重介选煤工艺讲座【行业特制】.ppt

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1、重介选煤工艺讲座,编著于2010年首届选矿选煤网重介选煤培训班开班前,主讲：马富强,唐山实创选煤科技有限责任公司,1,行业内容,选煤的主要目的是：,除去原煤中的杂质，降低灰分和硫分，提高煤炭质量，适应用户的需要。 把煤炭分成不同质量、规格的产品，适应用户需要，以便有效合理地利用煤炭，节约用煤。 煤炭经过洗选，矸石可以就地废弃，可以减少无效运输，同时为综合利用煤矸石创造条件。 煤炭洗选可以除去大部分的灰分和50-79% 的黄铁矿硫，减少燃煤对大气的污染。它是洁净煤技术的前提。,2,行业内容,我国煤炭主要用户对质量的要求是：,冶金焦炭用煤。用于生产冶金焦炭的精煤灰分必须低于12.5%，硫分一般低于

2、1.5%。 化肥造气用煤。化肥造气对煤的品种、块度、灰熔融性、热稳定性、化学活性、粘结性、灰分、水分、硫分、挥发分、机械强度等均有特殊要求。 高炉喷吹用煤。高炉喷吹用煤一般用粒度小于 6mm 的末煤或粉煤，灰分小于12.5%，水分要尽量低，固定碳含量要高，硬度要相对小。 电厂用煤。不同设备的火力发电厂所燃用的煤种和质量规格也不同。层状锅炉用块煤，新的电厂均采用喷吹粉煤，宜供应加工后的粒度小于13mm 的末煤。 民用煤。民用煤应该用无烟块煤，或者用无烟末煤成型的煤球和蜂窝煤。为了减少大气污染，城市应逐步用煤气、天然气或液化气代替烧煤，同时应该采用集中供热。,3,行业内容,选煤方法种类很多，可概括

3、分为两大类：,干法选煤和湿法选煤。选煤过程在空气中进行的，叫做干法选煤。选煤过程在水、重液或悬浮液中进行的，叫做湿法选煤。选煤方法还可以分为重力选煤、浮游选煤和特殊选煤等。 重力选煤主要是依据煤和矸石的密度差别而实现煤与矸石分选的方法。煤的密度通常在1.2-1.8g/cm3 之间，而矸石的密度在1.8 g/cm3以上，在选煤机内借助重力把不同密度的煤和矸石分开。 重力选煤又可分为跳汰选、重介质选、溜槽选、斜槽选和摇床选等。 浮游选煤简称浮选，主要是依据煤和矸石表面润湿性的差别，分选细粒（小于 0.5mm）煤的选煤方法。 特殊选煤主要是利用煤与矸石的导电率、导磁率、摩擦系数、射线穿透能力等的不同

4、，把煤和矸石分开。它包括静电选、磁选、摩擦选、放射性同位选和 1 射线选等。此外，还有手选，即人工拣矸。它是根据块煤与矸石在颜色、光泽及外形上的差别由人工拣除。对煤与矸石硬度差别较大的块煤，可以采用滚筒碎选机进行选择性破碎，实现煤与矸石的分离。,4,行业内容,我国选煤厂中采用最广泛的选煤方法是跳汰选，其次是重介质选和浮选，其他方法均用得较少。选煤的主要产品是精煤，副产品有中煤、混煤、煤泥等。选后的矸石和尾煤为废弃物，由于它含有一些夹矸煤等可燃物，也可作制砖、烧水泥的原料，进行综合利用。 选煤厂是对煤进行分选，生产不同质量、规格产品的加工厂。按精煤使用的目的不同，选煤厂可分为炼焦煤选煤厂和动力煤

5、选煤厂。炼焦煤选煤厂的工艺过程比较复杂，生产的精煤灰分低、质量高，主要供给焦化厂生产焦炭。动力煤选煤厂的工艺过程一般比较简单，生产的精煤主要作为动力燃料，大部分动力煤选煤厂只选块煤，末煤和粉煤不入选。 按照选煤厂的位置及其与煤矿的关系，选煤厂可分为5种类型： （1）矿井选煤厂。厂址位于煤矿工业场地内，只选该矿所产毛煤或原煤的选煤厂。这里所说的毛煤是指煤矿生产出来未经任何加工处理（一般指手选）的煤；原煤则是从毛煤中选出规定粒度的矸石，包括黄铁矿等杂物以后的煤。 （2）群矿选煤厂。厂址位于某一煤矿的工业场地内，可同时选该矿及附近煤矿所产毛（原）煤的选煤厂。 （3）矿区选煤厂。在煤矿矿区范围内，厂址

6、设在单独的工业场地上，入选外来煤的选煤厂。 （4）中心选煤厂。厂址设在矿区范围外独立的工业场地上，人选外来煤的选煤厂。 （5）用户选煤厂。厂址设在用户（如焦化厂等）工业场地上的选煤厂。,5,行业内容,选煤厂的生产过程可以用工艺原则流程图,6,行业内容,选煤厂的生产过程可以用工艺设备流程图表示,7,行业内容,建设现代化选煤厂要有正确的设计思路,设计的源头原煤的煤质特性。煤质分析是否透彻，原煤特性把握是否准确，直接关系到设计的处方选煤工艺能否“对症”，能否切合入选原煤的实际特性。这是衡量一部设计好与坏，合理与否的重要标准。 设计的终端选后产品结构的定位。产品结构定位的目的是使选后产品能适销对路，能

