刘汉宝

（山西新景煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000）

关键字：重介旋流器；分选密度；电磁线圈；导磁结构

近年来，我国经济迅猛发展，各行业均取得不菲的成绩，与此同时，对于环境保护的要求也越来越高。尤其在我国国民经济基础中的煤炭行业，我们需要在满足工业需求的同时，对煤炭实行安全生产、深度加工，发展洁净煤炭技术[1-2]。因此，煤炭洗选成为煤炭清洁利用的第一步[3]。国内外洗煤厂大多选择重介旋流器进行煤泥洗选[4-6]，重介旋流器分选煤泥选择性较强，但能适应大多数煤种，已得到广泛的使用[7]。重介旋流器一般有两产品和三产品之分，国内大多使用三产品重介旋流器[4-6]。三产品重介旋流器是通过对重液密度的控制来调节旋流器的分选密度，但在正常生产过程中，还得注意中煤矸石的分选，这就使得二者较难得到平衡。因此，本文通过复合力场，即外加导磁结构的形式，探究磁场作用下煤泥分选效果，优化导磁结构对重介旋流器分选调控方法。

1 实验部分

1.1 试验煤样

试验所选煤样为-3mm的粗煤泥，其粒级分布如表1所示。

表1 原煤中-3mm粗煤泥的粒度分布

1.2 试验方法

1.2.1 试验设备

重介旋流器在实际应用中为大型设备，不适合实验室，因此，按照实际尺寸对重介旋流器进行缩放，搭建了试验设备。其装置图如图1所示。

该设备总共有三层，一层为准备区，装有煤样入料及排料口，搅拌桶和渣浆泵。当开启回料阀后，将试验煤样加入搅拌桶搅拌均匀后进行试验。二层主要是计算机控制系统，用于控制旋流器及整个试验系统，该层并伴有密度计，用来检测底、溢流的密度，集料台主要用于物料缓冲。三层放置旋流器，进行煤泥分选及物料分取。

图1 试验装置示意图

1.2.2 介质分配规律试验

介质分配试验的步骤如下：

1.2.3 粗煤泥分选试验

在上述实验装置的搅拌桶中将煤样与已知配制好浓度的重液混合，搅拌均匀，关闭回流阀。在计算机输入试验压力0.08MPa。线圈及导磁结构已准备就位，煤样与重液在系统中循环进行，当运行达到平稳后，用不导磁的器皿取样精煤、尾煤。经脱介处理后的精、尾煤烘干后分级、称重、烧灰，经计算后得到不同条件下旋流器底流、溢流产品中灰分随导磁结构的变化。

2 结果与讨论

2.1 介质分配试验结果

图2 不同磁系布置下的溢流底流密度

从图2可以看出，在无导磁结构和添加上导磁结构后，溢流介质密度都是呈先增加后减小的顺序变化，且在电流达到5A时，溢流介质密度最大，且无导磁结构和上导磁结构作用下，溢流介质密度差别也较明显；添加下导磁结构后，溢流介质密度在试验电流范围内一直增加。同样，对于底流介质密度，无导磁结构和上导磁结构作用下，底流介质密度先减小后增加，当电流达到5A时，底流介质密度降到最低，且底流介质密度有很明显的差别；而下导磁结构作用后，底流介质密度一直为下降的变化趋势。这就说明，旋流器外部的导磁结构，会对旋流器内底流、溢流中的介质产生影响，这样在带煤试验时，煤泥分选密度也会发生明显的变化，提高或降低分选效果，为试验的可行性提供依据。

