【委员视角】关于螺旋分选机，这篇文章介绍得很到位 / 四六文摘

编者按

煤炭工业技术委员会作为行业最具权威的参谋咨询机构，聚集了全行业一流的科技专家和学科带头人，得到了原煤炭部、煤炭局历任领导的高度重视，在煤炭工业改革发展中发挥了重要作用，是推动行业科技进步的智囊团，是行业人才培养的摇篮，是推动煤炭工业创新发展的重要驱动力。

第三届煤炭工业技术委员会选煤专家委员会由37位委员组成，他们对选煤都有专业的技术眼光、先进的实践方案和优化的解决措施。作为选煤行业第一自媒体品牌，“五六选煤”之前陆续发布了部分委员的精彩观点，受到了选煤同仁的肯定和好评。为了促进选煤技术交流，“五六选煤”特开辟【委员视角】栏目，继续选取部分委员的精彩观点予以发布，请大家持续关注。

本文作者吕文舵系滨海金地矿业工程技术（北京）公司董事长。介绍了螺旋分选机的工作原理、使用特性及常规螺旋分选机系统的工艺流程,分析了螺旋分选机系统对选煤厂的原煤准备系统、重介系统和煤泥水系统的影响,给出了适合用螺旋分选机分选的原煤特性以及在适宜的条件下,螺旋分选机系统对提高选煤厂运行质量,增加经济效益的作用。

螺旋分选机是一种依靠液流特性,在重力和离心力的作用下实现不同密度矿物分离的分选设备。自上世纪90年代初螺旋分选机开始应用于选煤业,用于分选3～0.15mm级粗煤泥。在美国和澳大利亚等产煤国,螺旋分选机已得到普遍应用。近几年,螺旋分选机在我国选煤厂得到成功应用。

1、工作原理与特性

入料自螺旋分选机上端给入,沿螺旋槽向下作回转运动。液流在螺旋槽内的运动过程中,沿槽的内侧至外侧,水层的厚度逐渐增大,矸石等重矿物颗粒逐渐移入下层,煤等轻矿物浮于液流上层,形成了以重产物为主的下部流动层和以轻产物为主的上部流动层。颗粒群实现分层后,由于重产物位于下层,与槽体接触,又受到上层液流的压力,运动阻力加大,与轻产物形成一个速度差。轻产物受螺旋液流的作用向槽的外缘运动,重产物在重力、流体动压力、摩擦力和惯性离心力的作用下向槽的内缘运动,中间密度物料则占据槽的中间带。在螺旋分选机底部,轻、重产物分别由不同的产品溜槽收集,从而实现轻、重产物的分离。

为节省空间,在工业化应用时,往往将二个或三个螺旋分选槽叠放在一起。以南非生产的OUTOKUMPU螺旋分选机为例,一台螺旋分选机通常是由三个螺旋分选槽叠放在一起组成,底部可出精煤、中煤、矸石三种产品。4～10台分选机共用一个入料分配箱、精煤溜槽、中煤溜槽或矸石溜槽。螺旋分选机适宜的入料灰分为20%～40%,入料粒度3～0.1mm,浓度15%～35%。单台设备矿浆处理量为21～34m3/h,固体处理量为6～14t/h。

2、典型的螺旋分选机工艺流程

典型的螺旋分选机工艺流程如图1所示。

原煤脱泥筛的筛孔尺寸为3～0.5mm,通常为2mm或1mm。筛下水经分级旋流器处理,分为<0.15mm的细煤泥和>0.15mm的粗煤泥。粗煤泥入螺旋分选机分选,矸石常用高频筛脱水,精煤由弧形筛和离心机脱水。

3、螺旋分选机系统对其他工艺环节的影响

3.1对原煤准备系统的影响

如果没有螺旋分选机系统,为了减少煤泥水量,脱泥筛的筛孔尺寸通常为0.5mm。假设筛条宽1.6mm,则筛孔尺寸为0.5mm的筛板开孔率为:

γ=0.5/（1.6+0.5）=23.8%。

筛孔尺寸为1mm的筛板开孔率为:

γ=1/（1.6+1）=38.4%。

由上可知,筛孔尺寸为1mm的筛板其开孔率为0.5mm筛板的1.6倍。因此对于同等厂型的选煤厂,不设螺旋分选系统时,必须增加脱泥筛的配置台数。

此外,与1.0mm筛孔的脱泥筛相比,0.5mm筛孔的脱泥筛筛板易堵塞,造成煤泥水外溢,系统不正常。同时,还要严格控制筛孔磨损,否则将增加煤泥水系统的负荷,如浮选跑粗,浓缩机入料增多,导致压耙事故等,因此需频繁更换筛板。

增设螺旋分选系统,脱泥筛的筛孔尺寸为2mm或1mm,上述问题可以减轻或从根本上得到解决。

3.2对重介分选系统的影响

如果不设螺旋分选系统,重介分选系统的入料粒度下限通常为0.5mm,进入重介系统的煤泥量增多,合格介质中煤泥量相应增大。为防止因煤泥聚集而影响实际分选密度,必须加大合格介质去稀介的分流量,从而加大磁选机的负荷,增大介耗。

重介系统的煤泥含量增多时,脱介筛的处理能力下降,脱介效果变差,被产品带走的介质量增加。另外,需要增加脱介筛的喷水量,从而使稀介量增加,磁选机负荷增大。此类问题只能靠增加脱介筛和磁选机台数来解决。

另外,悬浮液密度随煤泥量的变化而变化,致使重介系统生产不稳定,分选效果差,产品质量得不到保证。

增设螺旋分选系统可使重介分选系统的入料粒度下限提高到2mm或1mm,与入料粒度下限为0.5mm的重介系统相比其分选精度要高,因此,精煤产率和全厂经济效益均会相应提高。

3.3对煤泥水系统的影响

如果不设螺旋分选系统,0.5mm～0的煤泥全部作为最终煤泥,煤泥水系统负荷大,运行费用高;若采用浮选,由于粒级太宽,粗粒级分选效果差,造成浮选跑粗。为了尽可能回收粗粒级精煤,必须增加药剂用量,其后果是细粒级产品灰分增高。同时,随筛板磨损,浮选入料中>0.5mm级粗颗粒一般要达到5%～15%,这部分物料几乎全部损失到浮选尾矿中,造成浮选尾矿灰分低,尾矿处理环节的负荷大。

采用螺旋分选系统时,由于螺旋分选机可以实现0.5～0.15mm物料的有效分选,只有<0.15mm级物料进入煤泥水系统,可有效缩小煤泥水系统的规模,降低浮选的入料粒度上限,杜绝浮选跑粗。

4、螺旋分选机的适用性

螺旋分选机的运行成本比重介旋流器和浮选机要低,但只适宜处理选易选煤和中等可选煤,分选密度要求为1.5～2.1kg/L。

对于大多数地区的原煤特性而言,普遍存在以下规律:

(1)随粒度的减少,中间密度物含量逐渐减少。这是因为粒度越小,煤与矸石解离得越好,中间密度物含量越少,煤的可选性越好。

(2)<1.4kg/L密度级的原煤灰分随粒度的减小而减少,其占本级的产率随粒度的减小而增大。因此,在相同的分选密度下,细粒级精煤灰分低;而当要求精煤灰分相同时,细粒级原煤的分选密度要高。

(3)随粒度的减少,除<0.5mm粒级外,各粒级原煤的灰分逐渐降低。由上可知,2～0.15mm级原煤灰分通常较低,可选性为易选,要求分选密度为1.5～2.1kg/L,适宜采用螺旋分选机分选。

当2～0.15mm级原煤实施低密度分选时,螺旋分选机通常要与水介旋流器联合使用,方能达到降低分选密度的目的。

5、螺旋分选机的使用效果

目前,螺旋分选机工艺已应用到国内不同的动力煤和炼焦煤选煤厂中,并取得非常理想的效果。就绝大多数动力煤分选来说,由于最终产品的灰分比较高,相对应的分选密度也比较高,多在1.6kg/L以上,可选性好,非常适合螺旋分选机的分选条件,故这一工艺在动力煤分选中的应用得到普遍认同。但对炼焦煤而言,普遍认为不适合采用螺旋分选机工艺,但事实上,可否采用这一工艺不是按动力煤还是炼焦煤来区分,而是要看分选密度是否满足螺旋分选机的工艺条件。