重介質(zhì)旋流器分選參數(shù)優(yōu)化試驗

魏海東

（大同煤礦集團有限責(zé)任公司精煤分公司四臺選煤廠， 山西 大同 037007）

引言

煤炭是我國經(jīng)濟發(fā)展中的重要能源，隨著煤炭開采自動化程度的提高，煤炭中所含有的粉煤的成分也有所增加。為了提高煤炭的燃燒率，降低廢棄物的排放，對煤炭的分選技術(shù)提出了更高的要求。我國在進行煤炭分選的過程中，對于粗泥煤的分選效果較差，造成了精煤的灰分較高，降低了精煤的產(chǎn)率，造成了一定的損失。重介質(zhì)旋流器作為煤炭分選的重要設(shè)備，對于粗泥煤的分選具有一定的優(yōu)勢，在進行分選的過程中，設(shè)備操作的工藝參數(shù)不同，對于分選的效果具有較大的影響[1]。針對粗泥煤的分選，在不同的工藝參數(shù)下進行分選試驗，通過試驗結(jié)果分析優(yōu)化工藝參數(shù)，提高粗泥煤的分選效率及分選精度。

1 重介質(zhì)旋流器的分選影響因素

在進行粗泥煤重介質(zhì)選煤的過程中，懸浮液以一定的初始壓力沿切線的方向進入到旋流器中，形成一定的旋流，在旋流器的內(nèi)部，經(jīng)過旋流場及離心力的作用，進入到其中的物料中較輕的產(chǎn)物上升到溢流口排出，較重的產(chǎn)物則向下從底流口中排出，從而實現(xiàn)泥煤的分選，其過程如圖1 所示[2]。

圖1 重介質(zhì)旋流器進行分選的過程示意圖

在進行粗泥煤分選的過程中，受到諸多工藝參數(shù)的影響，包括入料壓力、入料密度及入料磁性物質(zhì)含量、圓柱段長度等，這些因素共同作用于分選過程。入料壓力對于煤炭顆粒受到的離心力具有促進作用，能改善細粒級物料的分選效果，但入料壓力的增加，會增加礦粒的密度，使得旋流器中的密度分布不均，降低分選的效果；入料密度在理論上只與分選的密度相關(guān)，但隨著入料密度的增加，對于分選效果也有所提高，分選密度降低時，會造成精煤的浪費，分選效果降低；入料磁性物質(zhì)的含量可以改善分選介質(zhì)的懸浮液穩(wěn)定性，有利于分選過程的進行，但過多的磁性物質(zhì)會造成煤泥懸浮液的結(jié)構(gòu)化，降低了流動性而無法進行有效的分選；旋流器的圓柱段長度對于總?cè)莘e及長度具有一定的影響，圓柱段的長度較長時，分選的時間相應(yīng)增加，提高分選的效果，而太長的圓柱段長度，會產(chǎn)生一定的濃縮作用，降低了低密度產(chǎn)品的分選效果[3]。重介質(zhì)旋流器的錐角、直徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)對于分選過程也產(chǎn)生影響，以成型的旋流器產(chǎn)品進行分析，針對分選過程中的工藝參數(shù)進行分析，旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)不在此次討論范圍之內(nèi)。

2 重介質(zhì)旋流器的分選試驗

2.1 分選試驗方案的設(shè)計

正交試驗是采用正交表的形式對諸多因素進行試驗分析的一種方法，挑選具有代表性的水平組合進行試驗，通過試驗分析找出最優(yōu)化的水平組合，可以實現(xiàn)較少的試驗次數(shù)得出客觀的結(jié)論。針對影響分選過程的工藝參數(shù)進行正交試驗的設(shè)計，選定入料壓力、入料密度及入料磁性物質(zhì)含量、圓柱段長度四個因素進行試驗[4]，依據(jù)煤炭分選的條件，選定3個水平，從而確定九組不同的試驗數(shù)據(jù)如下頁表1所示。由此進行重介質(zhì)旋流器的分選試驗。試驗過程采用FHMC20 型旋流器進行，試驗所用煤樣采用某選煤廠進行分選的原生煤泥及磁選機精礦成分，滿足粗泥煤分選的需求。

表1 正交試驗數(shù)據(jù)分配表

進行重介質(zhì)旋流器試驗過程為依據(jù)不同水平下的試驗條件進行樣品的稱重制備，在入料桶內(nèi)配置相應(yīng)的水量，向入料桶內(nèi)加入煤泥及精礦物料，制成懸浮液，通過變頻器調(diào)整電動機的頻率，設(shè)定旋流器的入料壓力，待壓力運行穩(wěn)定后，將達到入料密度的懸浮液送入到旋流器中，對旋流器的入料、溢流及底流進行取樣[5]；對取得的樣品作濃度、密度試驗，并進行脫磁篩分，對精煤含量進行測定，整理不同試驗過程中的數(shù)據(jù)。

2.2 分選試驗結(jié)果分析

依據(jù)表1 中的數(shù)據(jù)進行試驗，對得到的試驗樣品進行分析，在此條件下的溢流品中，0.1 mm 粒級的產(chǎn)物灰分含量較低，此時的入料降低灰分效果明顯，底流的灰分較高，說明在此條件下的重介質(zhì)旋流器對0.1 mm 以上的入料具有較好的分選效果。

由此依次對試驗結(jié)果進行分析，將計算所得的均方差、可能偏差等進行匯總，得到如表2 所示的試驗結(jié)果匯總表。

依據(jù)表2 中的數(shù)據(jù)及可能偏差的數(shù)值進行分析可知，對于分選過程來講，入料的磁性物含量對分選的影響最大，其次是圓柱段長度的影響，然后是入料密度的影響，最后是入料壓力的影響作用最小[6]，各因素的影響變化如圖2 所示。

從圖2 中可以看出各工藝參數(shù)對可能偏差的影響關(guān)系，入料壓力的提高，可能偏差先升高后降低；入料密度的增加，可能偏差逐漸降低；磁性物含量的兩端點相差較大，對可能偏差的影響足底啊，隨著含量的增加，可能偏差逐漸降低；圓柱段的長度較低時，可能偏差最低，隨著圓柱段長度的增加，可能偏差的值先升高后降低。

3 結(jié)語

煤炭分選是提高煤炭質(zhì)量的重要過程，重介質(zhì)旋流器是進行粗泥煤分選的重要設(shè)備，進行粗泥煤分選過程中的工藝參數(shù)對于分選效果具有重要的影響。針對分選過程中的入料壓力、入料密度及入料磁性物質(zhì)含量、圓柱段長度因素采用正交試驗的方式進行分析。通過對試驗所得的試樣進行分析，通過對可能偏差的影響分析，得出在分選過程中，不同影響因素的主次作用及其影響規(guī)律，以此可以作為分選參數(shù)的選取制定依據(jù)，提高重介質(zhì)旋流器的分選效果。

表2 試驗結(jié)果匯總表

圖2 各因素與可能偏差的關(guān)系變化趨勢圖