重介质选煤技术

1重介质旋流器选煤技术讲座选煤厂员工技术培训2重介质旋流器选煤技术讲座1.概述2.重介质旋流器选煤基本原理3.重介质旋流器选煤悬浮液的特性和要求4.重介质旋流器选煤工艺流程5.重介质旋流器选煤的主要设备及其选择6.影响重介质旋流器工作的主要因素7.重介质旋流器选煤的操作与维护选煤厂员工技术培训31、概述1.1重介质旋流器选煤的发展1.2重介质旋流器选煤的优缺点1.3重介质旋流器的应用范围1.４分类选煤厂员工技术培训4１、概述1.１重介质旋流器选煤的发展重介质旋流器是在分级旋流器的基础上演变而来。1945年荷兰国家矿山局提出了用重介质旋流器选末煤的方法，并发明了ＤＳＭ（圆柱圆锥形）重介质旋流器。由于加重质由黄土改为磁铁矿，使这一技术真正用于工业。美、德、英、法等国相继购买了这一专利应用于选煤，并不断创新，研制了许多新型重介质旋流器：5１、概述1.１重介质旋流器选煤的发展如1956年美国维尔莫特公司研制成功的无压给煤圆筒形重介质旋流器，简称DWP；60年代英国研制成有压给料圆筒形重介质旋流器，即沃赛尔旋流器；1966年苏联研制成用两台旋流器并式相串组成三产品重介质旋流器；1967年日本田川机械厂研制成倒立式圆柱圆锥形重介质旋流器，即涡流旋流器；6１、概述1.１重介质旋流器选煤的发展80年代初意大利学者研制成用两台圆筒形旋流器轴线串联组成三产品重介质旋流器；80年代中期英国煤炭局在吸收DWP和沃赛尔两种族流器的特点，推出直径为1200mm的中心给料圆筒形重介质旋流器，用于分选粒度为100—0.5mm的原煤。7１、概述1.１重介质旋流器选煤的发展我国1966年在采屯煤矿选煤厂建成第一座重介质旋流器选煤车间，采用Φ500mmＤＳＭ型旋流器分选6-0.5mm级原煤。1969年在田庄选煤厂采用Φ500mm重介质旋流器处理13-0.5mm级原煤。随后，相继又研制成Φ600、Φ700mm二产品圆柱圆锥形重介质旋流器。用途扩展到跳汰中煤和跳汰精煤再选。选煤厂员工技术培训8１、概述1.１重介质旋流器选煤的发展80年代至90年代对重介质旋流器选煤工艺与设备进行了一系列的改革和创新。先后推出重介质旋流器分选50-0mm不脱泥原煤的工艺；有压给料二产品和三产品重介质旋流器；无压给料二产品和三产品重介质旋流器；分选粉煤的小直径重介质旋流器以及“单一低密度介质、双段自控选三产品(四产品)的重介质旋流器”选煤新工艺。1998年推出了大型简化工艺重介质选煤技术，旋流器直径达到1200/850，2003年旋流器直径达到1400/1000。到2005年底，中国已有100多个选煤厂装备有上述各类重介质旋流器约400多台。选煤厂员工技术培训9１、概述1.２重介质旋流器选煤的优缺点重介质旋流器选煤是目前重力选煤方法中效率最高的一种。它是用重悬浮液或重液作为介质，在外加压力产生的离心场和密度场中，把煤和矸石进行分离的一种特定结构的设备。选煤厂员工技术培训10１、概述1.２重介质旋流器选煤的优缺点优点：１）分选效率高２）可高效率地分选难选煤和极难选煤，适应性强３）分选密度调节范围宽４）处理能力大５）生产过程易于实现自动化缺点：１）增加加重质回收系统，消耗加重质；２）设备磨损和维护量加大。选煤厂员工技术培训11１、概述1.３重介质旋流器选煤应用范围１）分选易选至极难选煤；２）再选跳汰机的中煤和精煤；３）与其它选煤方法组建联合流程；４）分选需要高度解离的原料，如夹矸煤含量大或破碎后可解离出黄铁矿的原煤。５）低密度分选超低灰精煤选煤厂员工技术培训12１、概述1.４重介质旋流器分类(1)按其外形结构可分为：圆柱形、圆柱圆锥形重介质旋流器两种。(2)按其选后产品的种类可分为：二产品重介质旋流器；三产品重介质旋流器。(3)按物料给入旋流器的方式可分为：周边(有压)给原煤、给介质的重介质旋流器；中心(无压)给原煤、周边(有压)给介质的重介质旋流器。(4)按旋流器的安装方式可分为：正(直)立式、倒立式和卧式三种。