7、够适应市场的多元化需求。在市场经济日趋发达的今天，这项工作的重要性就更加突出了。从道理上讲，产品结构本应是原煤经洗选加工之后产生的结果，而现在反而要提到选煤工艺设计之前来预先敲定，似乎有点矛盾，不合逻辑。其实不难理解。用辩证的观点看，产品既是分选的结果，也是选前应该预定的加工目标。所以在工艺设计之前，先通过对产品结构进行多方案比选、论证，找到洗选加工可能达到的最佳结果，预先锁定选后产品结构，以便使工艺设计做到有的放矢，目标明确。,8,行业内容,对现代化选煤厂不能简单地理解为一种固定的工艺模式,现代化的选煤厂应该具有兼收并蓄，多样化的工艺特点。对不同的选煤方法不能简单地用“先进”或“落后”去划分

8、，这样不科学，它们各有所长，只是适用条件和范围不同而已。现代化选煤厂最主要的特点是效率高，这首先应该体现在选煤工艺是否合理上，也就是说要体现在选煤工艺是否适合入选原煤的煤质特性，是否能实现用户所要求的产品结构上。 与选煤方法相关的因素是多方面的，它们包括：原煤粒度组成特性（含粒度组成）、密度特性（含可选性）；硫分构成及其赋存嵌布特性；产品结构（含市场需求）；分选效率；洗选加工费；相关的基建投资费用；综合经济效益等因素。所以选煤方法的确定必须作全面的技术经济多方案比选，择优选用，才是科学合理的思路。以前按照设计规范规定，基本上只根据可选性难易一个条件简单地划分选煤方法适用范围的做法不全面，目前我

9、国新的规范2006年已颁布。应按新规范执行。,9,行业内容,关于重介旋流器分选工艺,近十年来，随着我国自行研发的各种类型重介旋流器工艺技术的日趋成熟，以及澳大利亚先进的模块式重介选煤厂的引进，使重介旋流器分选工艺不论在简化工艺环节、降低工程造价，提高介质系统调控水平、易于操作管理方面，还是在减少介耗、电耗，降低生产成本方面都取得了长足的进步，技术日臻完善，备受业主青睐，在我国已被广泛采用。但是，目前在重介选煤工艺设计中常常围绕几个原则问题进行争论，成为当前选煤界和设计单位关注的热点。几个主要的热点问题如下： （1）关于重介旋流器有压入料和无压入料方式的选择。有压入料适用于煤泥含量少，原煤不易泥

10、化，建设场地较小的选煤厂；无压入料适用于原煤易泥化的选煤厂。 （2）关于两产品重介旋流器和三产品重介旋流器的选择。两产品重介旋流器适用于有预先排矸系统或中煤含量少且产品单一的选煤厂，现一般选用三产品重介旋流器建厂。 （3）关于大直径重介旋流器或小直径旋流器组的选择。为了适应国家节能减排的要求，选煤厂单系统处理能力不断提高，300-350t/h的1400/1000三产品重介旋流器已经投入使用，与选用双系统900/650 三产品重介旋流器相比节电10%以上，节省建设投资20%以上。原则上选大直径旋流器建厂。 （4）关于选前脱泥与不脱泥的选择。原煤中-0.5mm含量大于35%的情况下，建议选择选前脱

11、泥工艺。,10,行业内容,选煤厂工艺布置的发展趋势,近几年我国设计建成的新型主厂房，已经突破了传统厂房多层框架结构的格局，使工艺布置模式也发生了很大变化。厂房布置的发展趋势如下： （1）厂房从高层向低层发展，从多层框架向单层大厅式发展。在单层厂房大厅内，设备可以采用独立钢架支撑，也可以采用模块式结构支撑。 从厂房的土建结构看，全钢结构厂房肯定是今后的发展方向。钢结构厂房有很多优点，它不仅制作施工方便，施工工期短，抗震性能好，而且只要设计合理，造价可与钢筋混凝土结构相近。惟有维护费用偏高，是其不足之处。我们认为，若因工艺布置需要，也不必拘泥于一种全钢结构形式，完全可以采用局部钢筋混凝土框架与钢排

12、架单层厂房相结合的混合结构。总之结构应该服从工艺需要。 （2）设备大型化，作业环节单机化，全厂单系统化，至少要尽量减少工艺系统的数量，这是选煤厂工艺布置的发展方向。这种布置模式有很多优点：可减少中间分配转运环节，为降低厂房高度提供了有利条件，使单层厂房布置模式成为可能，从而也减少了厂房体积，降低了造价。厂房高度低，泵类和运输设备运转能耗就低，有利于降低生产成本。单系统和单机化为实现高度集中控制和高度自动化提供了便利条件，为减人提效奠定了基础。单系统和单机化使设备台数大大减少，为方便维修提供了有利条件。,11,行业内容,唐山实创选煤科技有限责任公司设计的山西浩源120万吨/年重介选煤厂剖面图,1

