如果小看了介质系统这4种设备的选型,是要付出代价的!

一、介质浓缩设备

有一些介质回收流程,稀介质在进入磁选机前,先经浓缩,以便达到磁选机要求的入料浓度,提高磁选机的工作效率;还有一些流程,稀介质用分级旋流器分级,旋流器底流去磁选,旋流器溢流和磁选机精矿进浓缩设备,以减少细粒磁铁矿的损失。介质浓缩设备有耙式浓缩机、磁力脱水槽和旋流器等。

(1)耙式浓缩机适用于浓缩细粒磁性和非磁性稀介质。

(2)磁力脱水槽适用于浓缩粗粒度的磁性稀悬浮液。由于磁力作用,磁力脱水槽对磁性介质浓缩时其单位负荷较高。但因结构原因,磁力脱水槽不能制造得过大,其直径不超过2-3m,故单台处理能力低于耙式浓缩机,需用台数较多,一般大、中型选煤厂不采用。

(3)旋流器既有分级作用,又有浓缩作用,只要选型、结构参数及操作适当,可得到浓度较高的浓缩产物,所以适用于稀介质浓缩回收系统。

介质浓缩设备的生产能力均按单位负荷定额计算。耙式浓缩机单位负荷取q=1.2-2.0t/(㎡·h),磁力脱水槽取q=35-40m³/(㎡·h)。所需设备台数参照摇床选型。旋流器的单台生产能力也可直接查有关产品目录。

需要说明的是,目前设计的介质流程中,若无特殊需要已很少设置介质浓缩作业环节,所以也很少选用介质浓缩设备。

二、介质桶

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。介质桶除具有转送、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。

在正常运转条件下,介质桶中的液位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,重介质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,应不小于重介质分选机和管路系统中工作悬浮液的体积。

下面介绍几种合格介质桶应用实例,借以说明合格介质桶容积计算方法仍有许多需要进一步深入探讨的地方(仅供参考)。

【实例】引进的澳大利亚模块化重介质选煤厂的合格介质桶、稀介质桶的有效容积都很小,据了解13-20m³不等,但生产运行都正常。这说明传统的介质桶有效容积偏大,计算方法值得进一步探讨。

【实例】离柳矿区xx选煤厂设计,在利用式V=(V1+V2+V3+V4)k计算合格介质桶的有效容积时,作了减小合格介质桶的有效容积的探讨和尝试。

需要特别说明的是,正常生产时合格介质桶内悬浮液达到允许的高液位时的体积数不是按上式要求的达到允许的高液位时的体积数计算,而是按允许的低液位(一般应不低于合格介质泵要求的入料压头,多取距介质桶底高1.0-1.5m)的体积数计算。计算结果,合格介质桶的有效容积约为20m³,比传统合格介质桶的容积小得多。考虑到生产实际波动情况,乘以1.3系数后,设计合格介质桶的体积取26m³。生产实践证明是可行的,取得了良好正常的运行效果。

分析原因如下:

(1)重介质分选系统在开车前,因上次停车时,分选设备、输送介质管道、溜槽的悬浮液量和从稀介质回收的浓介质,已全部退回合格介质桶。开车前还要加够一个生产班所需的补充介质,故在开车前介质桶一般处于高液位。

(2)在开车后正常生产时,因介质桶内的大部分悬浮液量已被介质泵输送出去,桶内液位一般都低于高液位。随着开车时间的推移,介质桶的液位将逐渐降低至允许的低液位。

所以上式中,停止生产时从稀介质回收系统可能进入的悬浮液量的体积量,除考虑停车后从稀介质回收系统可能进入的浓介质量外,还应将一个生产班所需的朴充介质体积量包括进去。这样,正常生产时合格介质桶内悬浮液达到允许的高液位时的体积数按允许的低液位考虑体积量就比较合理了。系数的取值也应因地制宜确定。

上述计算合格介质桶有效容积的新思路仅供参考。

同时,为使介质桶内悬浮液的密度均匀稳定,开车前需要将介质桶内的悬浮液进行搅拌,一般采用在介质桶的锥体下部介质泵入料管靠近介质桶处开设2-4条直径为25mm的风管,一般悬浮液搅拌风压为100-400kPa(1-4kg/c㎡);搅拌风量每吨悬浮液为0.1-0.2m³/min,一般取0.16 m³/min。

三、混合桶

有压入料重介质旋流器采用泵直接给料,即将煤和介质一起送进混合桶,经泵输入旋流器。这种给料方式的关键是混合桶和泵的选择。我国曾借鉴美国混合桶的结构,如下图所示。

混合桶是由外锥形桶和中心给料管两部分组成。来自弧形筛、脱介筛的合格介质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。

