重介旋流器三大问题解析

影响重介旋流器分选效果的主要因素很多，根据调整方式可将各因素分为两大类。第一类是由设备本身所决定的、不易在生产过程中在线变动的结构参数，如溢流口直径、底流口直径、安装角度等；第二类是可以在生产过程中一定范围内调节的工艺参数，如悬浮液密度、入料压力等。通过以上因素调整的目的是为了得到满足指标要求的合格产品，但在重介质旋流器运行过程中，或多或少的都会出现一些指标不如意的地方，人们比较关注的几个问题有：精煤灰分如何保持稳定、中煤带精煤损失如何控制与调整、中煤中夹带矸石的量如何控制与调整、矸石中带中煤如何控制等等，遇到这些问题如何解决是各个现场十分关心的。

一、关键结构结构参数的影响

在实际生产中，结构参数对分选效果有显著影响，如中心溢流管的大小、长度直接影响着产品灰分，筒体长度直接影响着分选精度，底流口的大小影响着矸石灰分等等，因这些结构参数一旦确定，就很难在生产过程中在线调整，需要停产更换不同尺寸的备件，因此精确合理的设计加工这些结构参数对重介质旋流器选煤过程具有重大意义。

1、筒体长度的影响

广泛应用的旋流器技术中，其结构或为圆筒形或为圆筒圆锥形，对于对于任何一种结构来说，旋流器的容积主要取决于旋流器的圆柱尺寸，该尺寸决定了旋流器的处理量，也决定了旋流器的分选效率。因为合理的圆筒段长度是保证入选物料在旋流器内有足够的分选时间的重要参数。从圆柱圆锥形重介质旋流器的试验表明：当锥角固定时，圆柱长度在某一范围内的增长，能够提高被选物料的实际分选密度，选煤效果也得到改善，因为圆柱部分过短，会缩短分选时间，同时会造成液流的不稳定，使选煤效率降低。但是，圆柱部分过长时，会造成后续动力不足而使分选效果变坏。

2、溢流管的影响

溢流管是旋流器最重要的结构参数之一，它的直径、插入深度等直接影响着精煤、中煤等产品的质量。

（1）直径的影响

经过理论研究及大量的试验，溢流口直径过大或过小都会对分选效果产生不利的影响，在旋流器溢流口直径由小大到大的变化过程中，旋流器内同一位置处的轴向速度增大，零速包罗面的半径也增大，实际分离密度也增大，溢流口排出物料量也增加。但溢流口直径过大时，溢流产物灰分升高，质量变坏。反之，溢流产率降低，灰分降低，质量提高，但当直径过小时，会使部分轻产物进入底流，造成资源浪费，同时也会严重影响处理量。

（2）插入深度的影响

现场应用表明，改变溢流管长度，在一定范围内时，能合理改变切向速度，对溢流产物和分选精度有较大的影响，在溢流管由短到长的变化过程中，溢流管下端至锥体下部距离缩短，当溢流管长度超过直段筒体进入锥体时，溢流管外壁与锥体内壁空间集聚变小，促使被选物料的切向速度增大，实际分离密度也相应增大，从而使溢流产物产率及灰分都增加。反之，可降低溢流产物的产率和灰分减少。

3、底流口的影响

底流口是旋流器最重要的结构参数之一，其尺寸的大小，对分选密度、分选精度、数量效率影响较大，当底流口由小变大时，被选物料的实际分离密度由高到低，底流口排出重产物的密度也相应变小，此时溢流产物减少、密度降低。底流口尺寸有一定的范围要求，当直径过大时，难以保证旋流器内部压强，使分选精度下降，当底流口直径过小时，物料不能顺利排出，严重时造成旋流器底流口堵塞。另外，底流口直径的变化对旋流器处理量的影响很大，因此在选择底流口直径时，应该综合考虑入洗原煤的粒度组成、可选程度、产品要求等特性，同时还要考虑加重质的特性。

二、工艺参数的影响

在实际生产中，工艺参数的变化对分选效果有显著影响，如入料压力的大小直接影响分选精度，悬浮液密度的波动直接影响着产品灰分，悬浮液中煤泥含量的多少直接影响了悬浮液的黏度从而影响着分选效果等等，因此，精确合理的控制这些工艺参数对重介质旋流器选煤过程具有重大意义。