13、2,行业内容,重介质选煤的实质和优点,1、实质：重介质选煤是在密度介于净煤和矸石（或中煤）的重介质悬浮液中按照阿基米得原理进行分选的方法。然而这需要在一种人工制备的具有一定特性的介质中分选，因此，除了分选设备的设计以外，介质的制备和回收复用以及介质性质的稳定性是生产过程的关键。图4 是重介质选煤系统的示意图。首先要配制好具有要求密度的重介质，然后将准备好的入料以一定的速率与重介质一起或分别给入分选机，按（接近介质的）密度分选出轻产物和重产物，用在筛上喷水洗涤的方法从产品中脱除和回收带出的介质，常用磁选机回收并送回介质循环系统复用。在介质循环系统中配备有重介质特性测控系统。它能够以不同的方式保持

14、循环重介质特性的相对稳定。随着少量的介质被产品和磁选尾矿带走，制备好的新介质根据介质测控系统的信号人工或自动添加进系统，以保持数量平衡。,13,行业内容,14,行业内容,深入了解该分选过程的实质和特点，对于进行工艺研究、生产操作和管理都是重要的。选煤所用的重介质通常是由微细的高密度固体与水混合而成的非均相的重悬浮液。与真溶液不同，重悬浮液是由固液两相共同组成的复杂系统。因此，在分选过程中，煤粒在其中运动时，既受到分散介质（如水）的阻力，还受到分散相（如磁铁矿粉）颗粒的阻力。然而，实验证明，与在真溶液中相似，对于粒度粗并且与重介质密度差别大的颗粒，在悬浮液中运动（上浮或下沉）的阻力主要是惯性阻力

15、；而粒度小以及密度与重介质密度差别小的颗粒，在悬浮液中运动速度小，其运动阻力主要是粘性阻力。但是实验同时还表明，当煤粒粒度与加重剂粒度接近时，悬浮液中的加重剂颗粒对分选煤粒的机械作用变得很明显，这对细颗粒的运动（分选作用）有着重要的影响。为说明重介质选煤过程的实质，目前普遍被接受的、也比较符合实际的理论认为，当煤粒的粒度为加重质粒度的数十倍以上时，悬浮液可以看成是密度为两相平均密度的均相的液体，对在其中运动的煤粒的阻力和真溶液一样；但当两者的粒度接近时，则煤粒的运动应被看做是在干扰沉降条件下的运动。因此，在离心力场中，能被分选的煤粒直径将会受到干扰沉降等沉比的限制。一般认为，能被有效分选的粒度

16、下限只能达到大约为加重质最大粒度的 5 倍以上。,15,行业内容,上述理论在一般的情况下只适用于固液两相悬浮液中分散固相的体积浓度不超过30%的条件。如果超过这个极限，即便是对较粗的块煤，悬浮液也不能看做是均匀的液体。例如我们有时会发现在高密度（如1800g/cm3）分选的重力分选机中，在重介质表面会有较粗的矸石漂浮不下沉的现象。因为在使用磁性物含量不够高的磁铁矿粉配制高浓度的重介质时，固体的体积浓度可能会超过 30%，加上系统中积存较多的煤泥，悬浮液的性质就有别于均匀液体了。此外，一般选煤用的重介质属于不稳定的固液两相粗分散体系，静止时会发生沉降分层。为保持重介质悬浮液浓度（密度）的相对稳定

17、，使分选能够正常进行，分选机内需要有一定的扰动，或是机械的（如轻产物或重产物的排放装置），或循环介质流（上升流或水平流），都可达到此目的。但是所有这些扰动对各种密度和粒度的颗粒都会产生不同的影响，尤其是对细粒的密度接近重介质悬浮液的颗粒。采用磨得较细的磁铁矿粉或允许在重介质系统内存在适量的煤泥，会有助于重介质悬浮液的相对稳定，并能减轻扰动的影响。,16,行业内容,2、优点：在合适的条件下，重介质选煤能达到很高的分选精度，可以获得高的分选效率。图5是各种选煤方法分选精度的比较。重介质选煤的分选精度常用可能偏差E值衡量，一般来说它的数值越小，与其他选煤方法比较分选精度越高。,17,行业内容,重介质

18、分选是精度最高，即 E 值最小的分选方法，因此可以应用于难选和极难选煤的分选。分选精度高就意味着在相同产品质量条件下精煤的产率高。首先，它可以用于分选各种可选性和不同粒度的原煤。我国三产品重介质旋流器第一段最大的直径也已经达到1400mm，单台处理能力400t/h ,入料上限可达80mm，不需要使用复杂的双密度介质分选的重介质工艺。入选原煤可预先脱泥或不脱泥。若采用风力分级干法脱泥可减轻煤泥水处理量和降低精煤的综合水分。 用重介质分选排矸是另一种选择。有一些煤矿产出的原煤含矸量大，人工拣矸劳动强度大，可选择重介质块煤选矸。有些动力煤选去矸石以后就能够达到商品煤的质量要求，也可用重介选排矸。入选

