一种底流再选多产品水介旋流器的制作方法

本发明涉及一种底流再选多产品水介旋流器，属于旋流器分选分级技术领域。

背景技术：

随着我国煤炭工业的发展以及采煤机械化程度的不断提高，原煤中的粉煤含量逐步增加。对于某些极难选炼焦煤，选煤厂为提高回收效率，有目的地破碎大块物料以增加煤与矸石的解离程度，也使得入选煤中-2 mm粒级含量增大。据统计，粗煤泥占原料煤约20%左右，此部分煤泥中含有精煤（灰分10%）60%左右，若不妥善处理粗煤泥，势必影响选煤厂经济效益，也造成资源的浪费。目前工业上应用的粗煤泥分选设备主要有煤泥重介质旋流器、螺旋分选机、干扰床分选机与水介质旋流器等几类设备。水介质旋流器由于结构与工艺流程简单，在粗煤泥分选方面得到了一定程度的重视，通过结构优化与改进，分选效果较传统水介质旋流器有所提高。

为缩短工艺流程，许多学者研制了不同形式的三产品水介质旋流器。A. Mainza等研究了双溢流管三产品旋流器的分选分级性能。位革老对双溢流管复合型煤泥旋流器分离性能进行了系统研究，结果表明先分级后分选结构的分级分选效果优于先分选后分级结构。王进报导了一种新型两段粗煤泥分选旋流器，其特点为单设备同时实现粗煤泥的三产品分选与细粒分级。崔广文等发明了粗煤泥分选分级一体机，借助水介质旋流器溢流动能利用旋流脱水筛对其分级。张明等研制了一种溢流直连的三产品旋流器，通过在一段溢流连接管加装导流叶片，极大提高了二段旋流器的分级效率，但一段旋流器底流量较大，造成少量精煤损失。

多产品水介质旋流器多针对溢流进行分选或分级而实现，对底流进行再选而实现多产品同时排放的研究较少。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种底流再选多产品水介旋流器，用以解决一段粗选只能选出两个产品，且粗选旋流器溢流直连带来的底流出料量增大、低密度煤损失的问题，可实现一次给料同时出精煤、中煤、矸石和细粒溢流四个产品。

本发明提供了一种底流再选多产品水介旋流器，包括粗选旋流器和再选旋流器，粗选旋流器底流接再选旋流器，再选旋流器上部设有冲水装置，冲水装置包括冲水管、流量计和调节阀门；所述再选旋流器中心溢流排出口、再选底流口和粗选旋流器底流口均同轴，且方向均向下。经再选冲水作用选出中煤和矸石两产品，可一次给料同时实现出精煤、中煤、矸石三个产品。

上述方案中，所述再选旋流器的中心溢流管为锥形，上端比下端外径大，中心溢流管的内部通孔为圆形。向下调节溢流管时，底流口截面积随之减小，通过溢流管位置与底流口截面积的变化调节再选两产品中煤和矸石的产率和灰分。

上述方案中，通过调整中溢流管的再选旋流器插入深度相应调整精煤、中煤和矸石的产率与灰分。所述再选旋流器中，中心溢流管的相对插入深度为-10～60mm。

上述方案中，通过调整再选旋流器冲水流量的大小相应调整精煤、中煤与矸石的产率与灰分。所述再选旋流器冲水流量为0～1.2m³·h^-1。

上述方案中，所述冲水装置的冲水管设置在再选旋流器的上部，冲水进口尺寸为10mm*8mm，冲水沿再选旋流器器壁切向给入。

上述方案中，直径150mm组合（不限于一种直径）粗选分选旋流器直径150mm，溢流管直径45mm（根据产品灰分需要可在30-60mm之间更换），底流口直径8mm（根据产品灰分需要可在6-20mm之间更换）；再选旋流器直径50mm（根据分选物料性质可选更大或更小直径），中心溢流管内径10mm（可选），上外径18mm（可选），下外径14mm（可选），底流口形状为环形，截面积可在100-300mm²变化，冲水进口10mm*8mm（可选），冲水沿器壁切向给入。

本发明还提供了另一种优选方案，即所述的底流再选多产品水介旋流器，包括粗选旋流器、分级旋流器和再选旋流器，粗选旋流器上方的溢流管直连分级旋流器，分级旋流器底流出精煤，分级旋流器溢流得到细粒溢流产品；粗选旋流器底流接再选旋流器，经再选冲水作用选出中煤和矸石两产品，一次给料同时实现出精煤、中煤、矸石和细粒溢流四个产品。

