邱林伟
国家能源集团神东煤炭集团洗选中心石圪台选煤厂 陕西省榆林市神木市 719300
摘要：近年来，随着我国综采工作面采煤效率的提高，入洗原煤的质量变差，进而影响选煤厂最终的分选效率和分选效果。重介质旋流器作为选煤厂分选操作的关键设备，其结构和相关的工艺参数是影响最终分选效果的主要因素。重介质旋流器结构在实际生产过程中不能及时改变，因此可通过稳定或优化重介质旋流器的工艺参数达到提升最终分选效果的目的。重介质旋流器是重介质选煤技术中的关键设备，然而受到其结构制约，在实践中也存在一些问题。这些问题对选煤过程产生了不良影响，使得设备能源消耗增高，选煤精度降低。因此，有必要对传统的重介质旋流器结构进行针对性的改进设计。基于此，本篇文章对选煤工艺中重介质旋流器的应用进行研究，以供参考。
关键词：选煤工艺；重介质；旋流器；应用
引言
煤炭是我国经济发展中的重要能源，随着煤炭开采自动化程度的提高，煤炭中所含有的粉煤的成分也有所增加。为了提高煤炭的燃烧率，降低废弃物的排放，对煤炭的分选技术提出了更高的要求。我国在进行煤炭分选的过程中，对于粗泥煤的分选效果较差，造成了精煤的灰分较高，降低了精煤的产率，造成了一定的损失。重介质旋流器作为煤炭分选的重要设备，对于粗泥煤的分选具有一定的优势，在进行分选的过程中，设备操作的工艺参数不同，对于分选的效果具有较大的影响。本文将通过选煤工艺中重介质旋流器的工作原理、选煤工艺中重介质旋流器的应用，为保证选煤厂重介质旋流器分选效果提供指导。
1重介质分选工艺流程
在执行重介质分选工艺时可以通过一下操作步骤进行：工人可以对原煤材料进行初次筛选，在这一过程中，原本放在煤仓的待选煤料会被给料机运送至原煤分级筛，从而有效实现第一次筛选过程。执行该项作业任务的主要目标是确保原煤保持合适的破碎度，已经符合精选作业要求的原煤在经过破碎后会使得原煤的煤块过小，不使用破碎机可以有效提高该项设备的使用寿命，从而让企业内部的工作效率大大上升。在原煤分级筛中，大多数企业常用的尺寸为50mm，之后工人在筛选完成之后就可以借助机械选矸实现原煤的再次筛分。目前选煤厂最常使用的机械设备是重介质旋流器，他会将原煤以三段的方式进行有效分选，这三段依次是精煤、中煤和干石，以上设备处理原料的能力相对较强，可达600t/h。在精煤、中煤、矸石溢出后会进入他们所属的弧形筛分别作脱介处理，只有经过处理的精煤、中煤和矸石才能被回收。完成上述步骤后，经过脱介的这些精煤，中煤和矸石会被再次输送到各自的脱介筛进行处理，最终只有精煤会被储存到精煤仓。而在脱介步骤中遗留的稀介质会被再次处理，从而储存到合格介质桶存储。最后稀介质会经过一系列的流程处理，如磁选尾矿流程、浮选柱流程并脱水加压后进入精煤仓，而剩余的其他尾煤也会进行压缩、加过滤形成中煤。
2存在的问题
（1）煤泥含量增大。因原煤煤质变化，当悬浮液中煤泥含量增加时，悬浮液的粘度增大、稳定性变好，但是当悬浮液煤泥含量增加到一定程度时，旋流器内切向速度的分选梯度会变弱，分选精度降低，且对细颗粒的分选影响更加明显。临涣选煤厂无悬浮液磁性物含量在线监测仪，主要通过手动分流来调节，而调节分流又受到弧形筛串料、煤泥桶跑溢流等因素干扰，且人工调节也只能根据重介、粗精煤灰分是否异常或者观察筛面是否打团等情况判断，因此，分选效果相对较差。（2）入料压力低。重介质旋流器入料压力越高，悬浮液进料速度越快，离心力越大，在一定程度上可以加速分选过程，提高分选效果。当合格介质泵的叶轮磨损或者出现管道部分堵塞等其它问题后，旋流器的入料压力降低，其分选动力降低，外螺旋矸石排出的推力不足，部分矸石进入精煤产中，造成精煤带矸。（3）原煤润湿冲水不充分。1）溜槽冲水管和切向冲水管堵。①矸石硬度大，生产过程中矸石弧形筛筛面非常容易破损，大块矸石随弧形筛筛下悬浮液进入合格介质桶后，被泵打入切向冲水管和溜槽冲水管中，造成冲水管堵塞，致使原煤润湿不充分，精煤产品带矸。②一二段连接口堵塞后，合格介质停留过快造成旋流器入料漏斗中的部分原煤被倒吸入溜槽冲水和切向冲水管中，堵塞冲水管。2）溜槽冲水量不足。在生产过程中由于处理量增加、煤质变化等因素影响，溜槽冲水管虽然未堵，但也会出现精煤带矸的现象，开大溜槽冲水能解决问题。