2.2 粗煤泥分选试验结果

2.2.1 无导磁结构下粗煤泥分选试验结果

图3 无导磁结构下粗煤泥分选试验结果

从图3可以看出，随着电流强度的增加，精煤灰分呈增大的趋势，当电流强度达到5A时，+1mm粒度的煤样精煤灰分有所轻微降低，1～0.125mm的煤样精煤灰分仍增加；当电流强度变化时，+1-0.25mm煤样尾煤灰分表现出先增大后减小的变化趋势，当电流达到5A时，尾煤灰分达到最大，粒级为0.25～0.125mm的煤样尾煤灰分随电流的增加而减小。这说明，无导磁结构时，电流强度逐渐升高时，旋流器内溢流介质灰分增加，底流介质灰分先增大后减小。当电流达到5A时，粒度为0.5～0.125mm的煤样尾煤灰分降低，与此同时，其他粒级煤样的精、尾煤灰分均升高，即旋流器分选密度升高。

2.2.2 上导磁结构作用下粗煤泥分选试验

图4 上导磁结构下粗煤泥分选试验结果

从图4可以看出，施加上导磁结构后，精煤灰分随电流变化呈先增加后降低的趋势，当电流达到5A～10A时，粒级为0.25～0.125mm的煤样精煤灰分持续增加，0.5～0.25mm粒级的煤样精煤灰分变化不太大，+1～0.5mm粒级的煤样精煤灰分先升高后降低。对于尾煤灰分，上导磁结构作用下，各粒级煤样变化趋势一致。尾煤灰分随电流强度呈先减小后增加又减小的趋势，当电流为处于0～2.5A时，各粒级煤样尾煤灰分均减小，电流为2.5～5A时，各粒级煤样尾煤灰分都增大，电流达到5A～10A时，各粒级的尾煤灰分均又降低。由此可见，上导磁结构作用下，电流强度增加，精煤灰分先降低后升高，尾煤灰分先降低后增加又减小。电流强度为0～0.25A时，精、尾煤灰分均较低，旋流器的分选效果不佳；当电流强度大于5A后，精煤灰分随变化不明显，但尾煤灰分发生了明显的降低，分选效果更低。

2.2.3 下导磁结构作用下粗煤泥分选试验

图5 下导磁结构下粗煤泥分选试验结果

从图5可以看出，添加下导磁结构后，随着电流强度的增加，各粒级煤样的精煤灰分均呈增加趋势；当电流达到7.5A后，+1mm粒级的煤样精煤灰分降低。对于尾煤灰分，随着电流强度增加，尾煤灰分呈先减小后增加又减小的趋势；对于0.25～0.125mm的煤样，电流在2.5～5A时，尾煤灰分增加不明显，当电流大于5A后，尾煤灰分迅速减小。因此，下导磁结果作用下，随着电流强度的增加，各粒级煤样精煤灰分升高，尾煤灰分先减小后增加有减小。电流达到5A时，个粒级煤样精煤灰分增加，尾煤灰分也增加，分选效果不佳。

2.2.4 导磁结构的影响

通过上述试验结果，选择电流为5A时，探讨无电流、无导磁结构以及上、下导磁结构作用下，各粒级煤样精、尾煤灰分的变化情况，具体试验结果见图6。

从图6可以看出，电流为5A时，比较上导磁结构和无导磁结构，+1～0.25mm粒级的煤样精煤灰分呈增加趋势，0.25～0.125mm粒级的煤样精煤灰分降低；但各粒级煤样的尾煤灰分均升高。下导磁结构作用下，精煤灰分变化不明显，尾煤灰分降低。即电流达到5A，上导磁结构较无导磁结构，精煤灰分明显增加，除粒级1-0.5mm煤样尾煤灰分略有降低，其他各粒级煤样尾煤灰分均升高，分选密度有所提升。

图6 电流5A时的精、尾煤灰分变化

3 结 论

本文主要利用外加导磁结构作用于旋流器柱锥面，当电流强度变化时，通过介质分配规律及粗煤泥分选试验，探究旋流器分选密度提升或降低的试验条件。通过导磁结构作用下的介质分配试验结果表明：上导磁结构较无导磁结构，溢流介质密度会降低，底流密度升高；导磁结构作用下粗煤泥分选试验结果表明：当电流5A时，上导磁结构较无导磁结构，精、尾煤灰分升高，分选密度提高。