混合桶的计算按下列步骤进行。

由上述方法可以看出,确定泵的扬程和确定混合桶的容积是交错进行的,先根据总处理量确定扬程或容积两个参数之中的一个参数,然后再计算另一参数。选择个数时应考虑与旋流器配套布置的问题。

近年引进澳大利亚的模块化重介质选煤厂所采用的混合桶结构十分简单,容积很小。经生产实践证明实用有效,值得借鉴。

四、合格介质泵

合格介质泵的选型十分重要,它是重介质旋流器工作条件的重要组成部分,重介质旋流器分选所必需的循环介质量和工作压力,就是由合格介质泵负责提供的。所以,重介质旋流器分选效果的好坏与合格介质泵选型是否合理密切相关。

(一)无压入料重介质旋流器的合格介质泵选型

无压入料重介质旋流器所需重悬浮液循环量大,进入旋流器的重悬浮液与入选煤量的比值一般为5:1,有的高达6:1。旋流器要求重悬浮液入口压力高,动力消耗大,按照传统的经验,重介质旋流器的重悬浮液入口压力一般为:

式中P—悬浮液入口压力,MPa;

ρi—重悬浮液密度,kg/m³;

Di—三产品重介质旋流器第一段旋流器直径,m。

例如:当第一段旋流器直径为1.2m,重悬浮液密度ρ=1450kg/m³时,要求悬浮液的入口压力应为0.157-0.209 MPa。

但有些选煤厂,重悬浮液的入口压力值需提高0.25MPa以上才能保证正常分选。一般规律是入选物料越细,需要压力越高,选择泵的时候要充分注意入选物料的粒度组成。

下面仅以Φ1200/850mm无压入料三产品重介质旋流器所配套的合格介质泵为例,具体说明在不同情况下合格介质泵选型应该注意的问题。

(1)首先确定Φ200/850 mm无压入料三产品重介质旋流器合理的工作参数:循环悬浮液量Q=1300-1600m³/h,工作压力P=0.16-0.18MPa。

(2)其次要确定合格介质泵是否配置调速装置,常用的调速装置有变频调速器和液力偶合器两种。

①在设置调速装置的情况下合格介质泵的选型。为了使重介质旋流器适应煤质的波动变化,始终保持在最佳工艺参数条件下进行分选,往往要求合格介质泵的工作参数也能随时跟进重介质旋流器工艺参数设定值的变化。最好的办法就是为合格介质泵加设调速装置。由于调速装置只能在泵的已选定工作参数的条件下,通过降低泵的额定转速,达到减少流量,降低压头的目的。所以在设置调速装置的情况下,合格介质栗的流量、扬程等参数要选得大一些,以便为合理下调有关参数留下余地。在这种条件下,泵的流量宜取大值,即1600m³/h;泵的扬程在扣除布置几何高差和管道损失后,剩余压头(即重介质旋流器的入料压头,或称工作压头)宜高于0.18MPa,高出2-4m水柱为宜。

②在不设调速装置的情况下合格介质泵的选型。鉴于变频调速器等调速装置设备价格不菲,特别是大型泵类配套的大功率高压电动机所需的变频调速器价格更贵(多在百万元以上),有的项目为了节省投资,往往不采用调速装置。在这种条件下合格介质泵的选型需格外慎重。泵的流量、扬程选小了不行,选大了则更麻烦,有关参数必须选得十分合适,这是旋流器分选成功的关键。这时,泵的流量不宜大于1500 m³/h;泵的扬程在扣除布置几何高差和管道损失后,剩余压头(即重介质旋流器的入料压头)宜略高于0.18MPa,高出1-2m水柱为宜。以便在合格介质泵出料管上设置小回流管,为实现简易调压留下点余地。

(二)有压入料重介质旋流器混料介质泵的选型

在这种条件下,混料介质泵输送的是入选原煤与合格介质的混合物料,必须考虑泵的叶轮通道尺寸应能满足输送物料最大粒度的通过问题。在设计中不乏混料介质泵选型不当的实例教训。

【实例】陕西榆神矿区某矿选煤厂(4.00Mt/a),采用预脱泥有压入料三产品重介质旋流器(1450/1200型)分选工艺,入选原煤粒度上限为80mm。因混料介质泵选型时仍按一般合格介质泵选型,未考虑泵的叶轮通道尺寸能否满足输送物料最大粒度80mm的问题。叶轮通道尺寸不足100mm,泵经常被物料卡住,无法正常生产。结果只好另选16/14型沃曼泵(叶轮通道尺寸235mm)作为混料介质泵进行更换,问题才得以解决。

(编辑:齐曼)

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