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两种重介质旋流器分选工艺比较

高阳选煤厂两种有压重介质旋流器分选效果比较
汪小琪 李 鹏
（山西焦煤汾西矿业集团高阳矿选煤厂，山西 孝义 032306）
摘要：本文从工艺流程、分选效果和经济效益三方面对高阳煤矿选煤厂有压两产品和有压三产品两种重介质旋流器分选工艺进行了对比。为选煤厂工艺选择提供参考。
关键词：重介质旋流器，两产品；三产品；分选效果
Comparison Of Two Dense Medium Cyclone Processes
(1．Xinyang Coal Preparation Plant,Fenxi Mining Industry Group，Shanxi Coking Coal Group Co Ltd,Xiaoyi,Shanxi 032300,china)
Abstract: This paper introduces the principle of dense medium cyclone separation， it makes a comparison of technology process,sorting effection and economic results between two products and three products dense medium cyclone processes. It provide reference for the process selection.
Key words: Dense medium cyclone；two products；three products；comparison.
1 概述
近年来随着选煤技术的不断发展，重介质选煤以其高效、高精度的优势在生产中得到了广泛应用。国内重介选煤厂中应用最普遍的重介分选设备就是重介旋流器，目前我国选煤厂有压重介旋流器分选工艺主要有两段两产品（主再选）和三产品两种。高阳煤矿选煤厂是一座矿井型炼焦煤选煤厂，先后分两期建设完成。一期设计能力为4.00Mt/a，采用有压两段两产品（主再选）重介旋流器分选+浮选联合工艺，其中一段为LudowiciMA1150型重介旋流器，处理量400-500t/h，二段为800 HM 1.2D型重介旋流器，处理量300t/h。二期设计能力为2.00Mt/a，采用有压三产品重介旋流器分选+浮选联合工艺，旋流器为YTMC1300/920型三产品重介旋流器，处理量350-450t/h。本文主要通过对两种工艺流程进行比较，对两者中煤+1.80含量、中煤灰分、矸石带煤等技术指标和经济效益进行对比，为选煤厂工艺选择提供参考。
2 重介旋流器工作原理
重介旋流器分选是目前选煤厂应用最为普遍的一种选煤方法，对于难选煤和极难选煤有较为理想的分选效果。[1] 其分选基本原理为阿基米德原理在离心力场中的应用。物料和悬浮液同时沿切线给入旋流器，在旋流器内形成强有力的漩涡流，旋流器中心为具有一定负压的空气柱，沿空气柱周边形成上升的内螺旋流，沿旋流器内壁形成向下的外螺旋流。在离心力的作用下低密度物料进入内螺旋流上升至溢流口，排出成为精矿；高密度物料进入外螺旋流从底流口排出，成为尾矿 [2] 。
3 流程对比
高阳煤矿选煤厂一期两产品（主再选）和二期三产品重介旋流器分选工艺流程分别如图1、图2所示：

图1 两产品（主再选）重介旋流器分选工艺流程图

图2 三产品重介旋流器分选工艺流程图
从两者工艺流程看，首先由于三产品重介旋流器是用一种密度的悬浮液一次分选出三种产品[3] ，其二段悬浮液由一段旋流器浓缩而来，因此只需一套合格悬浮液系统，而两段两产品工艺则需要配置两种密度的悬浮液才能分选出三种产品，需要两套合格悬浮液系统；其次，三产品旋流器的一段底流产物是直接进入二段旋流器进行分选，而两段两产品工艺的一段底流产品则需要进行脱介脱水后与二段合格悬浮液混合后再进入二段旋流器进行分选。因此与两段两产品工艺相比，三产品工艺省掉一个高密度悬浮液制备、循环及回收系统和物料运输系统，因此前期基建投资少，相对较为简单紧凑，设备少易于管理[4][5]。
4 分选效果对比
高阳煤矿选煤厂主要产品为九级冶金焦煤，精煤灰分指标为9%～9.5%，由于粗煤泥分选机精煤灰分较高，因此为了控制最终精煤产品质量，重介精煤灰分需要控制在8.0%～8.5%范围内。为了对比分析两种工艺的分选效果，选取10个月生产数据（表1、表2）进行对比分析。

表1 两段两产品重介旋流器数据表
序号
主选密度
(g/cm³)
精煤灰分
（%）
再选密度
(g/cm³)
中煤浮沉（%）
中煤灰分
（%）
矸石带煤（%）
-1.4
1.4～1.8
+1.8
36.34
1
1.42
8.18
1.85
1.69
82.83
15.49
36.34
1.30
2
1.42
8.34
1.85
1.57
84.47
13.96
35.93
1.29
3
1.42
8.27
1.85
1.32
83.99
14.70
36.74
1.32
4
1.42
8.50
1.85
1.48
82.87
15.65
36.65
1.22
5
1.42
8.43
1.85
1.56
82.63
15.81
36.28
1.22
6
1.42
8.50
1.85
1.38
82.30
16.32
37.5
1.12
7
1.42
8.31
1.85
1.46
84.95
13.59
36.01
1.16
8
1.42
8.51
1.85
1.40
82.14
16.46
37.76
1.09
9
1.42
8.48
1.85
1.48
83.18
15.34
36.67
1.32
10
1.42
8.39
1.85
1.52
82.09
16.38
37.21
1.50
平均
1.42
8.39
1.85
1.49
83.14
15.37
36.71
1.25