选煤厂员工技术培训13２、重介质旋流器选煤的基本原理选煤厂员工技术培训重介质旋流器选煤是阿基米德原理在离心力场中的应用。在重力场下：颗粒在介质中所受的重力Ｇ０等于颗粒的重量与同体积的介质重量之差。即：式中：Ｖ－矿粒的体积，ｍ３；δ－矿粒的密度，ｋｇ／ｍ３；ρ－液体介质的密度，ｋｇ／ｍ３；ｇ－重力加速度，ｍ／ｓ２。δ－ρ＞０，颗粒下沉；δ－ρ＝０，颗粒悬浮在液体中的任意位置；δ－ρ＜０，颗粒上浮。当ρ＝１４００ｋｇ／ｍ３，δ＝１３００ｋｇ／ｍ３，该颗粒上浮；δ＝１８００ｋｇ／ｍ３，该颗粒下沉。30()()6VggGd14２、重介质旋流器选煤的基本原理选煤厂员工技术培训在重力场下：颗粒在介质中的沉降速度越快，煤矸分离越快。颗粒直径越大，沉降速度越快；δ－ρ越大，沉降速度越快；分选介质的粘度越小，沉降速度越快；或是加速度越大，沉降速度越快。但是颗粒的直径、δ－ρ和分选介质粘度是由被选物料的性质和介质性质决定的，无法人为改变，而加速度在重力场中是一个定值，因此重力场下重介质分选对大粒度效果较好，而细颗粒的效果较差。30()()6VggGd15２、重介质旋流器选煤的基本原理选煤厂员工技术培训在离心力场下：颗粒在介质中所受的离心力Ｇ０２等于颗粒的离心力与同体积的介质离心力之差。即：式中：Ｖ－矿粒的体积，ｍ３；δ－矿粒的密度，ｋｇ／ｍ３；ρ－液体介质的密度，ｋｇ／ｍ３；ｖｔ－颗粒旋转的切线速度。ｍ／ｓ；ｒ－旋转半径，ｍ。可见颗粒在旋转流场中所受到的离心力，比重力场大几十倍至几百倍。离心力与重力的比值叫做离心系数ｉ20()tVrvGccmmggFaaFi离重16２、重介质旋流器选煤的基本原理选煤厂员工技术培训在离心力场下：由此可见，重介质选煤是按矿粒与悬浮液的密度差进行的，受粒度的影响较小；离心力可以大大提高颗粒的移动速度，使细颗粒按密度分选更有效，所以，重介质旋流器选煤精度高，处理量大。重介质旋流器选煤是一个复杂过程，在特定的旋流器结构内，介质流在旋流器内离心力作用下，形成了一个复杂的压力场和速度场，在轴向和径向存在压力梯度和速度梯度，切向速度决定着轴向速度和径向速度，轴向速度决定着处理能力，压力梯度决定了分层速度，悬浮液的性质决定着分选精度和处理能力。（略）17３、重介质选煤悬浮液的特性和要求3.1综述3.2加重质的选择3.3悬浮液的特性选煤厂员工技术培训183.1综述重介选煤用的悬浮液是一种固相和液相的两相体，即一种固相微粒分散在另一种液相中构成的体系。被分散的固相微粒称为分散相，其周围的液相称为分散介质，分属不同的相。在重介质选煤中，把高密度的固相微粒称为加重质，液相一般为水。按分散相粒径的大小，可把分散体系分为三类：分散相粒径小于0.001μm的分散体系叫真溶液；粒度在0.1μm至0.001μm之间的分散体系叫胶体溶液；粒径大于0.1μm的分散体系叫悬浮液。选煤厂员工技术培训193.1综述重介质选煤用的悬浮液主要持点：(1)悬浮液中的悬浮颗粒在普通显微镜下，甚至用肉眼都能看到；(2)分散相(水)和悬浮粒子之间有明显的相界面；(3)由于悬浮液中悬浮粒径较大，在重力作用下会产生沉降，具有动力不稳定性。如保持悬浮状态不受破坏，需要有外力作用。如机械力、垂直流、水平流、脉动流、切向流等。选煤厂员工技术培训203.1综述重介质旋流器选煤用的悬浮液分散相(加重质)的粒径一般在0.1mm至1μm之间，需要有外力作用才能保持相对稳定性。加重质的性质直接影响到它与水配成悬浮液的性质、介质的制备、回收工艺设备的选型、主选设备的选择以及分选效果和成本。因此，加重质性质的选择是非常重要的一环。选煤厂员工技术培训213.2加重质的选择选择加重质主要应考虑：密度、粒度组成、机械强度、化学活性、导磁性以及回收特性能否满足重介质选煤工艺提出的各种要求、加重质来源情况等。选煤厂员工技术培训22选煤厂员工技术培训3.2加重质的选择3.2.1加重质的密度加重质是配制悬浮液的高密度固体微粒。