发布时间 : 星期二 文章关于重介质选煤的几个问题 唐山郭德更新完毕开始阅读
保持重介质悬浮液的质量和稳定性对重介质分选至关重要。悬浮液在旋流器内的浓缩程度对分选效率影响很大，磁铁矿粉粒度较粗时会发生过分的浓缩。为保持重介质旋流器正常分选，要求其底流和溢流介质的密度差值不大于0.20~0.40g/cm。为保持良好的分选，介质的浓缩度愈小愈好，在实际生产中避免使用太粗的磁铁矿粉，并使循环介质中保持一定量的煤泥。稳定性差的重介质悬浮液,在旋流器内磁铁矿粉会贴向器壁而不能形成有效的分选密度层,往往不出精煤,或精煤量很少,绝大部分精煤损失到尾煤中。如果重悬浮液粘度过大,导致颗粒沉降阻力加大,也不能实现有效分选。要保持合适的重介质悬浮液的稳定性,应从两方面入手:一是使用磨细的磁铁矿粉,二是使重悬浮液中有一定量的煤泥。
重介质悬浮液的质量和稳定性与介质回收系统的效率有很大关系。例如，由于磁选机对粗粒的回收效率总是高于对细粒的回收效率，以及在介质中产生磁凝聚等因素，循环介质的粒度会渐渐变粗，特别是对只从精煤分流的流程，这种现象更显著。对介质起稳定作用和对煤(特别是细粒煤)的分选起重要作用的细粒(例如?10?m)含量逐渐减少。因此，磁选机的性能和介质回收再用流程的合理性十分重要。 2） 悬浮液密度的影响
在原煤质量稳定的前提下，保持循环介质密度的稳定非常重要。悬浮液密度波动范围越小越好。现代化的重介质选煤厂采用放射性同位素密度检测和控制系统，监控循环介质的磁性物含量和各介质桶的液位。密度计的测量精度应不低±0.005g/cm。一般在低密度分选炼焦煤时，悬浮浓密度波动范围应当控制在±0.025g/cm以内，如太原洗煤厂、临涣选煤厂的正常水平在±0.01g/cm。随着测控技术的不断发展，目前已经可以控制到±0.005g/cm。在高密度分选时，悬浮浓密度的控制误差可以稍大一些。
在实际生产中，设备的结构因素已经确定，因此主要通过调节合格介质悬浮液的密度来调节实际分选密度，控制产品质量。
在同一条件下，分选密度越高，旋流器的分选可能偏差值越大。因为悬浮液中固体含量越高，固体的体积浓度也越大，对细粒级物料的有效分选影响越大。对两产品重介质旋流器来说，可用经验公式表示： E3
3
3
33
?0.03??0.015
3
3
式中 E—分选可能偏差，g/cm；?—分选密度，g/cm。
此公式说明了同一重介质旋流器在同一工作条件下分选可能偏差与分选密度的关系。由于影响重介质旋流器的可能偏差值的因素较多，如旋流器的类型结构、入料压力、入选原煤粒度以及其它工艺参数等，所以上公式是不完善的。为此，又提出如下经验公式： E?(??0.014)?0.01?F1?F2
3
式中 F1—重介质旋流器的直径系数，见表4-1；F2—入选原煤粒度系数，见表4-2.
显然，公式仍然有片面性，还有很多因素尚未考虑，且适用范围只能在分选密度＜1.60g/cm。
表4-1 旋流器直径系数
旋流器直径，mm 系数,F1
表4-2 入选原煤粒度系数
原煤粒度，mm 系数,F2
美国麦克纳利公司早期还提出了另一经验公式：
6~0.5 1.2
13~0.5 1.1
30~0.5 1.0
38~0.5 0.9
50~0.5 0.8
250 0.92
350 0.98
500 1.00
600 1.04
700 1.08
E?f1?f2?(0.037??0.015)
式中：
f2=1.00（预测值），f2=1.10（保证值）；f1是与平均粒度有关的系数，见4-3.
