基于線圈形狀對重介旋流器分選密度的影響

張海軍

(山西焦煤霍州煤電集團(tuán) 李雅煤莊礦,山西 霍州 031400)

我國是能源消耗大國，在高速發(fā)展的今天，新型能源的開發(fā)利用還處于發(fā)展階段，能源結(jié)構(gòu)雖然有所調(diào)整，但占有總一次能源94%的煤炭資源是作為我國最主要的能源[1]。隨著環(huán)保的大力宣傳，煤炭能源的利用逐漸轉(zhuǎn)向了清潔能源[2-3]，“清潔、高效、安全、可持續(xù)”是現(xiàn)階段煤炭發(fā)展的方向[4]。煤炭在加工利用前需對煤炭進(jìn)行洗選，三產(chǎn)品重介旋流器作為一種高效的分選設(shè)備，因其寬泛的煤炭分選密度調(diào)節(jié)區(qū)間，入洗煤質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)等廣泛應(yīng)用于各大煤炭洗選加工廠[5]。本文主要研究了不同線圈形狀作用下，重介旋流器分選煤泥在不同磁場作用下，磁力大小的比較，以及在磁場作用下精煤尾煤的分選效果，為選煤廠重介旋流器二段分選的在線調(diào)控提供技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)樣品的制備及灰分的測定

本文采用的煤樣是霍州煤電集團(tuán)李雅莊煤礦的煤樣，經(jīng)破碎篩分成-3 mm的煤樣，置于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)烘干，至水分含量不再變化，取出后置于干燥器內(nèi)待用。試驗(yàn)用到的重介懸浮液密度為1.35 g/cm3。

灰分的測定：取粗煤泥分選試驗(yàn)后的樣品，經(jīng)篩后脫去磁鐵礦粉，稱重，置于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)烘干后，對樣品進(jìn)行分級，采用馬弗爐燒求得其灰分含量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 不同內(nèi)徑的矩形及梯形線圈產(chǎn)生磁力的比較

2.1.1 不同內(nèi)徑的線圈產(chǎn)生磁力的對比

本實(shí)驗(yàn)采用了不同內(nèi)徑、不同形狀的線圈，研究了通電后線圈中磁場力的變化，比較了磁性顆粒不同形狀線圈中所受軸向力、徑向力以及軸向力和徑向力的比值。磁性粒子在內(nèi)徑為150 mm和200 mm的線圈中，受到的軸向力和徑向力如圖1所示。

從圖1可以看出，當(dāng)通以相同勵(lì)磁電流后，在距線圈中心軸線相同的位置，磁性粒子在內(nèi)徑較小的線圈內(nèi)受到的軸向力和徑向力都大于在內(nèi)徑較大的線圈內(nèi)受到的力，同樣，內(nèi)徑較大的線圈內(nèi)軸向力與徑向力的比值小于內(nèi)徑較大的線圈中軸向力與徑向力的比值。

圖1 不同內(nèi)徑線圈作用下磁性粒子軸向及徑向力

2.1.2 不同形狀的線圈產(chǎn)生磁力的對比

選擇了內(nèi)徑為150 mm和200 mm兩個(gè)圓形線圈，以及60°梯形線圈作為對比，探究線圈形狀不同，磁性粒子受到軸向力和徑向力的大小如圖2所示。

圖2 不同形狀線圈作用下磁性粒子軸向及徑向力

從圖2可知，磁性粒子在梯形線圈勵(lì)磁電流作用下，受到的軸向力和徑向力都不均勻，在起點(diǎn)方向的軸向力和徑向力的絕對值大于接近終點(diǎn)位置的軸向力和徑向力；與150 mm的矩形線圈相比，磁性粒子運(yùn)動到路徑一半時(shí)，在梯形線圈中受到的磁場力因作用距離拉長，其值較小。對于磁性粒子在磁場中的徑向力與軸向力的比值，內(nèi)徑150 mm線圈的值最大，梯形線圈的值居中，內(nèi)徑200 mm線圈的值最小。

