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重介质旋流器.pdf

重介质旋流器

小水媛媛
2011-04-16 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《重介质旋流器pdf》,可适用于工程科技领域

第五章重介质旋流器选煤第一节概述一、重介质旋流器选煤的发展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。它是从分级浓缩旋流器演变而来的。美国于!"#!年公布了分级浓缩旋流器专利荷兰国家矿山局($’()*,*)于!#年在分级旋流器的基础上研制成功第一台圆柱圆锥形重介质旋流器用黄土作加重质配制悬浮液进行了选煤中间试验。因为黄土作加重质不能配成高密度悬浮液而且回收净化困难所以在工业生产上未能得到实际应用。只有在采用了磁铁矿粉作为加重质之后才使这一技术在工业上得到推广。这是因为磁铁矿粉能够配制成适合于选煤使用的不同密度的悬浮液而且易于用磁力净化回收的缘故。随后、美、德、英、法等国相继购买了这一专利并在工业使用中对圆柱圆锥形重介质旋流器做了不同的改进派生出一批新的、不同型号的重介质旋流器。如!#年美国维尔莫特(,)公司研制成功的无压给煤圆筒形重介质旋流器简称$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!#年苏联研制成用两台旋流器并相串组成三产品重介质旋流器!#: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"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"年代中期英国煤炭局在吸收$和沃赛尔两种旋流器的特点推出直径为!的中心给料圆筒形重介质旋流器()A*B)·::·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤!"#$""’())用于分选粒度为*,))的原煤。中国煤炭科学研究总院唐山分院于*年在吉林省通化矿务局铁厂选煤厂建成第一个重介选煤车间。*年又在辽宁省采屯煤矿选煤厂建成重介质旋流器选煤车间采用煤炭科学研究总院唐山分院研究设计的!))圆柱圆锥形旋流器分选,))级原煤。*年又在河南省平顶山矿务局建成一座万的田庄选煤厂采用!))重介质旋流器处理*,))级原煤。随后有多处选煤厂使用重介质旋流器再选跳汰机的中煤。煤炭科学研究总院唐山分院相继又研制成!、!))二产品圆柱圆锥形重介质旋流器。在此基础上于年代至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,))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!型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。到*年中国已有几个选煤厂装备有上述各类重介质旋流器约*台。重介质旋流器具有体积小、本身无运动部件、处理量大、分选效率高等特点故应用范围比较广泛。特别是对难选、极难选原煤细粒级较多的氧化煤、高硫煤的分选和脱硫有显著的效果和经济效益。因此国内外都在广泛推广应用。同时对重介质旋流器的分选机理与实践继续进行深入的研究。如重介质旋流器内速度场和密度场的模拟测试重介质旋流器结构改革及分选悬浮液流变特性对分选效果的影响等特别是近年来在降低重介质旋流器的分选下限、改革重介质旋流器的分选工艺方面有新的突破。这些研究都将进一步推动重介质旋流器选煤技术向高新阶段发展。二、重介质旋流器的分类重介质旋流器分类方法较多下面介绍几种常规的分类方法:(*)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。()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。()按给入旋流器的物料方式可分为: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。·:·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册(!)按旋流器的安装方式可分为:正(直)立式、倒立式和卧式三种。以上各种类型的重介质旋流器都有自己的特点它们是不同时期不同条件下结合具体需要的产物。因此在选择使用时应结合生产的要求多方权衡考虑才能达到理想的效果。第二节重介质旋流器选煤工艺流程重介质旋流器选煤工艺已在国内外广泛使用。其工艺流程类型很多。基本流程有:分级脱泥入选和不脱泥入选(包括二产品和多产品分选工艺)。基本流程可单独组成各种入选下限到零或煤泥不入选流程也可与其它工艺设备组成多种联合选煤流程。例如:块煤重介、末煤重介质旋流器、煤泥浮选典型流程原煤用跳汰机粗选、粗精煤或中煤用重介质旋流器再选和煤泥浮选联合流程重介质旋流器分别与水介质旋流器、摇床、螺旋溜槽和浮选组成联合选煤流程等。