徐 征, 鄒連峰, 趙東權(quán)
(1.鐵煤集團(tuán)內(nèi)蒙古東新煤炭有限責(zé)任公司, 內(nèi)蒙古自治區(qū) 鄂爾多斯 017000; 2.鐵煤集團(tuán)曉南礦,遼寧 調(diào)兵山 112700; 3.鐵煤集團(tuán)煤炭銷售分公司, 遼寧 調(diào)兵山 112700)
隨著煤炭精選水平的不斷提高及煤炭精選產(chǎn)品應(yīng)用范圍的不斷增加,我國(guó)每年需要進(jìn)行精選的煤炭量達(dá)到了15 億t 以上,占比約為煤炭總產(chǎn)量的45%。重介質(zhì)旋流器作為煤炭精選的關(guān)鍵設(shè)備之一,其工作時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到煤炭精選時(shí)的效率和經(jīng)濟(jì)性,隨著煤炭綜采條件的不斷惡化,所開采煤炭的細(xì)粒煤泥的含量不斷增加,在重介質(zhì)旋流器內(nèi)分選過程中導(dǎo)致煤泥含量過高而且中煤帶精的現(xiàn)象極為突出,不僅影響了對(duì)產(chǎn)品的分選效率,而且造成了精煤產(chǎn)品的浪費(fèi),嚴(yán)重影響了選煤廠的煤炭分選經(jīng)濟(jì)性[1]。本文提出了一種新的重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,即,在使分選出的中煤產(chǎn)品能夠直接進(jìn)入到旋流器的下一段進(jìn)行再分選,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)中煤和精煤分選精度的靈活控制,優(yōu)化后的重介質(zhì)旋流器采用多段分選結(jié)構(gòu),能夠有效解決煤炭分選過程中的中煤帶精難題,實(shí)現(xiàn)在不增加選煤廠分選工藝流程和分選時(shí)間的基礎(chǔ)上提升煤炭分選的精度和經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)實(shí)際分析表明優(yōu)化后的重介質(zhì)旋流器能夠極大地提升煤炭分選效率和精度,對(duì)提升選煤廠煤炭分選品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性具有十分重大的意義。
針對(duì)目前通用的重介質(zhì)旋流器在工作中所存在的煤泥含量過高而且中煤帶精的現(xiàn)象,在對(duì)重介質(zhì)旋流器工作原理進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上,本文提出了一種新型的組合式的重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)如圖1 所示[2]。
圖1 新型重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)示意圖
該重介質(zhì)旋流器的主要特點(diǎn)是在煤泥粗選段的筒體內(nèi)側(cè)設(shè)置了一個(gè)內(nèi)徑尺寸比旋流器溢流管大100 mm 的旋流器套筒,該套筒在設(shè)置時(shí)需確保中心和溢流管的中心重合,避免在工作時(shí)出現(xiàn)較大的偏心力,影響運(yùn)行穩(wěn)定性。在旋流器套筒的上側(cè)還設(shè)置有一個(gè)與溢流管同心的側(cè)溢流,該側(cè)溢流的主要目的在于將溢流管所形成的腔體的端部沿著切線開一個(gè)口,使其和二段旋流器的切口入口的位置相連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)粗煤泥的有效分選[3]。需要篩選的煤炭經(jīng)過充分的混合以后,將其傳送到重介質(zhì)旋流器的首段分選機(jī)構(gòu)內(nèi),在高速旋轉(zhuǎn)的作用下,在分選機(jī)構(gòu)內(nèi)部形成了一個(gè)強(qiáng)大的離心力場(chǎng),實(shí)現(xiàn)對(duì)不同密度物料的分選,分選上層的物料在旋流器套筒內(nèi)再完成一次篩選分級(jí),使細(xì)小的精煤通過旋流器的一段溢流管排出來,而粗煤則進(jìn)一步通過側(cè)溢流切向出口進(jìn)入到二段分選機(jī)構(gòu)內(nèi)再次進(jìn)行分選,再次對(duì)粗煤泥進(jìn)行精練,提煉出盡可能多的精煤,有效地將粗煤進(jìn)行過濾,提高精煤分選率,提升產(chǎn)品的品質(zhì)。該旋流器分選過程不增加額外的分選流程,確保了分選效率。
旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)煤泥分選效果的影響極大,特別是旋流器的圓柱長(zhǎng)度和溢流管的直徑[4]。旋流器的圓柱段的長(zhǎng)度直接決定了煤泥在高速旋轉(zhuǎn)過程中是否有足夠長(zhǎng)的分流時(shí)間,一般來說筒體的長(zhǎng)度越大,在旋轉(zhuǎn)過程中物料的分選就會(huì)越充分,煤泥的分選效果就越好,但過長(zhǎng)的筒體不但會(huì)導(dǎo)致在高速旋轉(zhuǎn)過程中的不穩(wěn)定性增加,而且還會(huì)導(dǎo)致分選周期的增加,影響分選效率,因此經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證,該重介質(zhì)旋流器的圓柱長(zhǎng)度設(shè)置為旋流器直徑的0.65 倍。
旋流管的直徑主要影響對(duì)煤泥的分選效果,旋流管的長(zhǎng)度增加時(shí)物料的分選密度會(huì)變大,導(dǎo)致分選出的精煤的量迅速增加,但其中的雜質(zhì)增多,精煤品質(zhì)迅速下降,而當(dāng)旋流管的長(zhǎng)度減小后其精煤的產(chǎn)量會(huì)降低,但品質(zhì)會(huì)提升,為了兼顧產(chǎn)品質(zhì)量和效率,最終選擇的溢流管的直徑為旋流器直徑的0.4 倍。
為了對(duì)旋流器的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析,本文選擇建立一個(gè)小型的旋流器分選模擬平臺(tái),對(duì)其按一定的比例進(jìn)行縮小[5],驗(yàn)證在分選過程中的煤泥分選效果,結(jié)果如圖2 所示。
由實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果可知,當(dāng)采用傳統(tǒng)的重介質(zhì)旋流器進(jìn)行分選的過程中,精煤的分選率最高為77.2%,其分選時(shí)間約為210 s,而當(dāng)采用優(yōu)化后的重介質(zhì)旋流器對(duì)其進(jìn)行分選時(shí),在120 s 的時(shí)候分選率已經(jīng)達(dá)到了97%以上,其分選時(shí)間比優(yōu)化前降低了約為42.9%,分選率比優(yōu)化前提升了約25.7%,極大地提升了分選過程中的精煤分選效率和精煤的品質(zhì),具有極大的應(yīng)用效果。
圖2 優(yōu)化前后精煤分選率變化曲線
1)旋流器的圓柱長(zhǎng)度和溢流管的直徑對(duì)煤泥分選效果影響極大,結(jié)合分選效率和分選品質(zhì),最終確定該重介質(zhì)旋流器的圓柱長(zhǎng)度設(shè)置為旋流器直徑的0.65 倍,溢流管的直徑為旋流器直徑的0.4 倍。
2)當(dāng)采用優(yōu)化后的重介質(zhì)旋流器進(jìn)行分選時(shí),分選時(shí)間比優(yōu)化前降低了約為42.9%,分選率比優(yōu)化前提升了約25.7%,極大地提升了分選過程中的精煤分選效率和精煤的品質(zhì)。