石的夾帶量，以保證中煤產品的暢銷，當出現中煤中夾帶矸石量過大時，大多數選廠基本都是通過增大底流口直徑來解決問題，但很難產生明顯的效果，筆者以為，和中煤中帶精煤損失一樣，應該以結構參數和工藝參數相結合為切入點，來尋求合理的解決途徑：①二段旋流器中心溢流管偏大，中心管偏大，分選密度升高，從而造成進入中煤中的矸石量增加；②底流口偏小，當底流口偏小時，首先會造成二段分選密度偏高，同時會造成矸石排出不暢，兩者都可使部分矸石進入中煤產品中；③入介壓力太高，當一段旋流器入介壓力偏高時，雖然有利于一段旋流器的分選，但也會使進入二段旋流器的殘余壓力增大，一段和二段旋流器內的懸浮液濃縮效果都會增強，從而提高了二段旋流器的分選密度，造成部分矸石進入中煤產品；④磁鐵礦粉偏粗，磁鐵礦粉的粒度選用對原煤分選也會產生很重要的影響，當選用較粗級磁鐵礦粉時，一定入介壓力下，有更強的濃縮效果，因此，二段旋流器更容易獲得較高的分選密度，從而使部分矸石進入中煤；⑤懸浮液中煤泥含量偏低，煤泥含量偏低，會使懸浮液的黏度下降，從而產生更強的濃縮效果，使二段旋流器分選密度提高。

四、結論

重介質旋流器屬于工藝性產品，影響其分選效果的因素眾多，每個因素都不是單一存在的，在進行產品設計和應用時，合理把握各因素的合理區間，使各參數之間相互協調，是保證產品質量及現場高效應用的基礎。

文中以中煤帶精煤損失高、中煤帶矸石量大為例，結合重介質旋流器分選機理，以旋流器結構參數和工藝參數相結合為切入點進行了剖析。除上述問題外，很多現場還存在精煤產品夾帶細顆粒矸石、矸石帶中煤、介耗高、粗煤泥灰分高等問題，同樣，以重介質旋流器分選效果的影響因素為切入點，緊密結合自身工藝特點對每道工藝環節的效果做綜合分析去尋求突破口是解決上述問題的關鍵。