重介质旋流器选煤工艺流程的组成一般可分为原煤的准备原煤的分选循环悬浮液的平衡和密度的稳定稀介质的净化回收以及介质制备和补充等几个环节。一、重介质旋流器选煤工艺的原煤准备重介质旋流器选煤工艺中按选煤工艺要求为重介质旋流器准备合格的入选原煤即原煤准备系统是很重要的一环。准备作业包括:原煤预先筛分、超限粒度原煤的破碎、检查筛分(除去原煤中的铁器、木块等杂物)。脱泥入选时还要增加原煤润湿和脱泥、脱水作业等。(一)原煤预先筛分、破碎和检查筛分重介质旋流器选煤时入选原煤的粒度上限应严格控制要严防铁器、铁条、木块及超上限物料进入旋流器的给料系统。当原煤粒度大于规定上限时必须将原煤进行预选筛分并去除杂物把过大块的原煤破碎并对破碎后的原煤进行检查筛分。脱泥入选时还要增加脱泥作业。原煤准备系统的设备在国内有各种型号可根据原煤作业性质、生产能力和工艺要求进行选用。图"#$和图"#$是原煤破碎到"’((")))以下用重介质旋流器分选脱泥·*!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤或不脱泥原煤的预先筛分、破碎和检查筛分的典型流程也是目前国内使用最多的流程。去重介旋流器选煤车间图!"#$预先筛分、破碎和检查筛分流程去重介旋流器选煤车间图!"#预先筛分、检查筛分合并和破碎流程对于厂型大、原煤中含大块较多、原煤入选上限较小的选煤厂还可采用多段筛分破碎流程。对厂型小、原煤含块较少、入选上限较大也可采用一段筛分加环锤开路破碎流程这样可简化流程。缺点是环锤筛条孔径大时易产生超限粒度(原煤)进入分选系统造成事故。环锤筛条孔径小时易造成原煤过粉碎使煤泥量增大对生产也有不利的要全面考虑。同时环锤破碎机的筛箅不宜用条缝筛板。还应指出原煤干法筛分与破碎过程若原煤外在水分很低将产生很大的粉尘这时需要增加除尘(集尘)设备和措施才能符合环保的要求。(二)脱泥脱水作业当采用重介质旋流器入选!(’!)()!**级原煤流程时要求把原煤中小于)!**的粉煤在选前脱除。由于重介质旋流器入料中允许小于)!**级煤泥含量与其悬浮液(稀介质)净化回收工艺和设备有关与产品脱介筛的选型、生产能·,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册力有关还与工艺过程是否设有粗煤泥回收系统有关。所以需要全面考虑。为了有利于悬浮液(稀介质)的净化回收和产品脱介一般采用重介质旋流器入选脱泥原煤时入选原煤中小于!"#$$级煤泥量控制在#以下入选原煤的外在水分含量在!’#以下避免大量煤泥和水进入分选系统给稀介质净化回收和产品脱介造成困难也加剧加重质的工艺损失。因此原煤入选前的脱泥、脱水是非常重要的。因为大量煤泥和水随入选原煤进入分选系统将加大循环悬浮液的分流量增加稀介质净化回收作业的负担。由于大量煤泥的进入也增加产品脱介筛的负担同时洗涤产品的喷水量要增大。在磁铁矿粉(加重质)粒度较粗且重介质旋流器以低密度选原煤时循环悬浮液中保留一定数量的细煤泥对分选悬浮液的稳定是有利的。但是否意味着可放宽对入选原煤中煤泥的含量要求?还要看进入分选系统的煤泥和水的数量煤泥对悬浮液流变性(包括密度)的影响。为消除这种影响需要从循环悬浮液中排出(分流)悬浮液的数量以及达到进入和从悬浮液系统排出(分流)悬浮液的数量以达达到进入和从悬浮液系统排出(分流)的煤泥的水平衡时的数量才能确定允许入选原煤中煤泥含量范围。脱除原煤中煤泥的方法主要有:筛子、斗子捞坑或两者联合使用三种。"筛子脱泥工艺采用筛子脱泥工艺时原煤入筛前必须增加原煤润湿设施使原煤在入筛前充分润湿和分散。同时还要配合弧形筛进行预先脱泥和脱水才能收到较好的效果。原煤预先润湿设备一般采用“旋流煤水混合器”。原煤从旋流煤水混合器的顶部中心给入水沿器壁以切向给入使煤水在容器内充分混合后再入筛机。旋流煤水混合器不仅能使原煤得到充分润湿和分散还可充当多台筛机给料的分配器因此在生产中使用较为广泛。原煤的脱泥效果除了与脱泥工艺和设备有关外还与煤水混合比有关系。水量过多将会增加脱水的困难。水量不足会降低脱泥效果。根据国外资料和国内的生产实践认为:原煤润湿脱泥的用水量以原煤中煤泥含量吨位乘!或以要求脱除的煤泥吨位乘!的水量与煤混合进行脱泥的效果较好。两种煤水比可根据原煤中煤泥的性质和数量酌情选用。·()·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤!"斗子捞坑脱泥工艺斗子捞坑脱泥工艺比较简单但脱泥效果很差。一般厂型小、脱泥效果要求不高可以考虑采用。但是经斗子提升的原煤中含水量较高波动也很大对分选悬浮液密度的稳定很不利。采用这种脱泥工艺时要全面考虑。#"斗子捞抗和筛子联合脱泥工艺原煤和水一起进入捞坑使原煤进行充分润湿并脱除部分煤泥然后经斗子提升脱水后再酌情加水入筛子进行二次脱泥、脱水。这种脱泯工艺的优点是:工作可靠可减少原煤润湿的水量和脱泥筛的台数还可使入选原煤水分得到很好的控制对降低原煤中水分含量是有利的。缺点是:如果斗子捞坑与筛子配合不好脱泥效果还不如单用筛子好。因为第二段筛子脱泥用水量受到很大限制筛子脱泥效果不理想只能起到填补斗子脱水不足的作用。