1、分级分选一体化旋流器的研制与应用贺炳伟1,赵 云1,李 雷1,闫宝宝1,赵 杰2(1.延安车村煤业(集团)有限责任公司,陕西 子长 717300;2.中煤科工集团唐山研究院有限公司,河北 唐山 063000)摘 要:针对分级旋流器和水介质旋流器存在的溢流跑粗、入料浓度低的问题,研制了一种可实现分级分选一体化的旋流器。通过禾草沟二号煤矿选煤厂、禾草沟煤业有限公司选煤厂工业性试验结果表明,分级分选一体化旋流器能够提高 2 个选煤厂的煤泥分级精度,强化粗煤泥分选作用。关键词:选煤厂;煤泥水;分级分选一体化旋流器;粗煤泥;效果中图分类号:TD941.5 文献标识码:A 文章编号:1005-8397(2
2、023)09-0027-04Development and application of integrated hydrocyclone for classification and separationHE Bing-wei1,ZHAO Yun1,LI Lei1,YAN Bao-bao1,ZHAO Jie2(1.Yanan Checun Coal Industry(Group)Co.,LTD.,Zichang,Shaanxi 717300,China;2.China Coal Science and Industry Group Tangshan Research Institute Co.
3、,Ltd.,Tangshan,Hebei 063000,China)Abstract:In order to solve the problems of coarse overflow and low feed concentration of traditional hydrocyclone,a kind of integrated hydrocyclone which can realize classification and separation was developed.The industrial test results of Hecaogou No.2 Coal prepar
4、ation plant and Hecaogou Coal Industry Co.,Ltd.show that the integrated hydrocyclone can improve the accuracy of coal slime water classification and strengthen the separation of coarse coal slime in two coal preparation plants.Keywords:coal preparation plant;coal slime water;integrated hydrocyclone
5、for classification and separation;coarse coal slime;effect收稿日期:2023-05-22 DOI:10.16200/ki.11-2627/td.2023.09.006作者简介:贺炳伟(1984),男,陕西榆林人,2004 年毕业于延安大学汉语言文学专业,文学学士,延安车村煤业(集团)有限责任公司党政办公室主任,工程师。引用格式:贺炳伟,赵 云,李 雷,等.分级分选一体化旋流器的研制与应用 J.煤炭加工与综合利用,2023(9):27-30.分级旋流器为选煤厂煤泥分级浓缩常用设备,为兼顾分级和浓缩效果,结构上通常为单段圆柱、圆锥筒体,实际
6、使用过程中锥段的存在易造成溢流低灰精煤跑粗现象1-5。水介质旋流器在结构上与分级旋流器类似,但锥段为大锥角(90),且多采用复锥型6-7,用于粗煤泥分选是利用入料煤泥水中的细颗粒在离心力场中通过大锥角形成的自生分选床层实现8-10,其入料煤泥水多为重介质选煤磁选机尾矿或水力选煤煤泥水,浓度通常不高,分选精度偏低,一般用于易选煤泥分选。针对分级旋流器和水介质旋流器存在的问题,研制一种两段三产品分级分选旋流器,以期改善分级和分选精度。1 分级分选旋流器的结构与工作原理分级分选旋流器示意见图 1,结构参数参考相关文献资料及生产实践经验选取11-13。煤泥水以一定的工作压力经一段入料口沿切线方向给入一
7、段圆柱筒体,该过程以分级和初级浓缩为主,对细粒级兼具一定的分选作用。圆柱筒体结构可以弱化粗粒物料的分选,改善一段溢流跑粗,一段溢流进入下游浮选或浓缩压滤环节。一段底流经连接管进入二段水介质旋流器进行分选,在一段筒体初级浓缩下,入料浓度得到提72煤炭加工与综合利用No.9,2023 COAL PROCESSING&COMPREHENSIVE UTILIZATION 高,自生介质层厚度及密度相应提高,有利于提高分选精度。二段溢流精矿经后续脱泥脱水成为粗精煤泥产品,二段底流根据煤质情况成为中煤或者进入后续扫选环节。图 1 分级分选旋流器结构示意2 工业性试验为检验分级分选旋流器的使用效果,分别在延安
