三产品旋流器分选效果与铁粉粒度关系的探讨

2005/9/9 10:11:17

　选煤工业曾经采用天然砂、黄土等做为选煤的加重质。但随着选煤生产的不断进步，工艺的不断完善，选矿厂的磁铁矿粉逐渐以它显著的特点成为绝大多数重质选煤厂的加重质。它具有密度高、耐磨性好、与水混合呈化学惰性以及具有磁性而易回收等优点。它的主要性质如下所列：
　　真比重　　　　　　　4900～5200 kg/m³
　　磨式硬度　　　　　　　6
　　主要成份　　　　　　　Fe₃O₄
　　可配悬浮液密度　　　　1300～2200kg/m³
　　属　　性　　　　　　　强磁性。
　　由此可知它具备作为加重质应有的性质，而且它还有别的加重质材料不具备的强磁性，所以可用磁选机加以回收，从而达到循环使用的目的。

1　影响因素的分析

　　对于重介质选煤主要要求磁铁矿粉的磁性物含量和粒度组成两个性质。我国目前对选煤用铁粉磁性物含量没有统一规定。《选煤厂设计手册》中建议铁粉中磁性物含量应在95%以上。磁性物含量高有两方面好处。一是磁性物含量高密度大，可减少悬浮液中铁粉损失；另一方面磁性物含量高，磁性强，有利于磁选机回收。
　　铁粉的性质确定以后，就不会有太大的波动。对重介选煤分选效果直接产生影响的是它的粒度组成，不同的粒度组成可配成不同特性的悬浮液。
　　目前我国选煤界普遍认为：块煤分选铁粉组成中-74μm的含量不低于80%(指立、斜轮分选)；末煤分选铁粉中-40μm的含量不应低于80%(指二产品旋流器)。但随着选煤工业的发展而产生的三产品旋流器是否也能适应这一要求呢?
　　所谓三产品旋流器是由两个普通两产品旋流器通过导截首尾串联而成，按煤流方向顺序分为一段和二段。一段呈圆柱形，二段呈20°圆锥形(PT710/500-1型)。整个三产品旋流器使用一种密度的悬浮液。二段的分选密度是靠自身的浓缩作用来实现的。因为悬浮液是由高密度的铁粉颗粒和水等混合而成的，它在旋流器中强大的离心力作用下形成一个不均匀的密度场，悬浮液密度从里到外，从上到下逐渐递增，铁粉的粒度越粗悬浮液密度越大，从而形成一个高于一段分选密度500～800kg/m³的二段分选密度来达到二段分选的目的。
　　由此看来，三产旋流器选用较粗粒度的铁粉是比较经济的。在一段使用1300kg/m³的悬浮液的情况下，二段适当调整一些状态参数(如二段底流口等)即可达到1900kg/m³左右的分选密度，这对中间物含量较多的难选煤的分选尤为重要。
　　三产品旋流器是原苏联首先研制成功且于1974年在特克瓦尔切利斯卡娅选煤厂投入工业生产，并于八十年代中为我国设计了两座应用三产品旋流器(PT710/500-1型)分别用于分选40～0.5mm及13～0.5mm煤的晋阳选煤厂和七星选煤厂。他们在三产品旋流器方面有较成熟的理论和丰富的实践经验。从生产情况看，晋阳选煤厂一段可能偏差E_P1=0.035，数量效率为77.90%；其二段主要是用来排矸(它一段的分选密度为1550kg/m³)。七星选煤厂的可能偏差值由经验公式E_P=A^．S^-0.5估算为E_P=0.038，数量效率为η=96.46%，两厂的分选效果都较好。
　　我国煤炭科学研究总院唐山分院也先后研制成功了500/350和710/500两个型号的三产品旋流器，分别首先应用在沈阳矿务局彩屯选煤厂和鸡西(矿务局)市两西选煤厂。下面以彩屯选煤厂六个月的实际生产中比较三产品旋流器使用粗细铁粉哪个更好。在表1中列出了彩屯选煤厂所使用的粗细铁粉粒度组成情况。

表1　彩屯选煤厂铁粉组成

粒度μm	粗铁粉	细铁粉
+150	2.30	0.72
-74	81.13	95.21
-40	59.82	82.81

　　该厂分别使用粗细铁粉生产了三个月，生产结果如表2、表3所列。

表2　末原煤及各产品的密度组成

使用铁粉	月份	入料			末精煤			末中煤			末矸石
使用铁粉	月份	-1.5	1.5-1.8	+1.8	-1.5	1.5-1.8	+1.8	-1.5	1.5-1.8	+1.8	-1.5	1.5-1.8	+1.8
细	4	65.77	16.43	17.80	94.77	5.08	0.15	23.10	61.37	15.53	1.96	4.20	93.84
铁	5	66.84	15.44	17.72	93.80	5.76	0.44	22.28	63.55	14.17	3.40	5.85	90.75
粉	6	65.43	15.99	18.58	93.72	6.16	0.12	22.59	53.84	23.57	3.46	5.41	91.13
粗	7	64.74	16.54	18.72	93.17	6.57	0.26	20.54	54.56	24.90	1.94	2.35	95.71
铁	8	66.65	15.92	17.43	94.30	5.60	0.10	27.77	51.98	20.25	1.78	2.85	95.37
粉	9	72.03	15.42	12.55	94.39	5.48	0.13	27.85	48.94	23.21	1.77	1.91	96.32