综上所述原煤脱泥采用什么样的工艺还要与重介质旋流器的分选流程结合起来进行考虑。要有利于重介质旋流器的分选效果和介质净化回收要有利于生产车间设备配置和降低基建投资等。故在设计选用时应根据具体情况择优选择。显然如果采用不脱泥入选工艺则上述原煤脱泥作业可以省去。二、重介质旋流器选煤流程(一)选二产品重介质旋流器的流程选二产品重介质旋流器选煤流程可单独用于选炼焦煤和动力煤也可与跳汰、重介质选块煤以及螺旋溜槽、水介质旋流器和浮选组成联合流程。由于二产品重介质旋流器的结构不同给料方式不同其选煤工艺也有差异。$"选二产品的圆柱圆锥型重介质旋流器选煤工艺圆柱圆锥型二产品重介质旋流器的给料方式有两种:一种是用定压箱给料工艺另一种是用泵给料工艺。两者各有优缺点:前者给料中煤介比中悬浮液用量较小旋流器入料上限不受给料泵的限制对入选原煤的破碎作用小生产操作直观。后者可降低厂房高度简化流程减少基建投资。两者相比前者的优点是后者的缺点后者的优点是前者的缺点。!"选二产品的中心(无压)给煤圆柱型重介质旋流器选煤工艺流程选二产品圆柱型中心给煤旋流器选煤工艺的特点是:分选悬浮液与原煤是分别从旋流器的柱体周边和中心给入旋流器内。·!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册由于入选原煤是从旋流器顶端中心无压给入对原煤破碎较泵给料的小。由于分选悬浮液用泵给入占用厂房建筑高度也较定压箱给料的低。但工艺要比煤介混合用泵给料复杂。对细粒级物料的分选效果不及煤介混合有压给料重介质旋流器的好。上述二产品重介质旋流器选煤流程中入选原煤粒度上限最大为!"##。原煤脱泥入选时分选下限为"$!##。小于"$!##煤泥去浮选或去其它煤泥分选设备。原煤不脱泥入选时分选下限可达"$!("$)!##。如增设小直径重介质旋流器选煤泥系统分选下限可降到"$"##可以不用浮选。如果采用重介质旋流器选’!(())"$!(")##末煤时大于’!(()##原煤也可采用块煤重介和煤泥浮选流程*$由二产品重介质旋流器组成的跳汰、浮选联合流程图!,是!")"##级原煤采用混合跳汰选出精煤和矸石中煤用重介质旋流器再选和煤泥浮选流程。这类工艺多用于老厂改造提高精煤回收率如开滦吕家坨矿选煤厂等。但生产实践证明这种工艺对中等可选性和难选煤有一定效果对极难选煤远不及采用全重介旋流器工艺效果好。这种工艺在中国!")("年代使用较多,"年代后期极少或不采用。图!,重介质旋流器再选跳汰中煤流程图!是!")"##级原煤采用混合跳汰先排矸和选出少部分中煤跳汰粗精煤用重介质旋流器再精选出低灰精煤和中煤、煤泥浮选的联合流程。这种流程在中国"年代中比较时兴,")"年代还在继续使用如兴隆庄和西曲选煤厂等。这种工艺的优点是:利用跳汰除去原煤中的矸石再用重介质旋流器选得低灰精煤删去了重介质旋流器工艺中的高密度介质系统使重介工艺简化。但从选煤的整体工艺来看这种工艺系统是相当复杂的基建投资和生产费用都高且效果也·*,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤不及全重介的好。图!"#$重介质旋流器再选跳汰精煤流程(二)选三产品重介质旋流器选煤流程选三产品的重介质旋流器工艺要比选二产品的重介质旋流器工艺复杂一些。不过近年来在重介质旋流器的结构和工艺改革上有新的突破使选三产品重介质旋流器选煤工艺得到简化。#双密度两段分选三产品重介质旋流器选煤工艺(#)双密度两段分选出三产品重介质旋流器的传统工艺该工艺用高、低两种不同悬浮液密度两种相同或不同规格类型的重介质旋流器组成两个独立的分选系统达到选出精煤、中煤和矸石三种产品的目的。与选二产品重介质旋流器工艺一样按其给料方式不同可分成定压箱给料和煤介混合用泵给料也可两种给料方式联合使用。图!"’为两段重介质旋流器都采用泵给料。第一段旋流器为主选用低密度悬浮液选出精煤第二段旋流器为再选用高密度悬浮液选出中煤和矸石。图!"#为两段旋流器都采用定压箱给料选出精煤、中煤和矸石三种产品。图!"所示主选(一段)重介质旋流器采用定压箱给料选出精煤再选(二段)重介质旋流器为煤介混合用泵给料选出中煤、矸石三种产品的重介质旋流器选煤流程。上述双密度选三产品重介质旋流器选煤流程各有物色。主再选旋流器的悬浮液密度和结构参数可根据需要单独调整互不干扰。工艺比较灵活应变能力强。三种产品的质量稳定选煤效率也高。但工艺比较复杂。基建抽资和生产费用相应提高。·()(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册图!"#$双密度用泵给料选三产品流程(#)双密度两段旋流器直接轴式串联选三产品流程。图!"#是由两个中心给料圆柱型旋流器串联组成。它是由单段二产品中心给料圆柱型旋流器派生出来的。主选(一段)用高密度悬浮液选出重产物(矸石)再选(二段)用低密度选出轻产物(精煤)和中间产物(中煤)。这种流程多用于金属矿选矿工业选煤很少使用。图!"#双密度定压箱给料选三产品流程#’单密度两段重介质旋流器并式串联选三产品流程()单一低密度和两种不同结构的重介质旋流器并式串联组成三产品重介质旋流器选煤工艺。