19、粒度的下限取决于商品煤质量要求，但原煤用干法筛分时下限一般不低于 6mm。这种方法的优点是工艺简单，煤泥水处理量小，商品煤的水分低。重介质分选机可以采用静力分选机，也可以采用两产品大直径重介质旋流器。 重介质选煤的缺点是在生产系统中增加了一个介质系统。由此增添了一些生产过程的控制变量以及介质损失和设备磨损的问题，但是这些问题现在已经得到合理的解决。,18,行业内容,重介质选煤的基本原理,原煤是煤、夹矸煤、矸石等的混合物，其密度范围一般为 1.2-2.6g/L。把这种不同密度的混合物放人具有中间密度的重介质中，即可分出两种不同密度级的产品：即低于重介质密度的浮物和高于重介质密度的沉物。浮物浮于重

20、介质液面，沉物沉于分选槽的底部，通过机械或溢流将浮物和沉物分别排出，这就是重介质选煤。因此，这种选煤方法是根据阿基米德原理，即颗粒在重介质中所受的重力G0 等于颗粒的重力与同体积介质浮力之差，即：G0=V(-)g 式中: V-颗粒的体积,L。-颗粒的密度,kg/L。-重介质的密度,kg/L g-重力加速度,m/s2 从上式可以看出，颗粒在重介质中所受重力G0的大小，与颗粒体积V 和颗粒与介质间的密度差(-)成正比，颗粒在重介质中的垂直运动方向取决于颗粒密度与重介质的密度差值有关；这里有三种情况： （1）颗粒的密度大于重介质密度()时，颗粒的重力大于重介质的浮力，颗粒下沉； （2）颗粒的密度等于

21、重介质密度(=)时，颗粒的重力与重介质的浮力相等，颗粒可悬浮在重介质中的任意位置； （3）颗粒的密度小于重介质密度()时，颗粒的重力小于重介质的浮力，颗粒上浮。,19,行业内容,应当指出，阿基米德原理是用于均质介质中，而重介质选煤用的介质普遍使用磁铁矿粉与水配制的重悬浮液，是不均质的两相体系，能否把悬浮液看成均质介质呢？这主要取决于加重质粒度与入选物料粒度的比值。一般来说，用于重介质选煤的加重质粒度较细（0.1mm），重介质分选机的入选物料粒度在 6mm以上，两种粒度的差值很大；因此具有与均质介质的密度相同的性质。实践证明，在重力场中用重介质分选粒度小于6mm（或 3mm）的粉煤时，分选效果较

22、差，分选 1mm以下的物料时；效果更差。这是因为颗粒的沉降速度与颗粒直径成正比，当粒度小于1mm时，沉降速度太小，以至于不能有效分选。为了降低分选下限，只有增加加速度。在离心力场中可使离心加速度比重力加速度大得多，从而大大强化对细粒难选煤的分选作用。例如，在重介旋流器内，当颗粒的旋转半径为100mm.、转数为400r/min时，颗粒在该离心力场中的移动速度比在重力场中自由沉降速度高178倍。因此，在重力场中得不到很好分选的细粒级物料，在离心力场中可取得满意的分选效果。重介质旋流器是目前最有效的末煤分选设备。,20,行业内容,重悬浮液,重悬浮液是用磨得很细的高密度的固体微粒与水配制成悬浮状态的两

23、相流体厂所用的固体微粒称为加重质，水称为加重剂。用磁铁矿粉作加重质具有密度适当，不泥化，容易回收等优点；所以，目前广泛应用于选煤工业中。 （1）悬浮液的密度：悬浮液密度是预先根据原料煤性质和产品品质要求，规定出分选密度，然后把悬浮液密度配制到这个规定值。分选过程中，当悬浮液密度超过这个规定值时，浮物灰分将超过要求的指标；而当悬浮液密度低于这个规定值时，则造成浮煤在沉物中损失量增大。因此，为了保证产品品质要求，必须保证悬浮液密度稳定。在实际生产中，悬浮液密度测定可用密度计进行测定。目前，在选煤厂较为普遍采用的是双压差密度计，并配有自动控制装置对悬浮液密度进行自动控制。 （2）悬浮液的粘度：悬浮液

24、中质点的位移由于受分子间的吸引力，需要消耗若干能量。如果把这种吸引力看成是液体的内摩擦力。则由于液体的分子结构和分子量不同，其内摩擦力也不同。当液体流动时，其内部质点沿流层间的接触面相对运动而产生内摩擦力的性质，称为流体的粘度。所以粘性是流体的一个重要物理性质，以粘滞系数这个物理量来度量。粘滞系数又称动力粘度或粘度。粘度越大，液体流动时的阻力就越大。选煤用悬浮液的粘度取决于水的粘度与加重质所引起的附加粘度，表现为液体与液体、固体与固体、液体与固体之间的内摩擦力。因此，悬浮液的粘度b 比水的粘度大，悬浮液流动时的阻力也就大。,21,行业内容,悬浮液的容积浓度是影响其粘度的主要因素之一。在一定的温