表2 三产品重介旋流器数据表
序号
密度(g/cm³)
精煤灰分
（%）
中煤浮沉（%）
中煤灰分
（%）
矸石带煤（%）
-1.4
1.4～1.8
+1.8
1
1.42
8.55
2.82
76.99
20.19
38.78
1.20
2
1.42
8.43
2.45
76.62
20.93
40.36
1.19
3
1.42
8.58
2.48
73.54
23.98
40.52
1.20
4
1.42
8.38
2.94
76.61
20.45
39.65
1.16
5
1.42
8.44
3.18
72.92
23.89
40.02
1.15
6
1.42
8.28
2.34
69.77
27.89
41.03
1.08
7
1.42
8.50
2.89
73.25
23.86
39.08
1.11
8
1.42
8.40
2.65
74.35
23.00
38.19
1.08
9
1.42
8.50
2.67
68.66
28.67
40.53
1.12
10
1.42
8.48
2.38
63.06
34.56
43.53
1.05
平均
1.42
8.45
2.68
72.58
24.74
40.17
1.13

对比表1、表2数据可以看出：当两种分选工艺的精煤灰分都控制在要求范围之内时：与两段两产品旋流器分选工艺相比，三产品旋流器工艺的中煤损失（-1.4密度级含量）平均高出1.19%，中煤灰分平均高出3.46%，中煤中+1.80密度级含量平均高出9.38%，且中煤灰分波动范围比较大,矸石带煤量平均低0.12%。主要原因为：
(1)三产品旋流器一段分选效果差于主选两产品旋流器，一段底流错配物含量高，导致中损偏高。
(2)当原煤性质发生变化时，三产品旋流器一段分选可以通过调整合格悬浮液密度来控制精煤灰分，但二段分选密度在线不可控，需要靠离线更换不同尺寸底流口或者调整溢流管插入深度来实现，调整较为困难并且滞后，导致中煤指标无法得到精确控制，灰分波动较大，中煤中+1.8含量偏高[6]。而两段两产品分选工艺则可以通过在线精确调整二段分选密度来适应煤质波动，达到对中煤灰分的高效控制，因此出现中煤中+1.8密度级含量高，中煤灰分偏高且波动大，矸石带煤三产品旋流器分选工艺比两段两产品工艺低。
5 经济效益对比
为对比两种工艺的经济效益，对两种工艺的电耗费用和介耗费用进行测算对比。两产品主再选工艺的电耗为7.34kwh/t，介耗为2.15kg/t，三产品旋流器分选工艺的电耗为7.13kwh/t，介耗为 2.00kg/t，按照年入洗量500万吨原煤计算，三产品旋流器分选工艺比两产品主再选工艺每年可节约电耗费用73.5万元，介耗费用75万元。
6结论
通过对高阳煤矿选煤厂两段两产品和三产品两种重介质旋流器分选工艺进行对比分析，结果表明，与两段两产品分选工艺相比三产品分选工艺具有系统简单、基建投资小、便于管理的优点，缺点是二段密度在线不可控，分选效果比两产品分选工艺差。因此当入洗原煤煤质稳定且对中煤灰分要求不高时采用三产品重介质旋流器分选工艺可以取得很好的经济效益。如果入洗原煤煤质变化大，客户对产品质量要求较高则采用两段两产品重介旋流器分选工艺更灵活、精确。对于高阳煤矿选煤厂来说由于只入洗本矿生产原煤，原煤性质稳定，中煤产品也能符合客户要求，因此三产品重介旋流器分选工艺更适合高煤矿阳选煤厂，且可获得较高的经济效益。
参考文献：
[1] 于宇，赵树彦.大直径有压给料三产品重介质旋流器在动力煤选煤厂的应用研究[J]. 煤炭加工与综合利用, 2011(1): 1- 5.
[2] 谢广元. 选矿学[M]. 徐州:中国矿业大学出版社,2001.
[3] 宋晓.全球规格和单机处理能力最大的3DMC1500/1100AP型有压给料三产品重介质旋流器通过技术鉴定[J]. 煤炭加工与综合利用,2010(6) :56- 56.
[4] 段丁杰,范肖南.新型有压给料三产品重介质旋流器在顾桥选煤厂的应用[J]．煤炭加工与综合利用，2012(2)：40-42.
[5] 张新民，李振涛.有压大直径两产品重介旋流器的应用探讨[J]．煤炭工程，2013,45(11)：13-15.
[6]于瑞，李明，汪海平. 有压两产品主再洗和无压三产品重介旋流器工艺应用[J]．能源技术与管理，2013,38(3)：114-116.

作者简介：
汪小琪（1982-）男 汉族 毕业于中国矿业大学（北京）项目管理专业 硕士学位 现任山西焦煤汾西矿业集团高阳选煤厂生产厂长，工程师 联系电话：[phone]