该工艺用一种低密度分选悬浮液一台圆柱型旋流器与另一台圆柱圆锥型旋流器并式串联为主体组成重介质旋流器选三种产品的流程。它与其它重介质旋流器选煤工艺一样按其给料方式不同分成定压箱给料和煤介混合用泵给·!()·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤图!"##双密度定压箱和泵联合给料选三产品流程图!"#$双密度两段旋流器直接并式串联选三产品流程料两种。不同之处在于两段旋流器直接串联成一联通器。低密度分选悬浮液与!($)’(!()))原煤混合用定压箱式固液泵给入一段(主选)旋流器选出精煤。中煤和矸石与一段(主选)旋流器底流(高密度悬浮液)一起进入二段(再选)旋流器选出中煤和矸石。图!"#*为定压箱给料、单一低密度(介质)两段旋流器并式串联选三产品重介质旋流器流程。图!"#!为原煤与分选悬浮液混合用泵给料的单一低密度(介质)两段旋流器并式串联选三产品流程。(#)单一低密度中心(无压)给料、周边有压给介质的两段旋流器并式串联选三产品工艺。该工艺用一种低密度分选悬浮液、一台圆柱型旋流器与另一台圆柱或圆柱圆锥型重介质旋流器并式串联为主体组成重介质旋流器选三种产品的流程。其中一段(主选)旋流器为中心(无压)给煤周边(有压)给悬浮液。一段(主·,*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册选)出精煤一段旋流器(逆向)排出的底流(高密度悬浮液)与中煤和矸石一起给入第二段(再选)旋流器选出中煤和矸石。图!"#$定压箱给料三产品旋流器流程图!"#!泵给料三产品旋流器流程这种由两段旋流器直接串联成联通器选三产品工艺二段(再选)旋流器的结构型号与一段(主选)旋流器可相同或不同。但二段旋流器的规格(尺寸)要比一段小。一般一段旋流器的直径为’’时二段(再选)直径小于或等于!’’。因此选用直接串联三产品旋流器入选上限一定不要超过二段(再选)最大入选粒度上限。(()单一密度中心(无压)给煤、周边有压给介质的两段旋流器轴式串联选三产品的工艺。该工艺用一种悬浮液密度一台圆柱型旋流器与另一台规格、型号相同的圆柱型重介质旋流器轴式串联组成重介质旋流器选三种产品的流程。但是·)$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤这种流程多用选矿。上述单一密度选三种产品的重介质选煤工艺各有特色。工艺流程较双密度选三产品工艺大大简化基建投资和生产费用都降低了。缺点是:二段(再选)旋流器的悬浮液密度无法测定、控制和调整。由于主、再选旋流器成联通器结构主再选的结构参数调整时相互干扰对三种产品质量要求应变能力差分选效果受到影响。(!)单一低密度介质、两段旋流器的悬浮液密度自动测、控选三产品新工艺。该工艺是煤炭科学研究总院唐山分院"#年代研究成功的一种新型工艺该工艺一段(主选)与二段(再选)旋流器不成联通器串联但分选悬浮液只有一个低密度的介质系统且主、再选两段的悬浮液可实现自动测量和控制。主、再选旋流器结构参数调节时不产生相互干扰工艺比较灵活应变能力强三种产品的质量很稳定选煤效率高而且工艺简化基建投资与生产费用都低是目前国内外重介质旋流器选三种产品的最先进的工艺。该工艺一段旋流器的给料方式有两种一种是定压箱给料另一种是用泵给料。但二段旋流器是定压器给料一段旋流器是用泵给料二段旋流器是定压器给料。(三)非磁性介质旋流器选煤流程图$’和图$(是煤炭科学研究总院唐山分院研究成功的另一种用低密度悬浮液达到高密度分选的)*型非磁性介质旋流器选煤工艺。使用的加重质为选煤厂废弃的(高灰)浮选尾矿或矸石粉。该工艺主要用于老选煤厂改造、劣质煤分选和从煤矸石中回收煤炭。图$’浮选尾矿(介质)旋流器再选跳汰中煤流程图$’是用非磁性介质旋流器再选跳汰中煤的工艺流程它是用浮选尾矿做·,,!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册介质。该流程还可用于再选跳汰机的矸石从洗矸中回收部分煤炭。图!"#$是用非磁性介质旋流器分选矿井产生的劣质煤的流程它是用入选原料煤中的部分高密度矸石粉做加重质。该工艺流程简单投资极少建厂周期短、效益高煤泥水处理系统简单无污水外排。图!"#$矸石粉(介质)旋流器选劣质原煤流程(四)重介质旋流器选粉煤流程采用小直径重介质旋流器来分选!(’)())级高硫难选煤是近年研究成功的一种有效而经济的新型工艺。根据入选原煤需要达到的有效分选下限粉煤(煤泥)分选流程可分成选前脱泥和选后脱泥两种。三、重介质旋流器选煤悬浮液的净化和回收流程悬浮液的净化、回收作业包括:回收从产品清洗脱介下来的稀悬浮液中的加重质净化从合格悬浮液分流出来的、含有煤泥及粘土的悬浮液中的加重质。从重介质旋流器排出的产品先经弧形筛预先脱除$!*(*有悬浮液后再进入振动筛二次脱介。振动筛脱介分成两段第一段约占全筛面长的’,(’所脱除的悬浮液与弧形筛下的悬浮液一起返回合格介质桶(煤介混合桶)。振动筛第二段约占全筛面长的#(,该段加水清洗产品所脱下的稀悬浮液去净化回收系统。