3对策
3.1旋流器入料端增加分配盘
因原煤分散不均匀，成团进入无压三产品重介旋流器，旋流器筒体内原煤与重介悬浮液混合不充分，造成重介旋流器分选精度低，生产过程出现精煤带矸影响产品质量的问题。经考虑，在旋流器前端入料漏斗中加入分配盘，使原煤撞击分配盘后分散洒落至四周，从而均匀给入旋流器，均匀分散的原煤与重介悬浮液充分混合，解决了原煤成团进入旋流器中致使原煤与重介悬浮液润湿不充分造成精煤带矸问题，提高了旋流器分选精度。
3.2提高筛分效率
为了进一步提高选煤厂重介质分选工艺的工作效率，相关工作人员可以在当前的选煤工作任务中借助提升筛分效率的方法，实现工艺的进步与工作效率的加快。通常情况下，工人会在施工过程中因为调试不当出现凝固结片，因此这些现象都会导致运输管路出现堵塞，甚至严重情况下还会增加介耗，而这些问题的原因都可以归结为原煤分级筛与脱泥筛的筛孔过小。因此，在工作过程中加快筛分效率是解决上述问题的重要突破点。工人可以在原有的筛分面积不变情况下提高喷水，从而让筛分的效率进一步提升，除此之外，工人还可以借助调整驰张筛筛板的方法加强驰张筛与脱泥筛的筛分速度。另外也可以借助入料量的调整，降低机器设备的负荷，实现工作效率的迅速增长。
3.3结构参数的设计
根据某选煤厂实际情况，将新型旋流器直径大小设置为300mm。由于旋钮器上部区域为圆柱体，因此物料进入旋流器内部后开始做螺旋线运动，这种运动形式能有效避免空气柱的摆动问题，保障旋流器流场的稳定性，从而提升煤矿物料的分选质量。入料口结构尺寸非常重要，该尺寸会影响物料及悬浮液进入旋流器内部时的速度，进而影响分选效果。在传统的结构设计中，入料口为圆柱体且其直径为旋流器直径的0.08~0.25倍。根据传统经验，将方形进料口尺寸确定为45mm×45mm。煤矿物料及悬浮液进入旋流器内部的速度，除受到入料口尺寸影响外，还会受到注入压力的影响。当需要分离的颗粒尺寸越小时，就需要提供更大的离心力，也就需要更大的注入压力。结合选煤厂实际情况，确定煤矿物料及悬浮液注入压力为0.025MPa以上。在旋流器直径及入口速度确定的情况下，旋流器筒体高度是另外一个影响分选效果的关键因素，直接决定分选时间。待分选的颗粒直径越小则需要的分离时间越长。尤其是当颗粒尺寸在0.35mm以下时，曳力会显著上升，因此必须预留足够的分离时间，才可达到预期的分选效果。但是分离时间过长会导致精煤密度过低，影响生产效率。所以必须科学设定分离时间，即需要合理设计旋流器筒体的高度。为了确定最优的旋流器筒体高度，利用FLUENT软件建立了旋钮器的模型，对分选过程进行了模拟仿真，并确定了入料颗粒直径与旋流器筒体高度之间的关系。旋钮器筒体高度主要受分离密度、入料颗粒直径的影响，但前者影响相对较小，后者影响相对较大。由于选煤厂中入料颗粒大小为0.21mm，所以确定的旋流器筒体高度为850mm。
结束语
综上所述，重介质旋流器系统的分选效果直接决定选煤厂产品的质量，在实际生产中原煤灰分、悬浮液密度、磁性物含量以及煤泥含量等工艺参数均是影响重介质旋流器分选效果的关键参数。因此，需加强对结构工艺参数及时进行调整。与此同时，煤炭分选是提高煤炭质量的重要过程，重介质旋流器是进行粗泥煤分选的重要设备，进行粗泥煤分选过程中的工艺参数对于分选效果具有重要的影响。针对分选过程中的旋流器入料端增加分配盘、筛分效率及结构参数的设计进行合理分析和应用，为其他企业参考提供有利的依据。
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