表4-3 入选原煤平均粒度系数
平均粒度，mm ＜1 1.45
1~2 1.21
2~3 0.96
3~4 0.86
4~5 0.82
5~6 0.80
6~7 0.82
7~8 0.86
8~9 0.90
＞9 0.90
f1
磁铁矿粒度等)。
上述参数都与E值呈函数关系，当然，影响E值的因素还有入料压力和悬浮液的稳定性(如煤泥含量、3）悬浮液的粘度及煤泥量的影响
加重质（包括煤泥）的容积浓度对悬浮液粘度的影响比较明确。加重质的容积浓度不仅影响悬浮液的密度，而且影响粘度。悬浮液的粘度随容积浓度的增加而增加。在浓度较低时，粘度增加较为缓慢；当浓度超过某临界值?L时，粘度急剧增大。如图4-2所示。?L称为临界容积浓度。临界容积浓度因加重质的种类和性质而异，一般介于25％~30％之间。当悬浮液的容积浓度超过临界值时，矿粒在其中的沉降速度急剧降低，设备生产能力相应减小，分选效率变低。
图4-2 悬浮液粘度与容积浓度的关系
生产中悬浮液的流变性主要是通过调整悬浮液中的煤泥含量来控制的，通过调整煤泥含量调整容积浓度。所以需要对悬浮液中的煤泥含量和容积浓度进行计算。
悬浮液的粘度随着固体体积浓度的增大而上升，浓度超过40％时，悬浮液太稠不利于分选。但是当悬浮液固体浓度小于20％时，即使采用极细的磁铁矿粉，悬浮液的稳定性也不好。
对选煤来说，可以通过增加一定的煤泥量来提高稳定性。采用磁铁矿粉做加重质时，加重质的固体体积浓度一般在20％~40％之间。悬浮液中的磁铁矿和煤泥含量的参考指标见表4-4。可见，悬浮液密度越高、磁铁矿含量越大，所允许的煤泥含量就越低。由于旋流器中的离心力场可以破坏悬浮液的结构，所以重介质旋流器分选末煤时，悬浮液中的煤泥量可以比表中的值大1~2倍。悬浮液的固体体积浓度可以达到40％。
前苏联推荐的悬浮液中固相（磁铁矿粉及煤泥）的体积浓度不应超过32.5%，以确保悬浮液的粘度不超过7310-3Pa.s。
表4-4 悬浮液中固体含量（体积浓度为32.5%时）的允许极限 kg/m3
悬浮液密度 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10
洗选烟煤
磁铁矿粉（最低量） 煤泥（最高量） 355 505 645 795 945 1095 1245 ——
370 320 280 230 190 130 80 ——
洗选无烟煤
磁铁矿粉（最低量） 煤泥（最高量） —— —— 595 745 905 1065 1225 1375
—— —— 330 280 220 100 100 50
煤泥含量过多会破坏旋流器的分选过程，特别是三产品重介质旋流器。一定密度的悬浮液粘度随固相含量的提高而提高。当用煤泥代替磁铁矿粉时（煤泥密度比磁铁矿粉的密度低3倍），悬浮液粘度增加的幅度比用磁铁矿粉增加悬浮液密度时要显著的多。
当煤泥量较低时，密度为1.50g/cm的悬浮液会急剧浓缩，旋流器的底流的密度比工作悬浮液的高30％，溢流悬浮液的密度比工作悬浮液的低15％左右。而当煤泥量高于400kg/m时，底流和工作悬浮液的密度基本接近，悬浮液分层作用很弱。其原因是随着煤泥量的增加，悬浮液的流变粘度增大，旋流器内的切向速度梯度减弱。一般情况下对颗粒的运动影响不大，但是当浓度过高时，粘度对细颗粒运动有较大的影响。原苏联研究工作者的研究成果表明，在低密度分选时，适当增加煤泥量可以改善旋流器的分选效果，而且不同的粒度范围受煤泥量的影响不一样。研究与实践均表明，煤泥量对细颗粒的分选效果影响很大。当煤泥量过高(超过55％)，1~0.5mm部分的分选效果就变坏了。表中的结果也说明，随着粒度的降低，分选精度将恶化。因此，煤泥量应当控制在适当的范围(表4-5)。
表4-5 悬浮液中煤泥量对旋流器分选效果的影响
3
3
表4-6为我国的研究工作者对Ф500重介质旋流器进行工业性试验的结果。在低密度分选，所用加重质粉粒度较粗时，适当增加煤泥量可以改善分选效果；而当采用细加重质时，适当减少煤泥量，也能取得较好的分选效果。