在原煤脱泥入选时由于脱泥作业的效率较低或者因原煤在运输或分选过程中产生破碎和泥化使部分煤泥和粘土进入分选悬浮液中造成污染。为了防止煤泥和粘土过多地污染在产品脱介过程中需要分流出去少部分循环悬浮液进入净·,·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤化回收系统。这部分悬浮液通常称为“分流量”。此外原煤在湿法脱泥时由于脱水不好使入选原煤含水量过高或者含水量波动很大会造成分选悬浮液密度不稳定。为了保持分选悬浮液密度的稳定也需要分流出去少部分低密度循环悬浮液进入稀悬浮液回收系统进行净化和脱水。原煤不脱泥入选时煤泥的混入量等于原煤中的煤泥量加次生煤泥量。生产中也需要从循环悬浮液中分流去稀介质回收系统进行净化回收。因此不同的工艺流程、不同的原煤性质和使用不同的加重质其介质净化回收系统也是不同的。(一)磁性悬浮液净化回收流程磁选法是目前净化回收磁性介质的最有效和最经济的方法。也是目前重介质旋流器选煤工艺中广泛使用的一种。主要设备为磁选机和磁力脱水槽。以磁选机为主磁力脱水槽做预选和磁团聚脱水再加上分级、浓缩设备可组成多种悬浮液净化回收工艺。!"浓缩磁选再磁选流程原煤采用脱泥入选、脱介筛下稀悬浮液的浓度很低时在稀悬浮液进入磁选机前应增加浓缩设备(把耙式浓缩机、磁力脱水槽等)预先浓缩稀悬浮液分出部分澄清水循环使用同时可减少磁选机的使用台数。这种流程的缺点是:浓缩机过大时基建投资增加浓缩机小时细粒级磁铁矿粉和细煤泥容易进入浓缩机溢流中造成循环水质污染在循环水不平衡时造成循环水大量外排导致磁铁矿粉损失加大。#"磁选浓缩再磁选流程。当原煤脱泥入选时磁铁矿粉(加重质)的粒度很细稀悬浮液中煤泥含量不高时可采取稀悬浮液选磁选把$以上的磁性加重质回收后其磁选尾矿在进入二段磁选机前增设磁力脱水槽对损失于二段磁选机尾矿中的细粒级磁铁矿粉进行预磁和磁团聚以提高二段磁选机的回收率减少二段磁选机的台数同时可分出部分澄清水循环使用。这种流程对于在原煤脱泥入选、稀悬浮液中煤泥含量很低的情况下采用是非常好的。可使细粒磁铁矿粉得到有效回收降低磁铁矿粉的损失还可及时回收部分澄清水供循环使用。但磁力脱水槽的面积、磁力分布和磁场强度对净化回收有较大的影响。·’$(·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册!"稀悬浮液双段磁选直串式回收流程当原煤不脱泥分选或入选原煤中含煤泥较多或原煤易碎易泥化时采用双段磁选直串式回收稀悬浮液是比较好的。该工艺简化生产操作管理方便磁铁矿回收效率也高。但第二段磁选机的选型(生产量)要较一段的大#$’$磁场强度也要较一段的高。否则二段磁选机不能很好地发挥作用。’"含不同煤泥性质的稀悬浮液分别回收流程由于选后产品的性质(质量)不同在脱介清洗过程产生的稀悬浮液中煤泥含量和性质(质量)有很大的差异。需要把不同煤泥性质的稀悬浮液进行分开净化回收时可采用这种流程。选用这种流程可回收磁选尾矿的精煤。当中煤、矸石稀悬浮液也分别磁选时还可回收磁选尾矿中的中煤并把一部分细矸再排除掉。缺点是工艺比较复杂。但是从降低重介质旋流器选煤下限减少浮选入选量改善浮选提高全厂的经济效益是有利的。因此在这种流程在我国使用较广。特别是原煤不脱泥入选时一般都采用这种流程。磁性悬浮液净化回收流程的种类较多以上介绍的只是几个比较典型的流程也是国内外应用较多的。在上述流程中磁选机的给料方式有直流式和泵给料式两种。这是根据选煤厂主选车间的设备配置和工艺要求选定的。(二)非磁性悬浮液净化回收流程非磁性悬浮液的净化回收一般较磁性悬浮液要困难的多特别是非磁性悬浮液中混入煤泥时给分选悬浮液净化回收造成很大困难或使净化回收的成本增加。因此在重介质旋流器选煤工艺中(除重液外)基本上都使作磁性加重质。($年代初开始煤炭科学研究总院唐山分院研制成功一种用低密度悬浮液达到高密度分选的)*型重介质旋流器用选煤厂废弃的浮选尾矿或矸石粉做加重质。其悬浮液的净化回收流程如图,#(和图,#所示。图,#(是用浮选尾矿做加重质再选跳汰中煤回收精煤的悬浮液净化回收的流程。图,#是用矸石粉做加重质从矸石中回收煤炭的悬浮液净化回收的流程。·’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤图!"#$浮选尾矿介质净化回收流程图!"#用矸石粉做加重质的净化回收流程·#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册第六章重介质旋流器选煤自动化在重介质旋流器选煤过程中需要经常不断的对选煤工艺参数进行检测和调整保证产品质量和数量的稳定并保证生产过程的安全进行。尤其是对重介质悬浮液的密度和流变特性的检测和调整更为重要因为它直接影响产品的灰分和回收率。在操作过程中单靠人工操作是很不够的必须利用自动化仪表进行自动检测和自动调整实现选煤自动化。当重介质旋流器的结构形式和工艺流程确定之后影响重介质旋流器选煤过程的主要工艺参数是:入选原煤的可选性的粒度组成、入选原煤量、重介质悬浮液的密度和流变特性、介质桶有液位、旋流器入口压力和旋流器底流口径的变化等。