摘 要：本文通过对分级旋流器分析研究，对选煤分公司景阳选煤厂粗煤泥分级旋流器的底流口直径进行试验性研究，找到合适的分级旋流器底流口直径，提高粗精煤灰分，以此提高精煤灰分，进而提高精煤产率，具有较大的经济效益及社会效益。

关键词：分级旋流器;底流口直径;粗精煤产率;提高

0 引言

景阳选煤厂是太原煤炭气化集团选煤分公司在古交地区运营的一座主焦煤选煤厂，入洗炉峪口煤矿原煤4号煤，煤质为主焦煤，原煤内灰低且可选性好，景阳选煤厂年入洗量为120万t。

目前采用的生产工艺为主流的重介旋流器主洗+分级旋流器分选粗煤泥+浮选末煤的工艺，其中主洗系统采用重介质无压三产品旋流器，粗煤泥分选设备为水力分级旋流器，尾煤分选采用的设备为XJM浮选机。景阳选煤厂目前精煤平均回收率为50.4%，精煤灰分10.1%，选煤分公司给的上限灰分为10.5%，通过提高精煤灰分和产率，实现经济效益最大化，是目前太原煤炭气化集团选煤分公司景阳选煤厂迫切亟待解决的一个问题。

1 存在的问题

景阳选煤厂自太原煤炭气化集团选煤分公司运营以来就存在精煤灰分较低，精煤产率偏低的现象。

通过开展了针对景阳选煤厂原煤来源炉峪口煤矿原煤的全级浮沉试验，试验表明，-1.4g/cm3密度级灰分低;1.4g/cm3～1.8g/cm3密度级别之间产物产率较低。通过对重介主洗精煤再做小浮沉试验，发现精煤中含矸指标已经在2.7%～3.1%之间，再通过提升重介旋流器分选密度，提升精煤灰分及产率是较难以实现稳定控制的，所以不能通过提升主洗精煤的灰分来挺高综合精煤的产率。

为了达到提高精煤产率的目标，我们针对粗煤泥来料做了筛分试验并化验相关组别，并将目前在生产情况下的粗煤泥分选系统中离心机下粗精煤产物进行化验。通过筛分试验得知粗煤泥来料中-0.25mm别占比约为30%左右，0.25mm～1.0mm级别占比约为60%，+1.0mm级别占比约为20%。可见0.25mm～1.0mm占比较大。通过对目前粗煤泥离心机下多组粗精煤泥进行化验，得到平均灰分为8.6%。按照景阳选煤厂的设计要求粗精煤灰分上限为9.5%，下限为8.5%，而目前景阳选煤厂粗精煤灰分为8.6%，距离灰分上限有0.9%，所以提高粗精煤产率是有较大空间的，进而提高综合精煤产率，增加经济效益。

2 解决问题的技术方案及理论基础

2.1 技术方案

景阳选煤厂粗精煤分选主要是由分级旋流器与煤泥弧形筛以及粗煤泥离心机组成的粗煤泥分选系统，粗煤泥来源主要为精煤弧形筛、中煤弧形筛筛下物。按照选煤分公司的要求，对粗煤泥分级旋流器进行实验性研究。通过更换不同直径的底流口探寻底流口直径对粗精煤灰分及产率的影响，寻找最佳的合适景阳选煤厂的底流口直径。按照国家标准要求，分别选取90mm、100mm、110mm、120mm的四种通用分级旋流器底流口直径进行试验，并获取相关数据。其中90mm口直径底流口为目前使用口直径。为保证试验的准确性及可靠对比性，试验期间原煤煤质及入洗煤量须没有较大差别，每两个生产班组试验一种底流口直径，每2h测得一组数据，每班生产8h，八个班组连续生产64h。

2.2 理论基础

分级旋流器是一种通过水力回转流进行分级的设备，并也具有浓缩、脱水的作用。常用于细颗粒矿物的分选，具有较高的的分选效率，是目前国内洗选行业细粒矿物常用的一种分级、浓缩、脱水、分选设备。

分级旋流器工作原理如下：矿浆在一定下的压力下通过切线方向进料口给入旋流器，于是在旋流器内形成一个回转流。在旋流器中心处矿浆回转速度达到最大，因而产生的离心力也最大。矿浆向周围扩散运动的结果，在中心轴周围形成一个低压带。水力分级设备一直概率分级设备，水力旋流器存在分级效率和分离精度的问题，主要存在溢流跑粗和底流夹细现象;其中底流夹细形成的原因是：在运动中有极少数细粒颗粒本应该向上运动从溢流口排出，但受到各种强烈的随机干扰而改变方向，甚至是折返运动，进入了外旋流器而从底流口排出。

