两种常见重介质旋流器分选工艺分析对比

　　为实现煤炭资源的清洁生产、响应国家节能减排的号召，洗选加工成为煤炭资源利用过程中不可或缺的环节。与传统的跳汰分选工艺相比较，重介分选精度高、易于实现自动化控制的优势为它在煤炭行业中的推广应用奠定了扎实的基础。目前，在重介质旋流器选煤技术方面，以唐山国华和威海海王为代表的企业，自主研制开发了一系列大直径的重介质旋流器，某些技术指标已达到或超过世界先进水平。分选设备的发展在有力地提高选煤效率的同时，还促进了选煤工艺的更新，逐步发展出针对性强、灵活多变的分选工艺。

　　1、重介质旋流器分选工艺分类

　　重介质旋流器的结构多样化，根据其不同的结构特点分别发展出了不同的分选工艺。按照分选产品的数目可分为两产品重介质旋流器和三产品重介质旋流器; 根据其机体结构和形状分为圆锥形和圆筒型两产品重介质旋流器、双圆筒串联型、圆筒型与圆锥型串联的三产品旋流器; 根据分选入料的给料方式又可以分为有压和无压2 种。旋流器结构的多样化使其分选工艺多样化，能够针对不同的来煤特性和产品需求，灵活地将分级入洗、来煤脱泥、粗煤泥回收和浮选等工艺与重介质旋流器工艺进行优化组合，从而达到最高的经济效益。

　　(1) 不脱泥无压三产品重介质旋流器分选工艺

　　当原煤中煤泥含量较低且不需要分级入选时，可选择无压三产品分选工艺。其特点是悬浮液与煤分开给入旋流器内，即悬浮液用泵或定压箱压入旋流器中形成漩涡，而煤靠自重给入，并被卷进漩涡流内进行分选。原煤带入的煤泥与磨细的磁铁矿粉构成的重悬浮液作为分选介质。由于采用无压给料，因此其给料压力要小于有压给料方式。而给料压力的大小决定着重悬浮液在旋流器中的流转速度和密度场分布，进而影响旋流器的分选效率和精度。由于二段的重悬浮液由一段浓缩产生，较低的给料压力将会削弱一段的浓缩作用，使得二段的实际分选密度小于理论值。

　　众所周知对于混合粒度入洗，评价分选效果好坏的可能偏差值是加权后的结果。它并不代表混合物中的每一个粒级都具有相同的分选精度。可能偏差值随着粒度的降低而增大。所以在无压三产品分选工艺中，细粒级物料没有得到很好的分选。因此作为其延伸配套工艺，煤泥重介质旋流器分选粗煤泥得到应用。

　　煤泥重介工艺的入料来源主要是精煤脱介筛筛下水及合格介质的分流。它利用前置重介质旋流器在分选的同时产生的分级浓缩作用而得到的细粒、低密度介质，在小直径的煤泥重介质旋流器中对粗煤泥进行分选。其分选后的精煤产品经过磁选、脱泥、脱水后与重介精煤和浮选精煤混合。煤泥重介工艺的添加可以有效地对粗煤泥进行分选，而对产品后续的脱泥处理则可以甩掉部分高灰细泥，从而达到降低整体精煤灰分、提高产率的目的。

　　(2) 脱泥有压三产品重介质旋流器分选工艺

　　随着采煤机械化程度的不断提高以及原煤入选比例的增加，入选的煤泥量逐渐提高。而随着原煤性质的变化，煤炭资源逐渐呈现出“细、贫、杂、难”的特点，原煤可选性将急剧下降。而相对于无压给料，采用有压方式给料的分选方法，由于入料压力的差异，分选效率特别是在相对较低的粒级的选别精度更高。该工艺的特点是被选物料和悬浮液预先混合后，用泵或定压箱压入旋流器内，旋流器的工作压力取决于给料压力的大小。此工艺一般适用于脱泥入洗，能够有效地减小重介系统中介质的损失。由于脱泥属于一种分级行为，在此基础上该工艺流程还可以和处理较大粒度的重介质分选工艺相结合。譬如在我国煤炭资源中储量相对较少的无烟煤，根据其用途以13mm为界: +13mm主要用于化肥、合成氨以及陶瓷等领域，-13mm则用于高炉喷吹。由于2种产品的灰分要求不尽相同，因此为得到最大的经济效益需要进行分级入选，这时需要采用重介质分选机与有压三产品旋流器相结合的分选工艺。对于接近重介质旋流器分选下限的粗煤泥部分，具有多种分选回收设备以及分选工艺组合。分选回收设备包括了干扰床分选机(TBS)、螺旋分选机、高频筛等。由于此类设备仅得到2种产品，因此对于粗煤泥部分的可选性要求相对较高，但其在较窄粒级范围内均具有较高的分选精度，可以使得分选下限达到0.25mm 甚至更低，因此降低了后续浮选环节的压力。而对于细粒级煤泥的分选，浮选柱相对于浮选机有着更大的优势。

　　2、2种分选工艺的分析比较

　　①工艺特点

　　2种工艺各有其所适合的煤质，原生煤泥含量是影响工艺选择的主要因素。相比较而言，脱泥有压入洗方法在工艺组合方面具有较高的灵活性，特别是在粗煤泥处理方面有多种选择; 前者要求来料中原生煤泥的含量相对较低，否则会对后续的煤泥重介环节造成较大压力，同时介质损耗会相应变大;分选精度方面在不考虑设备因素的前提下，有压给料方式的精度要高，但较大的给料压力会加剧物料对旋流器内壁的磨损。

　　②加介质

　　2种分选工艺的主体部分由于来料性质清楚，同时考虑到分选过程中次生煤泥产生，故重悬浮液性质的确定较为容易，能够保证重悬浮液具有较高的稳定性和流变性，使分选效果均衡。但对于前者的延伸配套工艺煤泥重介系统而言，由于与大型重介质旋流器共用一套介质系统，在简化分选工艺的同时也带来了分选系统稳定性的问题: 旋流器分级浓缩产生的细粒介质的粒度不易控制，这导致后者悬浮液流变性不稳定，影响其分选效果的稳定。

　　③自动化控制

　　我国大型重介质旋流器分选系统的自动化控制已经发展得较为成熟。对比于2 种分选工艺的延伸配套工艺，干扰床分选机已经实现了自动控制，但是煤泥重介旋流器的自动控制还鲜有报道，从现场的角度来讲，实现自动化的案例较少。究其原因在于煤泥重介的来料来自于前置重介系统的精煤筛筛下合介分流，经入料桶泵送到小直径旋流器中。由于加重质粒度分布、煤泥含量、粗煤泥组成等来料基本性质上资料缺乏，导致在调解给料压力、悬浮液性质调整、旋流器结构优化上的困难。