8、市禾草沟二号煤矿选煤厂以及延安市禾草沟煤业有限公司选煤厂对该设备的使用指标进行了验证。实验旋流器主要技术参数见表 1。2.1 禾草沟二号煤矿选煤厂应用效果禾草沟二号煤矿选煤厂为0.90 Mt/a 炼焦煤选煤厂,以入洗本矿 3 号原煤为主,辅以临近禾草沟一号煤矿 5 号原煤,生产工艺为:跳汰排矸+无压三产品重介质旋流器分选+两段浮选+煤泥压滤。2 种原煤煤质较硬,原生煤泥含量低(5%9%),所含矸石为黏土类矿物为主的泥质页岩,洗选过程存在严重的矸石泥化现象,根据生产统计的次生煤泥量在 11%左右以高灰细泥为主。表 1 350/250 型分级分选旋流器主要技术参数分段进料管尺寸/mm形式圆柱筒体直
9、径/mm长度/mm溢流管直径/mm插入深度/mm锥体锥角/()底流口直径一段9035螺旋线350700120225二段6028螺旋线250250100220120/6038 原工艺中精煤磁选尾矿经 350 水力旋流器分级浓缩后,溢流去浮选,底流经弧形筛脱水脱泥后进入精煤离心机。实际生产过程中浮选入料高灰细泥含量高,浮选选择性差,振动弧形筛脱水、脱泥效果差,导致筛上粗精煤泥灰分在 12%17%,灰分偏高且不稳定,出厂精煤灰分为9.0%,重介产品存在“背灰”现象。精煤磁选尾矿及精煤水力旋流器溢流筛分结果见表 2,可以看出,取样煤泥水主导粒级均为小于 0.125 mm,产 率 高 达 68.64%8
10、8.04%,灰 分 为66.21%72.30%。对于水力旋流器溢流,大于0.125 mm 粒级物料灰分 5.29%,产率 11.96%,满足直接掺入精煤要求。提高水力旋流器分级精度、降低溢流中该部分物料含量可解决已分选物料进入下游浮选环节重复分选及“跑粗”问题。对于精煤磁选尾矿,大于 0.25 mm 粒级物料灰分10.26%,产率 19.38%,考虑实际振动弧形筛脱泥效率低造成的细泥污染影响,也需要对其进一步提质后掺入精煤。表 2 精煤磁选尾矿及水力旋流器溢流筛分粒级/mm精煤磁选尾矿产率/%灰分/%累计产率/%灰分/%精煤水力旋流器溢流产率/%灰分/%累计产率/%灰分/%+0.55.146.
11、915.146.910.252.680.252.680.50.2514.2411.4719.3810.263.502.973.752.950.250.12511.9824.3131.3615.638.216.3611.965.29-0.12568.6472.30100.0054.5388.0466.21100.0058.92小计100.0054.53100.0058.93矿浆浓度/(gL-1)151.0093.00 针对生产现状及问题,将研制的分级分选旋流器(锥角 120)接入现有生产系统,同时考虑82 煤炭加工与综合利用2023 年第 9 期采用电磁筛(筛缝 0.125 mm)代替现有振动弧
12、形筛改善粗精煤泥脱水脱泥效果14-15,增加螺旋分选机作为分选段旋流器尾矿把关设备16。上述设备接入生产系统工艺见图 2。图 2 改造后工艺流程改造后各设备工艺参数采样结果见表 3、表4。可以看出,采用分级分选旋流器后,一段圆柱筒体分级得到的溢流灰分高达 72.86%,达到直接排放至浓缩机的要求(原工艺压滤尾煤泥灰分为 68.71%),其中大于 0.125 mm 粒级物料产率仅为2.36%,溢流夹粗问题明显改善。二段溢 流 与 二 段 底 流 的 灰 分 分 别 为 44.12%和54.08%,其中大于 0.125 mm 粒级物料灰分分别为 11.45%和 41.37%,说明二段大锥角圆锥筒体
13、对大于 0.125 mm 粒级物料具有明显的分选作用。二段底流粗粒物料灰分与重介中煤灰分相当,可直接排放至中煤筛,经螺旋分选机扫选后大于0.125 mm 粒级可回收部分灰分 9.83%精煤,此时尾矿中大于 0.125 mm 灰分提高到 66.79%。二段溢流经电磁筛脱泥效果较好,筛上物料综合灰分 9.28%,基本满足销售精煤要求,电磁筛上各粒级灰分均低于筛下各粒级灰分,证实了电磁筛的弱分选作用。根据上述试验结果,目前该选煤厂可根据 3号、5 号原煤配洗情况,依据一段旋流器溢流灰分将浮选系统投入或者切除,同时“分级分选旋流器+电磁筛+螺旋分选机”的工艺设备组合具有结构简单、维护便捷的特点,用于细
14、泥脱除和粗粒分选改造能简化工艺流程,节省配套设备投资。表 3 禾草沟二矿选煤厂分级分选旋流器应用效果粒级/mm精煤磁选尾矿产率/%灰分/%一段溢流产率/%灰分/%二段溢流产率/%灰分/%二段底流产率/%灰分/%+0.12537.1814.622.362.9748.1111.4567.4741.37-0.12562.8274.5197.6473.8251.8974.4132.5380.45小计100.0052.24100.0072.15100.0044.12100.0054.08浓度/(gL-1)16481236697表 4 电磁筛及螺旋分选机应用效果粒级/mm电磁筛上产率/%灰分/%电磁筛下水