对于这种多变量的自动控制系统是很复杂的。为了简化控制一般以调节悬浮液密度参数为主而其它工艺参数采取稳定控制使其波动范围尽量小。所谓自动化就是用先进的自动测控技术设备代替人工操作。这些自动测控技术设备包括自动检测、自动调节和自动控制。自动检测仪表可以为控制系统提供准确的工艺参数信息设备运行状态及外部干扰条件。自动调节可使工艺过程变量保持稳定或按给定的规律进行变化。自动控制是在没有人工参预时自动完成整个控制过程。目前选煤自动化使用的自动测控技术设备多数是仪表制造行业所提供的定型仪表。如各种检测仪表、调节仪表、电动单元组合仪表和各种执行器等。也有少量的选煤厂专用仪表如测灰仪等。由于选煤厂的特殊环境要求所采用的自动化仪表应满足防尘、防潮、防震、耐磨、耐腐蚀要求这些仪表的可靠性要高稳定性要强能够长时期的坚持使用。目前在选煤厂使用的自动化仪表有电动、气动和液动三大类电动的占多数。随着电子技术和计算机技术的发展工业控制机在选煤厂得到广泛的应用。我国目前已建成!"多座重介质选煤厂使用重介质旋流器的选煤厂有#"多家几乎都配有程度不同的自动化装置。我国的选煤自动化水平与先进的美、日、·#$·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤德、澳等国基本相当。实现选煤自动化可以提高产品的产量稳定产品质量提高劳动生产率减少操作人员改善操作条件其经济效益和社会效益是相当可观的。第一节重介质悬浮液密度自动检测与自动控制在重介质选煤过程中重介质悬浮液密度的测控和调节是控制产品质量的关键重介质悬浮液分为低密度(密度小于!"##$’()悬浮液、高密度悬浮液(密度大于!)##$’()和稀悬浮液(密度小于!!##$’()。所谓重介质悬浮液密度即!*重介质悬浮液的重量密度单位:$’(*。在生产中量简单的测量方法是称量一定体积的悬浮液重量使用密度壶(容量一般为!*)盛满悬浮液放到刻度盘的秤上称量。这种测量方法最简单但用途最广泛可用来定期检查悬浮液的变化也可用来标定调试密度计。常用的自动测量装置密度计有:双管差压密度计、水柱平衡式密度计、浮子式密度计、!射线密度计等误差一般要求在,!#$’(。一、双管差压密度计双管差压式密度计是根据液体静力学原理即阿基米德原理而构成的测量仪表。双管插入密度为!的悬浮液中两管的插入深度分别为!!和!管差为"。气源经过定值器减压稳压后为#分别通过两个节流孔向两个测压管吹气。由于气源压力#大于双管管端压力#!和#所以管内液体被排出并连续向悬浮液中吹气泡。#!##!!!###!!"##!#(!!!)!!!!"#"所以··!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册式中!!大气压!"长管内气体压强!#短管内气体压强!悬浮液密度"双管管差常数。由公式可知悬浮液密度与双管压差!!成正比只要在两个测压管上接入差压变送器即可得到差压信号将此信号变换成密度值即可得到悬浮液的密度。如果将双膜盒差压变送器的两个膜盒分别固定在双管管端的位置就构成了双膜盒式压差密度计其工作原理与吹气式双管差压式密度计相同。二、水柱平衡式密度计水柱平衡式密度计是基于$形管液柱压强平衡原理构成的密度测量仪表。被测悬浮液流入测量桶其流量以保持有溢流为准由于测量桶的直径远大于底流口直径所以测量桶内悬浮液的流速很小可以近似看作静止状态来分析。在清水管中缓慢地流入稳定的清水在平衡状态下悬浮液与清水在处形成一个分界面根据$形管液柱平衡原理分界面#处两侧的压强相等(如图’(!所示)。图’(!水柱平衡式密度计示意图·)*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤即:!!!"!#!水式中!!悬浮液面至"处高度!#清水面至"处高度!悬浮液密度!水清水密度为常数。所以!"!#!水!!公式中!!和!水是常数悬浮液密度!与清水面至"处的高度有关。悬浮液密度的变化可引起!#高度的变化将差压变送器接在清水管的适当位置调整仪表的零点迁移使其代替悬浮液的下限再调整仪表的量程使其代表悬浮液的上限这样就构成了水柱平衡式密度计。三、浮子式密度计浮子式密度计是根据浮子的浮力等于排开同体积液体的重量这一原理而制成的密度计。当浮子悬浮在悬浮液中时浮子的浮力#为#"$!式中$浮子的体积!悬浮液密度重力加速度。所以!"#$使用压力传感器测得浮子的浮力变化即可得到悬浮液密度的变化。这种密度计曾在选矿厂使用而选煤厂很少见。四、!射线密度计!射线密度计是采用!射线吸收法则测定管道中悬浮液密度的仪表放射性同位素铯!$(!$’)产生的!射线具有穿透物质的能力对于一束准直的!射线通过被测悬浮液后射线被悬浮液吸收使其强度减弱射线强度的衰减与悬浮液密度之间存在下列关系:·()*·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册!!!""##$!式中!"无被测悬浮液时的射线强度!通过被测悬浮液后的射线强度#$质量吸收系数(与被测悬浮液、射源种类有关的常数)!被测悬浮液密度被测悬浮液厚度(一般为管道的内径)。由上式可得:!!