表3　三产品旋流器分选结果

使用铁粉	月份	入　料		末精煤		末中煤		末矸石		一段分选			二段分选
使用铁粉	月份	±0.1 含量%	Aα%	r%	Aα%	r%	Aα%	r%	Aα%	δρ₁	Eρ₁	η₁	Eρ₂	Eρ₂	η₂
细	4	25.96	24.21	64.61	9.94	19.98	30.99	15.91	73.24	1.515	0.045	94.11	2.08	0.137	97.32
铁	5	19.53	23.55	67.78	10.44	15.33	30.18	16.89	70.14	1.530	0.060	93.88	2.05	1.107	93.36
粉	6	26.27	24.61	62.63	10.02	22.61	34.73	14.76	71.04	1.525	0.058	93.91	2.25	0.110	93.05
粗	7	20.27	24.81	62.80	10.26	23.87	34.56	13.13	75.88	1.520	0.058	93.20	2.25	0.088	95.95
铁	8	31.56	24.24	61.39	9.97	25.31	32.06	13.30	75.21	1.581	0.060	92.41	2.11	0.120	96.74
粉	9	34.51	19.83	73.36	10.01	18.02	32.83	8.26	76.20	1.535	0.060	94.61	2.20	0.125	97.41

　　　　由表2、表3综合得表4，分选结果比较表。

表4　一、二段分选结果均值比较

	一段分选		二段分选
	Eρ₁	η₁	Eρ₂	η₂
使粗铁粉	0.0596	93.67	0.111	96.72
使细铁粉	0.0543	93.97	0.118	94.58
+/- 比较	+0.0053	-0.30	-0.007	+2.14

　　由表4比较分析看出：
　　(1)对于一段分选，使用粗铁粉后分选效果略有下降，EP值升高了0.0053，数量效率降低了0.3个百分点；
　　(2)对于二段分选，使用粗铁粉比使用细铁粉的分选效果好，E_P值下降了0.007，数量效率提高了2.14个百分点；
　　(3)综合前两条，使用粗铁粉后，一段分选效果略有下降，二段分选效果提高了，经济效益仍是显著的。

2　存在问题及解决办法

　　由上述比较分析得知，三产品旋流器使用粗铁粉分选效果优于使用细铁粉。但同时使用粗铁粉存在一个稳定性较差的问题，通过生产实际得出解决这个问题的办法。即在悬浮液中混入一些密度较低，粒度较细的泥质，会使悬浮液的稳定性得到改善。
　　生产实践也证明了这一点。采用铁粉做加重质，在分选密度较低时于悬浮液中添加部分煤泥，不但没有因悬浮液粘度增加而降低分选效果，相反悬浮液稳定性增加了，操作更加稳定分选效果反而提高了。具体的煤泥加入量应根据本厂的实际入选原煤中的泥质含量等情况通过计算和试验来确定。否则泥量大了会减小悬浮液的流动性，增大它的粘度。一旦悬浮液中泥量增大，可通过打分等手段来排除一部分，从而对泥含量加以控制。

3　结论

　　由前述分析及生产实际对比得出结论，重介质三产品旋流器分选使用粗铁粉的效果优于使用细铁粉。
　　从经济角度看：
　　(1)粗铁粉价格低于细铁粉；
　　(2)虽然一段数量效率略有下降，使精煤产量减少了，但二段数量效率提高较大，总的经济效益还是好的。
　　从工艺角度看：
　　(1)使用粗铁粉可提高二段的分选密度，增大二段分选的调节范围，改善二段的分选效果；
　　(2)可通过添加适量煤泥的方法来解决由于粒度增加而造成的稳定性差的问题；
　　(3)虽然对三产品旋流器和两个主产品旋流器再选的经济效益、分选效果众说纷纭，但就三产品旋流器本身而言，使用铁粉中-74μm含量在80%左右(占全级)，-40μm的含量在60%(占全级)左右的铁粉的分选效果及经济效益是显著的。

作者单位：张亚革　双鸭山矿务局七星选煤厂
　　　　　陈正宏　黑龙江大学

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