25、度和压力下，均质液体的粘度是一个常数，悬浮液的粘度b一般情况下是常数，与流体的流速梯度无关。但是，当悬浮液中固体的容积浓度过大是，固体粒子外面的水化膜彼此聚合成具有一定机械强度的网状结构物并将大量的水充填在网状结构物的空腔中，这使悬浮液形成了结构化。结构化的悬浮液会使粘度显著增大，此时，悬浮液的粘度称为结构粘度，该粘度随悬浮液流速的减小而增大。根据试验，用磁铁矿粉配制的悬浮液中，加重质的容积浓度超过30%时，悬浮液才会产生结构化。 悬浮液中固体的容积浓度一定时，固体的粒度愈小、形状愈不规则，固体颗粒的数量就愈多，同体积固体物的总表面积愈大，因此，悬浮液的粘度也愈大。此外，悬浮液中若混有微细的泥

26、质物料，也将大大增加其粘度。 悬浮液粘度越大，物料在悬浮液中运动所受的阻力就越大，按密度分层越慢。尤其是结构化的悬浮液，对沉降末速小的细粒级煤分选很困难。,22,行业内容,（3）悬浮液的稳定性 悬浮液的粘度过大对分选固然不利，然而悬浮液也应当具有适当的粘度，从而防止其中的加重质下沉，有助于悬浮液密度的稳定。 悬浮液的稳定性是指悬浮液在分选设备中各点的密度在一定时间内保持不变的能力。生产实际中，悬浮液稳定性是指分选槽中各部位（沿分选槽长度和高度方向）悬浮液密度的差别。一般来说，分选槽内分选区长度方向各点的密度差别不大于0.02kg/L，就可认为悬浮液密度是稳定的。因为，这样的密度差别对分选过程没

27、有多大的影响。悬浮液的稳定性与加重质的粒度、密度以及悬浮液的容积浓度均有关；加重质的粒度愈小，密度愈低，悬浮液的容积浓度愈高，悬浮液密度愈稳定。对密度一定的悬浮液来说，加重质的粒度和密度则是影响悬浮液稳定性的主要因素。,23,行业内容,为了提高悬浮液的稳定性，采用细粒加重质并在用磁铁矿粉配制的悬浮液中掺入适量泥质物料（如煤泥）。因为，泥质物料密度低、粒度细，可大大提高悬浮液的稳定性。由于悬浮液的稳定性过高又会导致悬浮液粘度过大，对分选不利。因此，生产实际中除采用细粒磁铁矿粉和掺入泥质物料来提高悬浮液的静稳定性外，还采用复合液流的方式来提高悬浮液的动稳定性。所谓复合液流，就是在分选槽内引入水平一

28、上升液流、或水平一下降液流。复合液流不但易于提高悬浮液的稳定性；而且，若使用合理，还能提高分选效果和分选机的处理量。 (4) 加重质的性质,24,行业内容,重介质旋流器,(1) 构造 重介质旋流器与旋风除尘器、浓缩旋流器外形及内部结构相似，如图7所示，其主体由圆筒和圆锥两部分组成。圆筒内有隔板将圆筒分隔成两部分，即溢流收集室和分选室，隔板中间有孔，并装有溢流管；圆筒外有入料口和溢流口；圆锥底部有可替换的底流口。,25,行业内容,1溢流收集室和精煤出口；2-隔板；3-中心溢流管；4入料口；5圆柱体部分；6圆锥体部分；7可替换的底流口； 图7 两产品重介旋流器,26,行业内容,（2）分选过程,1）

29、内、外螺旋流的分选过程 原料煤和悬浮液的混合物以一定压力（0.04MPa）由入料口 ( 沿切线方向进入旋流器圆筒部分5 后，形成强大的旋流：在沿着旋流器内壁形成一个向下的外旋流；同时围绕旋流器轴心形成一个向上的内螺旋流，如图8所示。在内、外螺旋流的作用下，使煤与矸石分离。矸石随外螺旋流下降至底流口 7 排出，煤随内螺旋流通过溢流管3下部进入液流收集室并排出。 2）短路流对分选效果的影响 给入旋流器的矿浆，由于旋流器内部存在低压区，加之矿浆运动受阻，故有少部分矿浆沿隔板下部和溢流管外壁向下流动，然后进入溢流管从溢流口排出，这部分矿浆称为短路流。它未经分选因而降低了旋流器的数量效率，这也是这种旋流

30、器装设溢流管的原因，如图8所示。,27,行业内容,图8 旋流器内液流运动,28,行业内容,3）循环流的产生与消失 研究表明，循环流基本上位于旋流器圆筒部分的上部内壁与溢流管外壁之间，这可能 是由于溢流管口不足以容纳全部上升液流。随着循环流的向下运动，旋涡急剧减小，直至循环流全部消失。如图8所示。 4）空气柱的形成 煤与悬浮液的混合物以一定压力沿切向进入旋流器，当离心力足够大且中心管和底流口通畅，即可形成沿旋流器全长的中央空气柱，如图8所示。空气柱的直径约为溢流管直径的0.5-0.8 倍，它也与旋流器直径和底流口直径有关，它随着溢流管和底流管直径的变化而变化。当空气柱附近的液体旋转速度受到阻挡时