#$’(!"!)当放射源、测量管径和被测悬浮液确定后!(、#$、均为常数据此测出射线强度!就可测出悬浮液密度!。图)#*!射线密度计工作原理图图)#*为!射线密度计工作原理图。实际测量时将装有铯*(*,)放射源的铅室和探测器置于管道的相对两侧由铅室准直的!射线束经管道悬浮液吸收衰减入射到控测器中的碘化钠晶体碘化钠晶体具有很大的光能输出。它是无色透明体它和!射线作用产生光电子、康普敦电子或电子对然后由这些带电粒子激发晶体中的原子。由晶体中发射的光子投到光电倍增管的阴极上根据光电效应而打出光电子光电子再逐渐放大输出电荷。光电倍增管的阴、阳两极应加"""""的稳定高压输出电荷在负载电阻上产生脉冲电压其脉冲幅值很小一般为零点几伏到几伏需加前置放大电路才能通过长电缆输出。探测器所控测的!射线强度与管道中悬浮液密度"成指数关系。··!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤!!!"#$"!式中!"悬浮液密度!!"时仪器探测到的脉冲率脉冲’(!介质密度为!时仪器探测到的脉冲率脉冲’(#管道内径)!悬浮液密度*’)"质量吸收系数),’*。对于中等能量的!射线和原子序数不大的物质"仅与射线能量有关。当!源固定后"为常数。由上式可得:!!"#(!"!)由公式可知只要测出脉冲率(脉冲’()就能得到密度值。由脉冲信号送到信号处理机后经微处理机计算将计算结果直接显示在发光数码管上周期性地自动显示悬浮液的密度值。五、悬浮液密度自动调节系统重介质选煤的主要原理是靠控制悬浮液的密度使精煤与中煤(矸石)达到分离的。如果悬浮液的密度不能按规定要求控制调整就失去重介质选煤的意义煤也不能选好。因此悬浮液密度的测量和调节是很关键的一环。它的方法应视工艺条件而定一般是当悬浮液密度过高要及时加水使其密度降低。当悬浮液密度过低时要及时将精煤弧形筛下合格悬浮液分流一部分进入精煤稀介质桶由磁选机回收磁铁矿加重质回到合格介质桶使悬浮液密度提高。有的工艺流程使用补加高密度悬浮液的方法提高密度。或者直接补加干磁铁矿粉。这要决定于每个工艺流程的设计。悬浮液密度自动调节系统为分流合格悬浮液到稀介质桶回收磁铁矿的方法调节悬浮液的密度。由!射线密度计测得密度信号信号送到调节器的输入端与给定值进行比较形成偏差信号调节器对偏差进行比例、积分、微分(即$、、)运算根据运算结果发出的信号去调节被控分流箱的分流量改变悬浮液的密度值使密度值与给定值的偏差稳定在容许的范围内。··!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册第二节介质桶液位自动检测及自动控制重介质选煤厂的介质桶有合格介质桶、煤介混合桶、浓介质桶、稀介质桶、煤泥桶等这些介质桶的液面经常不断地变化需要及时检测液位测量仪表的类型很多由于悬浮液的粘滞性和容易分层、沉淀等特点用于介质桶液位测量的多是压力式、电容式、浮标式、!射线式和超声波式等。一、压力式液位计介质桶中盛有悬浮液时流体对桶壁或底部会产生一定的静压力。当悬浮液的密度比较均匀变化不大时上述静压就与悬浮液的液位成正比。测出这个静压的变化就可知道悬浮液的液位。即!"!式中!液位高度"静压力!悬浮液密度。测量介质桶中静压力的方法很多如一般的精密压力表、压力变送器等。压力变送器可采用单元组合仪表中的差压变送单元有带法兰的也有不带法兰的。有用气相引压管的也有用液相引压管的。吹气管插入介质桶中当管末端有一定的气泡冒出液面时管内的静压反映液位的高度此压力由压力变送器转换成统一的电信号由显示仪表显示。定值器用以降压并保持压力恒定浮子流量计用以保持吹气的流量恒定并起到节流孔降压作用。二、电容式液位计电容式液位计的测量原理是基于当被测液体的液位发生变化时传感器的电容量产生相应变化而制成的液位测量仪表。在不锈钢或紫铜电极上外套聚四氟乙烯绝缘套管或在电极表面涂搪瓷这时被测液体与电容变化的关系为:·!!"·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤!!!""#!"#$#$式中#套管材料的介电常数!!电容变化量!"被测液位变化$电极直径#套管外径。利用电容充放电原理或用高频振荡电感电桥(交流不平衡电桥)的原理构成显示仪表。电容充放电原理的显示仪表是利用一定频率和幅值的方波对被测电容(即液体测量仪表的传感器)充放电经测量电路后输出直流电流该直流电流正比于检测电容的变化量!也就是液位的变化量。也可将前置电路与测量仪表安装成一体用二线制电源线传输电流信号。电为防止外界干扰测量前置电路部分装在变送器电极上或其近旁这样就可减少从电极到显示仪表间传送信号时线路间寄生电容的影响。电容式液位计显示仪表方框图晶体振荡器用来产生稳定振荡频率的方波分频器用来改变频率因而可改变仪表的灵敏度。可以说这是一个专门设计的电源电源的幅值由测量前置电路中的限幅器用来保证。三、电阻式液位计电阻式液位计的工作原理是使液体变化转换为电极电阻的变化然后根据电阻的变化就能测出液位。若电阻随液位渐变可用于连续测量液位而当液体接触电极产生电阻突变时可用来定点报警。