1、入料压力的影响

重介质旋流器内原煤分选的动力来源于入料压力，它是保证原煤在旋流器内得到有效分选的首要因素。入料压力与分选效果、处理能力等有密切的关系。入料压力越高，离心力就越大，一定程度上提高分选效果，特别是细粒级原煤的分选。但随着入料压力增高，悬浮液本身的浓缩作用也会增强，到一定程度时会造成悬浮液在旋流器内的密度梯度变的不均匀，会反过来降低分选效果，从这个因素分析，过度提高入料压力对分选是不利的，反之，入料压力过低，无法提供原煤分选的足够动力，分选也无法进行。

实验表明，如果加重质粒度较粗时，提高入料压力，将造成旋流器内溢流和底流悬浮液密度差增大，对分选也是很不利的。因此，旋流器调试运行时，其入料压力的选择应该考虑悬浮液的稳定性是否能与其相适应，有压给料和无压给料旋流器、两产品和三产品旋流器其入料压力的设计应该根据情况而定。

2、悬浮液密度的影响

实际生产中，悬浮液密度是根据产品灰分要求来确定的，当密度确定后，保持其稳定是保证分选质量的关键。经验表明，在低密度分选炼焦煤时，悬浮液密度的波动一般控制在±0.01g/cm3以内，在高密度分选时，悬浮液密度波动范围一般控制在±以内，而在分选极难选煤时，要求把波动范围控制在±±0.015g/cm3以内。因为，当重介质旋流器的结构、入料压力和其他工艺参数确定后，悬浮液密度波动超出一定范围，直接影响分选效果。因此，重介质选煤工艺中，悬浮液密度的控制是非常重要的。

3、合介中煤泥量的影响

悬浮液的稳定性直接关系到旋流器分选的质量和效率。由于加重质具有一定的粒度组成，因此悬浮液中保持一定的煤泥量，对增加悬浮液的稳定，提高分选效果是有益处的，但悬浮液中煤泥含量的过高，悬浮液的固体体积浓度也会增加，从而造成悬浮液黏度增加，影响了小粒级物料的分选效果，反之，则悬浮液稳定性变差，也会影响物料的分选。

从整体上来讲，选用粒度较粗的加重质，用增加悬浮液中煤泥含量的办法，虽然也能达到较好的效果，但与选用的细粒度的加重质相比，前者分选效果明显不如后者。而且选用较粗粒度加重质时，由于需要加入大量的煤泥来保证悬浮液的稳定性，给工艺系统的产品脱介、清洗带来很大的困难。严重时造成脱介筛跑水，加重质损失较大，给悬浮液的稳定造成困难。因此，在选用加重质时，宜采用较细的介质。然而，加重质量粒度过细，也会给加重质的净化回收带来一定的困难。因此，在采用特细加重质时，同时也要考虑设计与其相应的加重质回收工艺与设备。

三、分选过程中常见问题及对策

目前，在我国选煤厂实际运行过程中，或多或少仍存在一些问题，例如：系统运行过程中，基本还停留在“精煤灰分高了，降点密度；灰分低了，提高点密度”的阶段，具体针对精煤灰分高了，是悬浮液密度高的原因还是精煤受重产物污染的原因，精煤中重产物的错配物含量保持多少合适等问题没有相关具体的认识；针对中煤带煤损失高的问题找不出原因；分流的利用很多是系统刚启动时合格介质密度偏低，通过打分流来提高悬浮液密度，至于分流的真正作用及影响到的分选核心点是什么理解不到位等等。基于以上的种种操作手段，造成目前选煤厂运行过程中，实际分选精煤灰分波动性大、平均灰分低于理想灰分，中煤带煤损失高等现象，给选煤厂带来了巨大的经济损失。当出现上述问题时应如何解决呢，笔者以为应该根据分选指标的情况，通过采样分析找根源。结合上述分析的结构参数及工艺参数对分选效果影响，以中煤带精煤损失高、中煤中夹矸石量大为例来做一下具体分析。