2.2 不同線圈形狀對重介質(zhì)旋流器分選密度影響

2.2.1 矩形線圈(內(nèi)徑 200 mm)對重介質(zhì)旋流器分選密度的影響

從圖3可以看出，當(dāng)所加勵(lì)磁電流值達(dá)到12.5 A時(shí)，不同粒級的精煤灰分和尾煤灰分并未呈現(xiàn)規(guī)律性的變化，且其灰分都大于不加勵(lì)磁電流時(shí)的灰分值，旋流器的分選效果較差。結(jié)合上述磁性粒子在不同形狀線圈中受到磁力的差異，可以看出，大內(nèi)徑線圈作用下，徑向力比軸向力值較大時(shí)，并未使得整體的磁力增強(qiáng)，吸引更多的磁性礦粉夾帶更多的粗煤泥進(jìn)入底流，提高旋流器的分選效果，即在旋流器二段分選過程中，軸向力的變化對磁性粒子的吸引起主導(dǎo)作用，是影響粗煤泥分選效果的主要因素。

圖3 內(nèi)徑200 mm矩形線圈對重介旋流器分選效果的影響

2.2.2 梯形線圈對重介質(zhì)旋流器分選密度的影響

從圖4可以看出，當(dāng)勵(lì)磁電流加到12.5 A時(shí)，最細(xì)粒級煤泥的精煤灰分稍微降低，其他粒級的精煤灰分變化不是很明顯，尾煤灰分中只有粒度為3～1 mm和1～0.5 mm煤泥灰分含量增加，說明此時(shí)重介旋流器分選密度上升；繼續(xù)加大勵(lì)磁電流，在勵(lì)磁電流達(dá)到15 A時(shí)，重介旋流器分選效果最差，精煤灰分急劇增加，尾煤灰分大幅度下降；繼續(xù)增加電流至17.5 A時(shí)，除最大粒級煤泥精煤灰分降低后，其余煤泥的精煤灰分增加，尾煤灰分在3～1 mm和1～0.5 mm兩個(gè)粒級的煤泥中呈增加趨勢，其余粒級的尾煤灰分降低，旋流器的分選效果仍然不好。這是因?yàn)?，在梯形線圈作用下，粗煤泥中磁性粒子受到的磁場力不均勻，并不能吸引更多磁性顆粒以帶走大量粗煤泥至底流中，重介旋流器的分選效果仍不樂觀。

圖4 梯形線圈對重介旋流器分選效果的影響

2.2.3 矩形線圈(內(nèi)徑 150 mm)對重介質(zhì)旋流器分選密度的影響

從圖5可以看出，隨著勵(lì)磁電流的增加，精煤灰分呈降低趨勢，尾煤灰分在發(fā)生了一個(gè)轉(zhuǎn)折后又繼續(xù)降低，且其都低于未加勵(lì)磁電流時(shí)的灰分值。這是因?yàn)?，磁性粒子在?nèi)徑150 mm的矩形線圈作用下，磁場力較大，可以吸引更多的磁性粒子夾帶大量的粗煤泥進(jìn)入底流，提高旋流器的分選效果。

圖5 內(nèi)徑150 mm矩形線圈對重介旋流器分選效果的影響

3 結(jié) 語

1) 同一矩形線圈作用下，磁性粒子在內(nèi)徑較小的線圈中受到的軸向力和徑向力都大于在內(nèi)徑較大的線圈中受到磁場力。

2) 對于磁性粒子在磁場中的徑向力與軸向力的比值，內(nèi)徑150 mm線圈的值最大，梯形線圈的值居中，內(nèi)徑200 mm線圈的值最小。

3) 磁性粒子在梯形線圈作用受到的磁場力不均勻，重介旋流器分選效果不佳；磁性粒子在內(nèi)徑150 mm線圈作用下磁場力大于內(nèi)徑200 mm的線圈，磁場作用力較大，可以吸引更多的磁性粒子夾帶大量的粗煤泥進(jìn)入底流，提高旋流器的分選效果。