·’·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册图!"#$为连续测量液位原理图其电极要用高电阻率的丝或棒组成。若忽略导电液体的电阻则!!"(#"$)式中!与液体成比例的电阻值!电极电阻率"电极截面积$被测液位#电极棒全长。这种测量方法的最大缺点是如果电极表面结垢、生锈、表面产生极化层等而引起表面电阻变化就会引入误差当接触电阻过大它的变化与电极电阻相比相当可观时仪表就不能应用因而也就限制了这种测量方法的应用。图!"#$电阻连续测量液位原理图四、浮标式液位计浮标式液位计是利用漂浮于液面上的浮子或沉于液体中的浮筒所受的浮力随着液位而变化经转换成为机械位移或力的变化再转换成机械的或电动的信号传送给有关仪表进行液位指示、报警或控制。绳式浮子液位计的浮子随液位上升或下降它的位移经绳直径由标尺刻度和指针读出。平衡锤随时保持与浮子平衡。在平衡时浮子本身的重力液体对浮子的浮力还有平衡锤的重力三者平衡浮标停在某一位置上。当液位变化时浮标浸没部分改变引起浮力变化不平衡力使浮子产生位移随液位同步升降而停在新的平衡位置上这种仪表结构简单适用于无能源的地方但精度较低。图!"##为电动浮球液位信号器。浮球随液位而摆动通过杠杆一端的磁钢$、·’!·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤!推动触点以发出报警信号。壳体用非磁性材料制成。由于磁钢"、!是磁性连接所以可以达到良好的密封。图#$!为一新型浮球式液位传感器它可按被控液体的密度加入固体填弃材料使壳体总重量略大于液体对壳体的浮力称为“重球”。适用液体密度范围为’(#)*’#,。壳内不加入固体填充材料。称为“轻球”。漂浮在液面上其动作不受液体密度的影响。“重球”利用自身的外引电缆将其悬挂在指定的高度当液面达到壳体装设位置时其壳体在原地旋转一角度同时输出一开关量接通或断开控制线路从而液泵得以控制或报警。“轻球”需将其固定在支架上当液面达到其装置位置时壳体浮起同时输出一开关量。其控制与“重球”相同。图#$电动浮球液位信号器*$浮球"、!$磁钢$壳体#$触点图#$!浮球式液位传感器示意图五、!射线液位计!射线液位计是利用液位变化引起放射源与探测器间射线的通断或计量的改变·"#·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!洗选煤技术实用手册以测量、控制或进行报警的仪表。!射线液位计由放射源、探测器、信号转换器和显示仪表组成。常用的放射源为放射性同位素钴!"(!"#$)或铯’(’#()两种。放射源要根据测量对象作相应设计一般为单点源或多点棒状源源带有铅屏蔽罐源的工作寿命一般为)*,总强度在"*""#附近。控测器由碘化纳晶体、光电倍增管、前置放大器及壳体组成。当!射线射到碘化钠晶体内时产生闪耀荧光。荧光传导到光电倍增管的光阴极引起电子发射经逐级电子倍增最后在阳极上收集到与!光子相应的电流脉冲经外电路成形为电压脉冲经前置放大后由传输电缆送出。探测器配用专用电缆作传输电缆可长达""。信号转换器接收来自探测器的脉冲信号输入计数率范围)"*"""((脉冲()经甄别整形积分为直流模拟信号再转换成*"、#信号由显示仪表显示。关于放射源的防护问题应当符合国家标准《放射防护规定》’中规定的居民安全标准。对于设备外装放射源保证源外远处每天工作接收的射线剂量满足发射地区附近居民的限制剂量当量要求。放射源采用多层包装不会逸漏污染环境。因此正常使用可以保证工作人员的健康不受损伤。按照卫生部、公安部、国家科委:’:年月颁发的《放射性同位素工作卫生防护管理办法》的有关规定使用放射性同位素仪表的单位应先向省、市卫生厅申请许可再向相应的公安机关登记经审查批准取得“放射性同位素工作许可登记证”后方可订购放射源用户凭“许可证”向生产单位订购放射源。六、超声波式液位计超声波式液位计是利用声波在一定介质中有一定的传播速度这一原理根据声速和传播时间可以测量距离而制成的仪表。声波的发射与接收是利用换能器进行的换能器主要利用压电晶体的压电效应。压电效应有正压电效应与反压电效应。当在压电晶体的两面加上一定的电脉冲则晶片会振动发生一定自振频率的声波来这称反压电效应。声发射换能器是利用这个效应工作的。相反当一定频率的外力作用在压电晶体两面而使压电材料受到变形时就会有一定频率的交流电流输出这称为正压电效应。声接收换能器是利用这个效应工作的。实际上声发射换能器和声接收换能器是由同一个声换能器进行的。声换能器安装在液面上方发出超声波经空气传播并由液面反射时仍由该换能器接收。根据声波往返时间即可算出液面与换能器之间的距离。已知声波在空气中的传播速度为(如·")·!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第五篇重介质选煤果换能器至被测悬浮液深底的高度为!液位为"声波经一定时间#可达液面。由液面反射的回波义经过同样的距离和时间回收换能器的安装处即声波往返路程为换能器到液面

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