1、中煤带精煤损失高的现象

中煤带精煤损失高是很多选煤厂头疼的问题，它严重影响着选煤厂的经济效益，众多选煤厂为降低中煤带精煤损失，想尽一切办法调整优化重介质旋流器的结构参数，但有时收效甚微，笔者以为，中煤带精煤损失高的原因是多方面的应该从重介质旋流器分选机理方面入手，结合影响旋流器分选效果的影响因素，从以下几方面入手：①一段中心溢流管偏小，重介质旋流器的结构参数是根据入洗煤质来确定的，当精煤回收率高于设计时的数值时，中心管直径就表现为偏小，运行时造成精煤无法及时排出而被挤压至二段旋流器，从而造成中煤带精煤损失高；②合格介质密度偏低，合格介质密度的高低是根据精煤灰分的要求来设定的，当密度偏低时就无法达到理论的分选密度，这样不仅容易造成精煤损失，同时实际洗选的精煤灰分也偏低；③入介压力偏低，入介压力是旋流器分选的直接动力，入介压力偏低时，旋流器内的物料无法得到充分的分选，此时精煤中易夹带细颗粒的重产物，从而影响精煤灰分，为保证精煤灰分从而会降低合格介质密度，造成保精煤而损失精煤的恶性循环；④合格介质中煤泥含量偏大，介质悬浮液中煤泥含量的存在有助于悬浮液稳定，但含量偏大时，会造成悬浮液黏度偏高，从而影响旋流器中细颗粒物料的分选，分选精度变差，从而在保证精煤灰分的前提下易造成中煤带精煤损失高。

2、中煤中夹带矸石量大的现象

当前，众多选煤厂中，针对三产品重介质旋流器洗选工艺，一般是保证合格的精煤和纯净的矸石产品，而对中间产物的灰分等要求不严格，根据煤种的不同，一般中煤中都会含有一定量的矸石，低者高者甚至到，随着市场对产品的要求越来越高，越来越多的选煤厂开始注意控制中煤中矸石的夹带量，以保证中煤产品的畅销，当出现中煤中夹带矸石量过大时，大多数选厂基本都是通过增大底流口直径来解决问题，但很难产生明显的效果，笔者以为，和中煤中带精煤损失一样，应该以结构参数和工艺参数相结合为切入点，来寻求合理的解决途径：①二段旋流器中心溢流管偏大，中心管偏大，分选密度升高，从而造成进入中煤中的矸石量增加；②底流口偏小，当底流口偏小时，首先会造成二段分选密度偏高，同时会造成矸石排出不畅，两者都可使部分矸石进入中煤产品中；③入介压力太高，当一段旋流器入介压力偏高时，虽然有利于一段旋流器的分选，但也会使进入二段旋流器的残余压力增大，一段和二段旋流器内的悬浮液浓缩效果都会增强，从而提高了二段旋流器的分选密度，造成部分矸石进入中煤产品；④磁铁矿粉偏粗，磁铁矿粉的粒度选用对原煤分选也会产生很重要的影响，当选用较粗级磁铁矿粉时，一定入介压力下，有更强的浓缩效果，因此，二段旋流器更容易获得较高的分选密度，从而使部分矸石进入中煤；⑤悬浮液中煤泥含量偏低，煤泥含量偏低，会使悬浮液的黏度下降，从而产生更强的浓缩效果，使二段旋流器分选密度提高。

四、结论

重介质旋流器属于工艺性产品，影响其分选效果的因素众多，每个因素都不是单一存在的，在进行产品设计和应用时，合理把握各因素的合理区间，使各参数之间相互协调，是保证产品质量及现场高效应用的基础。

文中以中煤带精煤损失高、中煤带矸石量大为例，结合重介质旋流器分选机理，以旋流器结构参数和工艺参数相结合为切入点进行了剖析。除上述问题外，很多现场还存在精煤产品夹带细颗粒矸石、矸石带中煤、介耗高、粗煤泥灰分高等问题，同样，以重介质旋流器分选效果的影响因素为切入点，紧密结合自身工艺特点对每道工艺环节的效果做综合分析去寻求突破口是解决上述问题的关键。