15、产率/%灰分/%螺旋精矿产率/%灰分/%螺旋尾矿产率/%灰分/%+0.12586.977.5814.8143.4977.839.8373.9566.79-0.12513.0320.6185.1974.0122.1771.726.0583.64小计100.009.28100.0069.49100.0023.55100.0071.182.2 禾草沟煤业选煤厂应用效果禾草沟煤业选煤厂为 3.0 Mt/a 矿井型选煤厂,生产工艺为:20010 mm 块煤浅槽排矸,103 mm 末煤有压三产品重介旋流器分选,煤泥压滤。生产过程中井下提升原煤水分大,弛张筛分级时下层 3 mm 筛板筛上物料裹泥明显,末煤分
16、选系统煤泥量大,脱介筛脱介压力大。煤泥水处理方面:排矸煤磁选尾矿经 350 水力旋流器分级浓缩,溢流去浓缩压滤,底流经弧形筛、离心机脱泥脱水后掺入末煤产品;末矸石磁尾经350 水力旋流器分级浓缩,溢流去浓缩压滤,底流经高频筛脱泥脱水后掺入矸石。生产采样发现,受原煤水分和分级效果影响,精煤水力旋流器入料浓度波动大,溢流跑粗明显,压滤煤泥中大于 0.125 mm 含量在 18%25%之间,粗粒物料进入压滤煤泥中使效益降低,分级精度有待改善。末矸石灰分在 80%左右,矸石水力旋流器底流平均灰分 70%左右,可考虑对其进行分选以回收部分高热值成分。将现场 350 水 力 旋 流 器 更 换 为 研 制
17、 的922023 年第 9 期贺炳伟,等:分级分选一体化旋流器的研制与应用350/250 分级分选旋流器(锥角 60),改造后设备工艺指标采样结果见表 5、表 6。可以看出,无论是排矸煤磁尾还是末矸石磁尾,采用分级分选旋流器后一段溢流大于 0.125 mm 粗粒物料含量均能控制在 6%以内。对于排矸煤磁尾大于0.125 mm 粒级物料,二段溢流灰分 12.83%,二段底流灰分 40.71%,分选效果明显。对于末矸石磁选尾大于 0.125 mm 粒级物料,二段底流灰分 73.28%,二段溢流灰分 45.89%,可考虑掺入末煤产品。表 5 禾草沟煤业选煤厂排矸煤分级分选旋流器应用效果粒级/mm水力
18、旋流器入料产率/%灰分/%一段溢流产率/%灰分/%二段溢流产率/%灰分/%二段底流产率/%灰分/%+0.524.9111.940.358.0715.058.5325.3252.940.50.2512.2812.591.738.4529.8510.7524.6831.850.250.12514.7518.603.4710.1427.9117.3717.6335.540.1250.0749.2722.8614.2812.838.9832.078.6548.75-0.07438.8041.0580.1737.4718.2052.8023.7276.17合计100.0025.31100.0032.40
19、100.0021.83100.0049.81表 6 禾草沟煤业选煤厂末矸石分级分选旋流器应用效果粒级/mm水力旋流器入料产率/%灰分/%一段溢流产率/%灰分/%二段溢流产率/%灰分/%二段底流产率/%灰分/%+0.540.8169.260.1743.7121.0538.1455.7974.490.50.2517.7467.121.1158.2415.2047.6923.1870.690.250.12518.7371.522.4867.3616.9653.9014.1672.800.1250.0748.3070.5313.2567.919.9449.693.6571.02-0.07414.436
20、0.7982.9953.3636.8450.433.2269.98合计100.0068.19100.0055.67100.0047.94100.0073.103 结 语分级分选旋流器可实现煤泥水的分级、分选一体化,一段可改善水力旋流器分级浓缩过程中的溢流跑粗问题,在初级浓缩作用下二段的分选作用较直接入料水介质旋流器有一定的提高。参考文献1 赵良兴.选煤厂水力旋流器选型及应用探讨 J.选煤技术,2011(2):47-50.2 张万忠,刘大华.结构参数对水力旋流器分离性能的影响 J.矿山机械,2011,39(6):98-102.3 彭德强,吕一波.水力旋流器评述 J.选煤技术,2006(5):13
21、-17.4 崔学奇,郭中华,公绪文,等.选煤厂煤泥水分级旋流器分选副作用的探讨 J.煤炭工程,2016,48(11):73-75.5 崔 瑞,王光辉,李茂林.锥体结构对水力旋流器内流场及分离性能的影响 J.矿山机械,2014,42(4):83-87.6 孟凡彩,同秀林,张 爽.我国粗煤泥分选设备应用现状 J.选煤技术,2018(4):1-5,18.7 樊民强,董连平,韩小恒,等.新型水介质旋流器分选粗煤泥的试验研究与工业应用 J.选煤技术,2007(4):25-29.8 董连平,樊民强.自生介质旋流器的研究应用现状J.山西煤炭,2002(4):19-22.9 樊民强,董连平,韩小恒,等.新型水
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