通过对分级旋流器底流口直径工艺参数进行调整，增大底流口直径实现提高底流排放量，提高末精煤产率及灰分，实现精煤综合产品灰分及产率提升。分级粒度与溢流管/底流口比值成正比，溢流管直径/底流口的比值越小分级粒度越小[1-2]。

3 方案实施

3.1 方案材料准备

由于现有分级旋流器使用的是90mm直径的底流口，在确定好技术方案后向分级旋流器厂家购买100mm、110mm、120mm直径的分级旋流器底流口，并开始实施技术方案。

3.2 方案实施具体内容

按照预定技术方案，在购买的底流口到厂之后，设置时间节点，准备好可供入洗64h以上的原煤，并设定好入洗密度以及入洗量，然后开始实施技术方案。在现有90mm直径下底流口连续工作两个班共计16h后，更换100mm直径的底流口继续生产。以此类推，直至所有底流口都被更换试验生产完毕。在试验生产期间，每2h从粗煤泥离心机底流口进行采样并作筛分试验及粒级灰分化验，确保化验数据的准确性。

4 试验数据对比及分析

4.1 数据对比

通过对不同直径底流口下粗精煤离心机筛下物料进行采集，并进行化验，获得多组数据，将数据进行归纳整理，得到如表1：

4.2 数据分析

通过对表1进行数据分析得到以下几点：①随着分级旋流器底流口直径的增大，各粒级灰分均有不同程度提升，但是提升幅度逐渐在减小;②随着分级旋流器底流口直径的增大，>0.5mm粒级、0.5mm～0.25mm粒级产率均有不同程度的降低;③随着分级旋流器底流口直径的增大，0.25mm～0.125mm粒级、0.125mm～0.075mm粒级、0.075mm～0.045mm粒级、-0.045mm粒级产率均有不同度提升;④随着分级旋流器底流口直径的增大，离心机筛上粗煤泥灰分不断在提升，但是提升幅度在逐渐在减小;⑤在分级旋流器底流口直径90mm时，粗精煤泥灰分为8.53%;直径100mm时，粗精煤泥灰分为9.05;直径110mm时，粗精煤泥灰分为9.39%;直径为120mm时，粗精煤泥灰分为9.64%。可以清楚看到直径120mm时灰分已超过目标灰分上限，而直径110mm是则接近灰分上限，通过数据比对评价，认为四个底流口中最适宜的为直径110mm的底流口。

5 经济效益

根据研究结果，选煤分公司生产技术部建议景阳选煤厂分级选旋流器组采用110mm直径底流口代替原有90mm直径底流口，并进行为期三个月的工业试验。测得粗精煤灰分、精煤灰分及产率，并与工业试验前三月的数据进行对比，得到数据如表2、表3：

通过为期三个月的工业试验后，对比表2与表3可以发现工业试验后粗精煤平均灰分较试验之前提升0.85%;精煤平均灰分较实验前精煤平均灰分上升0.25%，精煤产率提升0.57%，保守估计提升0.5%。按照景阳选煤厂设计入洗能力120万t/a计算，精煤年产量将提高0.5%*1200000=6000，按照目前景阳选煤厂销售精煤价格1300元/t计算，则年增加经济效益约780万元。

本次研究更换旋流器组底流口共花费约10万元。

因此共提高经济效益约7800000-100000=7700000元。

6 结论

通过对分级旋流器底流口直径对景阳选煤厂粗精煤回收的影响的研究，发现并证实分级旋流器底流口直径对粗煤泥分选的影响规律，伴随分级旋流器底流口直径的增大，粗精煤产品灰分及产率都将有不同程度的提升，但提升幅度逐渐减小。此规律对日后生产具有指导意义。此次研究中由于配件的限制，未能找到最佳的分级旋流器直径（非标），是此次研究唯一的缺憾。

参考文献：

[1]杨广武，李长魁，王艳丽.浓缩分级旋流器结构的研究与实践[C].全国细粒煤分选技术会议论文集，2009.

[2]王元文，张少明，方莹.水力旋流器分离性能实验研究[J].化工矿物与加工，2005，34（11）：25-28.

作者簡介：

付小龙（1989- ）男，陕西周至人，本科，毕业于太原理工大学，从事煤炭洗选加工利用方面的研究工作。