31、，空气柱直径就会减小或消失。 形成空气柱是螺旋流稳定的标志，因此，要有足够的给料速度和压力以保持其稳定。 5) 物料在离心力场中的分层规律 在离心力场中，物料的分层规律与在重力场中相似。在离心力场中物料所受的离心力为：F1=V2/r 悬浮液给物料的向心力为：F2=Vv2/r 物料在悬浮液中所受的离心力为：F= F1 - F2 当物料的切线速度与悬浮液的切线速度v相同时，则：F= F1 - F2=V(-) v2/r 式中：V-颗粒的体积,L。-颗粒的密度,kg/L。-重介质的密度,kg/L。 v-物料和悬浮液在旋转半径r处的切向速度，cm/s。r-物料的旋转半径，cm。 由上式可知，当物料的密度

32、大于悬浮液的密度时，F为正值。物料在悬浮液中做离心运动，并甩向外层；反之，物料密度低于悬浮液的密度，F为负值，物体将在悬浮液中做向心运动，并集中在内层。也就是说，物料将在悬浮液中按密度分层。注意，离心力F与旋流器半径r成反比，在切向速度相同的情况下旋流器直径越大，离心力越小，因此大直径旋流器需要大的入料速度。,29,行业内容,6)悬浮液在旋流器内密度分布,图9 重介质旋流器中悬浮液的密度分布图,30,行业内容,在重介质旋流器内，由于离心力的作用，悬浮液在沿旋流器轴心到边缘的方向上逐渐分层，这种现象称为悬浮液的浓缩。悬浮液因浓缩造成旋流器内悬浮液的密度分布不均匀。图 9 为直径75mm旋流器中悬

33、浮液密度的分布情况。从图中可以看出，由旋流器轴心向外随半径r 的加大，悬浮液密度增加；半径相同处，由上到下，悬浮液的密度增加；越接近旋流器壁，越接近底流口，悬浮液的密度越高。由于浓缩作用，底流比溢流密度高得多，实际分选密度也比悬浮液密度高。此外，加重质的粒度越粗、密度越高，旋流器的离心力越大、锥角越大、底流口越小、悬浮液的浓缩越显著。应该指出，悬浮液的浓缩作用形成旋流器底流与溢流的介质密度和粒度有较大的差异，在一定程度上决定煤的分选密度（与原配悬浮液密度不同）。因而过分的浓缩作用对分选是不利的，所以锥角一般为 15-20。旋流器的锥角是指其圆锥部分的轴截面内两条母线的夹角。,31,行业内容,(

34、2) 旋流器的结构参数对工作效果的影响,1）圆筒部分的长度 旋流器的直径和锥角确定后，旋流器的容积和长度主要决定于圆筒部分的长度。当圆筒部分增长时，旋流器的容积和长度都增加。因此，入选物料在旋流器中的停留时间增长，实际分选密度提高。但圆筒部分太长，会使精煤质量变坏；反之圆筒部分过短，会引起圆筒部分的介质流不稳，实际分选密度降低，使部分精煤损失到尾煤中。对于两产品旋流器一般长径比为0.8，三产品旋流器的一段长径比为2.5-3。 2）锥角的大小 增大锥角将使悬浮液的浓缩作用增强，分离密度增大，悬浮液的密度分布更不均匀，分选效果降低。故一般重介质旋流器的锥角并不大，约在15-20之间，选煤用重介质旋

35、流器的锥角一般为20。 3）溢流口直径 增大溢流口直径可使“分离锥面”向外扩大，增大分离密度；溢流口过大时会造成圆筒部分液流速度过大，影响液流的稳定。虽然精煤产量增加，但质量降低。因此应根据入选煤的性质而定，易选煤溢流口直径应大些。一般情况可取（0.3-0.5）D （ D 为旋流器直径）。,32,行业内容,4）底流口的直径 缩小底流口直径同样会使“分离锥面”向外扩大，使分离密度增大，底流口过小时会造成颗粒在底流口挤压，使矸石易混入精煤中，严重时引起底流口堵塞。而底流口过大时，会引起精煤损失。一般底流口直径为（0.2-0.3）D。 5）锥比 底流口与溢流口直径之比称锥比。改变锥比的大小可以调节分

36、选密度或轻、重产物的产率。因为，锥比直接影响悬浮液在旋流器中轴向速度和密度的分布。锥比的选择与旋流器的直径、入选煤性质、介质性质等因素有关。当旋流器直径较小，原料煤可选性较难时，锥比应小一点；反之锥比可大点。加重质的粒度较粗时，锥比可大些。锥比一般为0.6-0.8 为宜。 6）入料口直径 当入料口过小时，入料粒度上限受限制，易发生堵塞现象；入料口过大时，旋流器切向速度减小（或相应增加入料压头以保证入料速度）。一般入料口当量直径在（0.2-0.3）D 范围内选取。旋流器的入料口，溢流口，底流口的直径比应该大致为 1:1.6:1.2。 7）溢流管插入深度 溢流管插入深度对分选有一定影响，根据我国圆

