聊聊重介选煤的那些事儿
导读
重介质分选是精度最高，即E值最小的分选方法，因此可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，所以在现场得到了普遍推广。为了更好地发挥重介选煤的优势，咱们就聊聊重介。
一、三产品重介旋流器
1、有压三产品重介旋流器
它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，会出现中煤带有细粒精煤的现象，适当调低压力、减少入煤量即可解决。
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，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。
二、旋流器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）。
4、底流口直径
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，根据我国圆筒圆锥型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。
三、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相流体。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，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μ这个物理量来度量。μ粘滞系数又称动力粘度或粘度。粘度μ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，悬浮液的粘度比水的粘度大，悬浮液流动时的阻力也就大。
悬浮液的容积浓度是影响其粘度的主要因素之一。在一定的温度和压力下，均质液体的粘度μ是一个常数，悬浮液的粘度一般情况下是常数，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时，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。
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。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。
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。
4、加重质的性质
磁铁矿粉Fe3O4，密度4.5-4.8，粒度0.028mm占80%（0.045占90%）以上，磁性物含量90%以上，水分小于10%。
四、相关问题探讨
1、影响介质损耗的因素
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。影响脱介筛脱介效果的因素有筛板材质、设备脱介能力。
5）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。
6）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。
7）磁铁矿粉添加方式。
8）严格控制从重介系统中向外排放介质。
9）调整主洗旋流器结构参数实现低密度入介高密度分选。
2、介质泵的选型
介质泵的选型除要满足流量、扬程的要求外，还要尽量选用低转速泵，以提高寿命。对于有压旋流器用泵，要特别注意其通过粒度的要求，一般选用三叶片的叶轮，单个流道尺寸80*120mm。
3、合格介质桶的选型
在重介质选煤厂中，需要使用介质桶容纳循环介质、稀介质和新介质。介质桶具有转送、配制介质作用外，还起到介质的缓冲作用，并具有搅拌功能，故介质桶应有足够的容积。介质桶有机械搅拌和压缩空气搅拌两种。在正常运转条件下，介质桶中的液位处在最高液位和最低液位之间波动。当停止生产或发生事故时，重介分选机及管路系统中的工作悬浮液应全部回到循环介质桶中，而不致发生溢满现象。因此，最高液位到溢流口的容积，应不小于重介分选机和管路系统中工作悬浮液的体积。
有压重介旋流器采用泵直接给料，这种给料方式工艺简单、布置紧凑，关键是混合桶和泵的选择。来自弧形筛、脱介筛的合格介质以及介质回收系统的介质，通过溜槽或管路分成两部分进入混合桶。一部分介质与煤一起进入装在混合桶内的中心管，且要求有一定的速度，使煤和介质混合，防止煤中轻密度物料停留在中心管液面上；另一部分介质送到中心管外。中心管内煤与介质的混合物与中心管外的介质一起由泵打入旋流器。
4、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
粗精煤泥灰分高的原因：
①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；
②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；
③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。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，可降低介质消耗。
5、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：
①适当减小入介口过流面积（减小10%-15%），提高入介压力；
②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的旋流器），方向应切线顺煤流，位置在润湿筒中部。
③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。
（编辑：六六）
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