它应能满足重介质选煤对配制悬浮液密度范围的要求。同时，它应使悬浮液中固体的体积浓度保持在一定范围内。悬浮液中加重质的体积浓度与悬浮液中加重质的密度有如下关系：式中—加重质密度；ρ—悬溶液密度；λ—加重质在悬浮液中的体积分数。公式说明悬浮液密度一定时，加重质的体积浓度随加重质的密度增大而减小。如果λ值取小数，一般控制在0.1—0.35范围内较宜。1123选煤厂员工技术培训3.2加重质的选择3.2.1加重质的密度在工业生产条件下，悬浮液中还要混入一部分煤泥，它的性质与混入的数量对悬浮液的流变特性影响较大。因为，一般煤泥的密度远低于加重质的密度，它与加重质组成新的固相分散体时,其混合固相体的密度由下式决定；式中：—混合固体相平均密度；δ1—纯加重质的密度，t／m3；δ2—煤泥密度，t／m3；γf—纯加重质占混合固相体的质量分数，％。混合固相体的密度取决于加重质和煤泥的密度，以及两者组合的数量。1212111fffc24选煤厂员工技术培训3.2加重质的选择3.2.1加重质的密度一般情况都采用磁铁矿粉作加重质，因为它的密度可达4200—5500kg／m3，可满足重介质选煤悬浮液密度达到1250—2200kg／m3的要求，并可采用工艺简单、效率高的磁力回收工艺和磁选设备回收介质复用。对于磁铁矿，磁性物含量越高，密度越高，介耗越低。25选煤厂员工技术培训3.2加重质的选择3.2.2加重质的粒度组成特性重介质选煤对加重质粒度组成有一定的要求，尤其是重介质旋流器选煤时，对加重质粒度组成的要求更严一些。因为悬浮液中加重质在重力场的沉降速度代表着该悬浮液的稳定性。而同种粒度组成的加重质在离心力场沉降速度远大于重力场。由于重介质旋流器入选物料下限较低(有效分选下限一般可达0.15mm)，所以磁铁矿粉的细度必须达到一定要求。26选煤厂员工技术培训3.2加重质的选择3.2.2加重质的粒度组成特性各国对磁铁矿粉的粒度要求是不同的，如：27选煤厂员工技术培训3.2加重质的选择3.2.2加重质的粒度组成特性各国对磁铁矿粉的粒度要求是不同的，如：28选煤厂员工技术培训3.2加重质的选择3.2.2加重质的粒度组成特性我国对磁铁矿粉的粒度如下表：我国各选煤厂所用介质粒度在细与中细范围内。从实践看：磁铁矿粉的-0.044mm含量越大，介耗越低。-0.010mm含量越小，介耗越低，建议小于10~15%。29选煤厂员工技术培训3.2加重质的选择3.2.3加重质的机械强度加重质的机械强度主要指它的可磨性。即在较长生产时间内循环使用过程的粉碎程度。机械强度越高，可磨性越好。在生产循环使用过程中产生的微粒越少，对稳定悬浮液的流变性质和降低加重质在回收过程中的损失都是很重要的。我国天然磁铁矿粉的强度按莫氏标准、硬度在5.5—6.5范围内，可磨性都符台要求。但经过培烧而成的磁铁矿，其机械强度一般低于天然磁铁矿。必要时要做可磨性对比试验。30选煤厂员工技术培训3.2加重质的选择3.2.4加重质的其它特性加重质对水、对工艺设备的材质应具有化学惰性。即不产生或不易产生化学反应和泥化，且有利于净化回收。采用磁性加重质时，它的比磁化系数应大于4000×10-6cm3／g（属强磁性矿物如磁铁矿、磁黄铁矿等），比磁化系数低于3000×10-6cm3／g的磁性加重质（属中等磁性矿物如钛铁矿及假象赤铁矿等），回收用的磁选机的磁感应强度应不低于0.3T。当然，磁铁矿的矫顽力过高也是不利的。因为它易于磁团聚，造成悬浮液的不稳定性．严重时要增设退磁器。31选煤厂员工技术培训3.2加重质的选择3.2.5磁铁矿粉的规格各国要求的磁铁矿的规格是不同的。英国要求的磁铁矿粉规格为：密度高于4600kg/m3，磁性物含量不低于90%，磁铁矿粉粒度组成为：小于10μm颗粒的含量不超过16%；小于100μm颗粒含量不低于94%，水分不超过7%。苏联磁铁矿粉规格为：密度高于4300-4600kg/m3，磁性物含量不低于9