37、筒圆锥形重介质旋流器使用情况来看，插入深度在300-400mm, 范围为宜。 重介质旋流器的溢流口与底流口的直径可以在一定范围内调节，溢流管的长度也是可以调节的。但入料口直径一般是固定不变的，形状有多种多样，如圆形、方形、长方形。入料管一般是倾斜的，有的是抛物线形，有的是摆线形。总的要求应该考虑使矿浆按切线方向进入旋流器，阻力要小，且易于制造。,33,行业内容,(3)三产品重介旋流器,1）有压三产品重介旋流器：是由一个圆筒两产品旋流器与一个圆筒圆锥两产品旋流器串联而成，如图10所示， 原煤与重介悬浮液按1:（3-4）混合后由泵送入一段入介口，原煤在一段圆筒旋流器内完成精煤与中矸的分选。精煤从一

38、段中心溢流管排出，中矸进入二段圆筒圆锥旋流器完成中煤与 矸石分选。值得一提的是，原煤与重介悬浮液一同从旋流器筒壁进入，原煤随重介悬浮液一同沿外螺旋旋转同时作向下的轴向运动，在此运动中精煤汇集到旋流器中心随内螺旋上升悬浮液排出体外。 如果，原煤与重介悬浮液的比值小于1:3或入料压力过大，会出现中煤中带有细粒精煤的现象，适当调低压力、减少入煤量即可解决。,34,行业内容,图10 有压三产品重介旋流器,35,行业内容,2）无压三产品重介旋流器：,无压三产品重介旋流器与有压三产品重介旋流器的区别是重介悬浮液与原煤分别给入旋流器的入介口和原煤入口。原煤给在了向下运动的内螺旋上，中矸要从内螺旋运动到向上做

39、轴向运动的外螺旋而排入二段。如果，入介压力低或煤泥量大、原煤中有冻块，会出现精煤中夹带细粒矸石的现象。适当调高入介压力、提前润湿原煤可得到缓解。,图11 无压三产品重介旋流器,36,行业内容,3）三产品重介旋流器的结构参数,4) 三产品重介旋流器的处理量Q=2*D2；式中：Q-原煤量，t/h；D-一段旋流器径，dm悬浮液入介量Qx=0.39*3D4*H；式中：Qx-悬浮液入介量，m3/h D-一段旋流器内径，cmH-入介压力， mH2O 无压三产品重介旋流器煤水比应为1:（3.5-4），提高煤水比可提高分选效率，但代价是增加电耗、介耗和设备磨损。 5）平均可能偏差Epm与分选密度p的关系 两产

40、品重介旋流器：Epm=0.03p-0.015 三产品重介旋流器：一段Epm=0.045p-0.010;二段Epm=0.045p-0.015 EP值越小越好，当达到理想的分选状况时,EP值将为零。,37,行业内容,重介质旋流器选煤存在问题的探讨,影响介质损耗的因素有： 1）磁铁矿粉质量 2）重介悬浮液的粘度和固相体积浓度 3）悬浮液循环量的调整 4）弧形筛、脱介筛的脱介效果 5）脱介筛：影响脱介筛脱介效果的因素有：筛板材质、设备脱介能力。 6）分流量的调整. 分选后悬浮液中的加重质有一部分被产品带走，又有一部分在悬浮液净化回收过程中流失到磁选尾矿中损失掉。分流量的调整要渐进式，避免大开大关。 7

41、）磁选机的分选效率. 磁选机作为介质净化回收系统的一种把关设备，磁选效率的高低直接影响介质的损耗。磁选机效率一般在99%左右，仍有约1%的重介质进入磁选尾矿而流失。因此，需对磁选机的滚筒转速、磁偏角、矿浆通过量、入料浓度等进行必要的调整，提高磁选效率可到99.9%。允许矿浆的最大入料浓度为25%左右，当最佳入料浓度20%时，磁选效率最高。 8）磁铁矿粉添加方式. 9）严格控制从重介系统中向外排放介质 10）调整主洗旋流器结构参数实现低密度入介高密度分选,38,行业内容,2.不脱泥三产品重介旋流器分选工艺粗精煤泥灰分高的问题,国内设计的重介旋流器分选系统一般采用如图12所示的工艺回收粗精煤。 粗

42、精煤泥灰分高的原因：大直径三产品重介旋流器分选粒度下限高，如只能对0.3mm以上的原煤进行有效分选，进行0.2mm以上的回收，粗精煤泥灰分要高；即使分选下限足够低，遇到矸石易泥化的煤，因中矸不能打分流排出高灰细泥，高灰细泥会随精煤分流进入粗精煤泥回收系统污染粗精煤泥；无论浓缩旋流器、弧形筛、煤泥离心机、真空过滤机等均不能实现严格分级，致使脱水过程中高灰细泥污染粗精煤泥。 解决办法：在系统中增加三产品煤泥重介工艺。如图13所示。 该系统可有效解决大直径三产品重介旋流器分选粒度下限高的问题，可部分解决高灰细泥污染粗精煤泥的问题。同时，因精煤分流中30-40%的磁铁粉不经磁选机直接回了合介桶，可降低