上述方案中，所述冲水装置的水可来源于分级旋流器的细粒溢流部分。或者，再选冲水过程中的水来自选煤循环水。

上述方案中，分级旋流器直径与粗选旋流器相同，分级旋流器入料口当量面积与粗选旋流器溢流管面积相近，分级旋流器溢流管和底流口直径根据分级需要选用。

本发明的有益效果：

本发明可实现一次给料同时出精煤、中煤、矸石和细粒溢流四个产品，并且可通过调节一段分选旋流器溢流管插入深度、再选旋流器中心溢流管插入深度及再选冲水流量调节各产品的产率和灰分。当粗选旋流器溢流不与分级旋流器连接时，一次给料同时出精煤、中煤、矸石三个产品。

附图说明

图1为粗选旋流器与再选旋流器结构图。

图2为图1的俯视图。

图3为三产品旋流器工业应用流程图。

图4为粗选旋流器、再选旋流器和分级旋流器连接图。

图5为图4的俯视图。

图6为四产品旋流器工业应用流程图。

图7为再选旋流器剖视图。

图8为中心溢流管相对位置示意图。

图中1为一段入料口，2为一段溢流管， 3为一段底流口，4为冲水管，5为再选溢流出口，6为底流排料口，7为连接管，8为二段入料口，9为二段溢流管，10为二段底流口，11为粗选旋流器，12为再选旋流器，13为分级旋流器，14为再选中心溢流管进口，15为再选底流口。

具体实施方式

下面通过实施例和附图来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

如图1~3所示，一种底流再选多产品水介旋流器，包括粗选旋流器11和再选旋流器12，粗选旋流器11底流接再选旋流器12，再选旋流器12上部设有冲水装置，冲水装置包括冲水管、流量计和调节阀门；所述再选旋流器中心溢流排出口与再选底流口和粗选旋流器底流口均同轴，且方向均向下。经再选冲水作用选出中煤和矸石两产品，可一次给料同时实现出精煤、中煤、矸石三个产品。如图1所示，一段溢流管2排放精煤，再选溢流出口5排放中煤，底流排料口6排放矸石。

上述方案中，所述再选旋流器的中心溢流管为锥形，上端比下端外径大，中心溢流管的内部通孔为圆形。如图7所示。向下调节溢流管时，底流口截面积随之减小，通过溢流管位置与底流口截面积的变化调节再选两产品中煤和矸石的产率和灰分。再选旋流器的底流锥角可根据需要在70°-120°间变化，且亦可采用复锥。

上述方案中，通过调整中心溢流管的再选旋流器插入深度相应调整精煤、中煤和矸石的产率与灰分。所述再选旋流器中，中心溢流管的相对插入深度为-10～60mm。

上述方案中，通过调整再选旋流器冲水流量的大小相应调整精煤、中煤与矸石的产率与灰分。所述再选旋流器冲水流量为0～1.2m³·h^-1。

上述方案中，所述冲水装置的冲水管4设置在再选旋流器12的上部，冲水进口尺寸为10mm*8mm，冲水沿再选旋流器器壁切向给入。

上述方案中，所述粗选旋流器直径150mm，溢流管直径45mm，底流口直径8mm；再选旋流器直径50mm，中心溢流管内径10mm，上外径18mm，下外径14mm，底流口形状为环形，截面积为100-300mm²。

如图4~6所示，本发明还提供了另一种设计方案，即所述的底流再选多产品水介旋流器，包括粗选旋流器11、分级旋流器13和再选旋流器12，粗选旋流器11上方的溢流管直连分级旋流器13，分级旋流器13底流出精煤，粗选旋流器11底流接再选旋流器12，经再选冲水作用选出中煤和矸石两产品，一次给料同时实现出精煤、中煤、矸石和细粒分级溢流四个产品。如图4所示，粗选旋流器11上端为一段溢流管2，下端为一段底流口3，所述粗选溢流口与分级旋流器入料口8通过连接管7连接，所述粗选旋流器底流口直接与再选旋流器上入料口连接，分级溢流部分引作再选冲水，再选冲水沿器壁切向给入。如图4所示，二段底流口10排放精煤，二段溢流管9排放分级细粒溢流，再选溢流出口5排放中煤，底流排料口6排放矸石。