表4-6 煤泥量和介质粒度对重介质旋流器分选效果的影响
悬浮液的粘度和结构化的形成均与加重质的比表面积有关，一切与比表面积有关的因素，如粒度、形状以及含泥量等均不同程度的影响悬浮液的视粘度。同样的容积浓度，加重质的粒度越细，其视粘度将越大，
悬浮液的稳定性也越好。实践中，重介质旋流器往往采用细一点的加重质，煤泥重介质旋流器需要采用微细介质。
在重介分选过程中，为了保持工作悬浮液性质的稳定，避免介质系统中的煤泥积聚，使重介悬浮液的粘度控制在合适的范围内，需将部分合格介质分流出来，确保介质始终在合适的粘度下运行。合理确定分流量，保持重介悬浮液性质的相对稳定直接关系到分选效率的高低和介质消耗及设备的配置。因此在重介流程计算中可能由于分流量计算不准确而导致整个流程计算不准，对设备选型、生产控制等产生不利影响，直接影响到整个选煤厂的设计和投产后生产效果。所以合理确定分流量十分重要。 （1）分流量的计算
以目前我国较先进的重介选煤流程为例来推导分流量的计算公式，其工艺流程见图3-5。此工艺流程简单，能用单一的低密度悬浮液一次分选出精煤、中煤、矸石。产品结构灵活、质量稳定。计算分流量可采用两种方法：一是依据悬浮液中进出煤泥量平衡的原则；二是依据循环悬浮液中煤泥平衡的原则。两方法实质上是统一的。
在确定分流量的计算时，以系统中“煤泥平衡”为中心，从原煤带入煤泥与排出煤泥相平衡和循环悬浮液中煤泥平衡两个角度得出的两个不同的公式都很准确、实际，为重介选煤工艺中分流量的确定提供了准确的计算方法。对选煤厂设计、选煤厂实际生产控制中分流量的确定提供了简单方便的途径。 4）磁性物含量
要达到较好的分选效果，磁性物含量就要达到规定值。只注意悬浮液密度而不注意悬浮液中磁性物含量的做法是极为片面的，因为有时会出现“假密度”。磁性物含量与悬浮液密度的对应关系见表4-7。由于各厂磁性物性质和煤泥性质有差别，此表仅作参考。
表4-7 磁性物含量与悬浮液密度的对应关系
密度，g/cm 磁性物含量，g/L
5）其他因素的影响 （1）旋流器的入料压力
重介质旋流器的入口压力应使旋流器内产生足够的离心力，使密度高于分选密度的重颗粒能进入底流。增加入口压力将增大旋流器内产生的离心力，提高细粒重产物在底流中的回收率，但是也增强了悬浮液在旋流器中的浓缩，同时由于入口压力增加，也加大了旋流器的矿浆通过量，一方面减小矿浆在旋流器内的停留时间，同时增大溢流排出量，导致实际分选密度略有提高。
增加入料压力可改善小粒级物料的分选效果。但是如果加重质粒度较粗时，提高入料压力，将造成旋流器内底流和溢流介质密度差加大，对分选是很不利的。因此，在提高旋流器的入料压力时，还应考虑悬浮液的稳定性是否能与其相适应。重介质旋流器的入料压力可根据旋流器的直径大小和入选物料性质来选定。
为改善细煤泥的分选效果，煤泥重介质旋流器的入料压力需要达到（40~50）D。三产品重介质旋流器二段的分选动力是一段余压，为了保证二段的入料压力，一段的入料压力要高一些，例如WTMC1000/710产品重介质旋流器的入料压力为0.12~0．15MPa，WTMCl200/850的入料压力为0.20~0.25Mpa。
当入料的末煤含量高时，为了改善细颗粒的分选效果，要适当加大入口压力，提高离心因数，但是入口压力的提高会加大设备管路的磨损，增加能量消耗。具体的压力应根据旋流器的结构、入料的性质及分选情况来综合考虑和调整。
清水试验结果表明,当旋流器的入口流速小于8m/s时,旋流器内空气柱呈现明显的圆台形,随着流速的增加,圆台两端的直径差逐渐减小;但是,当入口流速达到10m/s以上时,中心空气柱逐渐开始出现弯曲,到15m/s时,最大偏离点已接近旋流器的内壁.表征了稳定的组合螺旋涡已完全被破坏. 考虑到悬浮液在旋流器中实际形成的异重流,可以在一定程度上对螺旋涡起到稳定作用,实际设计时流速通常选在8～12m/s范围内.实际分选条件优化试验也进一步证明了这一点.
3
1.31 365
1.33 380
1.35 410
1.37 435
1.39 450
1.41 460
1.43 475