43、介质消耗。,39,行业内容,图12 粗精煤泥回收示意图,40,行业内容,图13 三产品煤泥重介工艺示意图,41,行业内容,3、三产品重介旋流器参数调整问题,常常有用户给我打电话，问精煤带矸石了怎么办、中煤含精高、中煤含矸石怎么办、矸石含中煤等等问题，要解决这些问题，首先洗煤过程要使入洗煤量、密度、压力、磁性物含量基本稳定，循环水要清（50g/L）。 无压三产品重介旋流器因其设计问题，精煤中易带少于1%的矸石，如果大于1%应从以下几点入手解决：适当减小入介口过流面积（减小10%-15%），提高入介压力；在原煤入料润湿筒上增加布料锥，润湿管面积1800-2500mm2 （直径700-1200的旋流

44、器），方向应切线顺煤流，位置在润湿筒中部。以上措施仍不能解决，可考虑改细一段溢流管直径10%或长度减小80-120mm。 中煤含精高一般是二段溢流管粗了，中煤含矸高一般是二段底流口小或二段溢流管长了。 矸石含中煤多是因为二段底流口大造成的，底流口大小的调整应以不堵塞为原则，在不堵塞的情况下，矸石含中煤还多，应加长二段溢流管来解决。 有压三产品重介旋流器因其设计问题，易出现中煤含精高的问题，应适当降低压力加以解决。,42,行业内容,唐山实创选煤科技有限责任公司新技术简介,1、无压入料轻产物有压分选三产品重介旋流器 为了彻底解决无压三产品重介旋流器精煤含矸石的问题，唐山实创选煤科技有限责任公司得到

45、了国家科技部中小企业创新基金的资金支持， 在实验室试验的基础上。该项研究的中间试验品750/500 已经在山西选煤厂通过工业性试验，获得满意效果。 1200/850样机已安装在山西大同，即将投入调试。,43,行业内容,无压入料轻产物有压分选三产品重介旋流器,44,行业内容,2、煤泥分级分选旋流器,对于脱泥入洗工艺的重介厂和跳汰厂来说，粗煤泥分选一直是个难题。唐山实创选煤科技有限责任公司依据窄粒级分选效果优于宽粒级分选的基本原理，开发了煤泥分级分选旋流器。 它是由分级筒、分选旋流器和浓缩旋流器串联而成。该产品已在方山、清徐等厂投入应用，在原生煤泥灰分28-32%的情况下，精煤泥灰分10-12%

46、，中矸灰分40%左右。,45,行业内容,煤泥分级分选旋流器,46,行业内容,3、旋流、浮选分选机,提供一种重力分选与浮选为一体能够宽粒级分选，能耗低、分选效果好的分选设备。它由带有循环泵的入料筒1、预分选筒2、带有浓缩旋流器的粗粒可充气分选旋流器3、带有浓缩旋流器的细粒可充气分选旋流器4、静态浮选桶5和空气压缩机6组成。,XLFX1000旋流分选浮选机技术参数,47,行业内容,XLFX1000旋流分选浮选机,48,行业内容,4、大型脱介筛,其特点是：宽度达5200mm，长度4200mm。运转平稳噪音低，无故障运转时间长。配合聚氨酯筛板，除定期加注润滑油外可免维护运转一年以上。目前，已有10台在

47、运转。,ZKD5242脱介筛技术参数,49,行业内容,大型脱介筛ZKD5242,50,行业内容,5、节能型120万吨/年重介选煤厂设计,本设计的主要特点如下： 1、原煤准备（车间）系统：并入主厂房内。这样可节省一栋筛分楼和一条皮带输送机，并空出一片储煤场地，有效增加储煤量。 2、选煤系统（重介主厂房）：增加了煤泥重介系统，精煤部分稀介质和分流出的合格介质不直接进精煤磁选机磁选，而是直接进三产品煤泥重介系统，强化了精煤泥的回收，提高了精煤回收率，同时降低了介质消耗。据我们的体会，粗煤泥（0.5-0.2mm）经重介处理后，其灰分可从15-16%降至11-12%。 3、降低主厂房高度：该设计主要设备

48、布置在6米层高，有行车配合检修，便于操作和维修。同时电耗降低近800kW。 4、适当提高处理能力:考虑到入洗煤泥量的偏差较大，有必要将主选设备、脱介设备和煤泥水处理系统预留10-20%的富余量。这样，不管入洗煤质如何变化，保证该系统达产达标。,51,行业内容,52,行业内容,脱泥工艺,53,行业内容,120万吨/年重介选煤厂投资估算,54,行业内容,表9-1 主要技术经济指标,55,行业内容,续表9-1 主要技术经济指标,56,行业内容,感谢朋友们耐心聆听,欢迎关心选煤技术发展的朋友批评、指导。 唐山实创选煤科技有限责任公司 马富强 座机0315-2244479；传真0315-2245146；手机13903153229,57,行业内容,58,行业内容,59,行业内容,60,行业内容,61,行业内容,62,行业内容,63,行业内容,64,行业内容,65,行业内容,66,行业内容,