上述方案中，所述冲水装置的水可来源于分级旋流器的细粒溢流部分。或者，再选冲水过程中的水来自选煤循环水。

上述方案中，分级旋流器直径与粗选旋流器相同，分级旋流器入料口当量面积与粗选旋流器溢流管面积相近，分级旋流器溢流管和底流口直径根据分级需要选用。

实施例1：

以屯兰选煤厂入选原煤破碎至-2mm粒级煤样为研究对象，煤样性质见表1。

表1 煤样粒度组成

从表1可以看出，2-1mm粒级物料量相对较多且灰分较高，占全样的30.42%，灰分为52.25%，其余粒级灰分差别不大且均在30%上下，煤样加权平均灰分38.61%。-0.125mm物料含量较少，占全样的18.56%。

搅拌桶内浓度(100g·L^-1)均匀的矿浆经给料泵以压力0.1Mpa给入主选旋流器，经分选成为包含低密度粗精煤及细煤泥的溢流与较高密度粗粒为主的底流；主选旋流器溢流借助自身动能直接进入分级旋流器，经分级成为溢流（细煤泥）与底流（粗精煤）产品；主选旋流器底流自再选旋流器中心给料管给入，在冲水（部分分级旋流器溢流经冲水泵加压）形成的离心力场中实现分选，较高密度的中煤由中心溢流管排出，高密度矸石由切向底流管排出。各产品经过集料箱收集返回搅拌桶形成循环。主选旋流器入料压力及流量由变频器调整给料泵转速实现，压力、流量值由电磁流量计、压力表在线显示；再选旋流器冲水量由控制阀门调整，冲水量由浮子流量计在线显示。

待系统稳定后，同时间段内接取多产品旋流器的底流与溢流，分别用1、0.5、0.25、0.125mm的标准筛进行湿法筛分，各粒级物料脱水烘干后进行称重并化验灰分。

参照图8中中心溢流管的相对位置，调节再选中心溢流管位置可调整再选两产品中煤与矸石的产率与灰分，试验结果见表2。

保持冲水流量大小0.8m³·h^-1，中心溢流管逐渐向下的过程中，即相对插入深度（与筒锥交界面）逐渐减小，底流口的截面积逐渐减小，统计+0.125mm粒级各产品，精煤的产率与灰分均增大，中煤的产率与灰分均增大，矸石的产率减小，灰分增大。证明调节中心溢流管的相对位置，可调节再选两产品中煤与矸石的产率与灰分。对精煤灰分也有类似的调整作用，相对插入深度小，精煤灰分略高。

表2 试验结果

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实施例2：

如实施例1中试验过程及煤样。

通过调节再选冲水泵与冲水阀门，观察冲水流量表读数，试验结果见表3。保持再选相对插入深度为10mm，冲水为0时，再选旋流器没有分选作用，仅排出一种产品，全部认为是中煤（或矸石）。随冲水流量逐渐增大，再选旋流器内整体旋转增强，即分选力逐渐增强，统计+0.125mm粒级各产品，再选两产品中煤和矸石之间灰分差逐渐增大，分选更彻底；再选底流矸石产率与灰分都增大，再选中心溢流中煤产率与灰分都减小。证明调节再选冲水流量大小，可以调节再选旋流器内分选力大小及浓度，进而调节再选两产品的产率与灰分。冲水量对精煤灰分也有一定调整作用，冲水量增大，精煤灰分增加。

表3试验结果

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实施例3

如图1中三产品旋流器结构，图3三产品旋流器工业应用流程。煤泥筛下水先进入三产品旋流器进行分选，再选旋流器底流为矸石产品，用高频筛脱水后成为末矸石，筛下水经尾煤浓缩机浓缩后，液体部分可送入浮选系统；再选选旋流器中心溢流为中煤产品，用末中煤离心机脱水后成为末中煤，筛下水送入浮选系统；粗选溢流经泵送入水力旋流器，水力旋流器底流经过精煤离心机，脱水后成为最终精煤产品，水力旋流器溢流进入浮选系统分选。

实施例4

如图4中四产品旋流器结构，图6中四产品旋流器工业应用流程。煤泥筛下水先进入四产品旋流器组进行分选，再选旋流器底流为矸石产品，用高频筛脱水后成为末矸石，筛下水经尾煤浓缩机浓缩后，液体部分可送入浮选系统；再选选旋流器中心溢流为中煤产品，用末中煤离心机脱水后成为末中煤，筛下水送入浮选系统，根据灰分需要也可进入尾煤浓缩机；分级旋流器底流经过精煤离心机，脱水后成为最终精煤产品，分级旋流器溢流（可部分作为再选冲水）可直接进入浮选系统分选。