一种底流再选双中煤多产品旋流器及其使用方法与流程

本发明涉及一种底流再选双中煤多产品旋流器及其使用方法，属于旋流器分选分级技术领域。

背景技术：

随着机械化程度不断提高，开采深度不断增加，原煤质量越来越差，入选原煤中粉煤的含量不断增加。大多数选煤厂增加了粗煤泥回收或分选环节，其原则流程是：煤泥首先用旋流器分级，分级溢流进入浮选或浓缩机，旋流器底流用螺旋分选机（动力煤）或TBS（炼焦煤）分成精煤和尾煤，而后分别经脱水回收。分选流程较长，且螺旋分选机的分选效果较差。如何实现粗煤泥的短流程高效分选回收，成为粗煤泥分选中的一个主要问题。

水介旋流器作为一种重力分选设备，由于其结构简单，且无需任何介质，生产成本低，在选煤作业中获得一定的研究和发展。董连平等人发明了一种煤泥旋流重选柱，利用其反向复锥水跃结构，提高了水介旋流器的分选精度和分选效率。崔广文等人研发了一种三锥角煤泥水介分选旋流器，实现了在不加入重介质的情况下达到粗煤泥的按密度分选。Hasan Hacifazlioglu采用改进的水介质旋流器对土耳其Karbomet矿业公司所属烟煤选煤厂-1mm煤泥进行分选，精煤产品灰分为9.90%，产率为24.40%，取得了良好的分选效果。Majumder A K等对直径76mm的水介旋流器进行试验，确定了最佳结构参数，并建立了数学回归模型，为粗煤泥的分选提供了理论支持。以上设备均有效提高了粗煤泥的分选，但要实现精煤回收则需采用单独分级设备，会使工艺布置复杂，功耗增加，增大运行成本。为此，澳大利亚昆士兰大学设计了一种JK型三产品旋流器，刘文礼等人在此基础上发明了一种双溢流管煤泥旋流器并进行试验，同时实现了细煤泥的分级和粗煤泥的分选，但分级效率偏低。张明等人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双中煤多产品旋流器及其使用方法，结合水介质旋流器低密度粗粒在底流中损失较大、底流量较小的特点，通过一段粗选，两段扫选，一段分级，可缩短选煤厂粗煤泥回收工艺流程，实现一次给料同时得到精煤、中煤Ⅰ、中煤Ⅱ、矸石和细粒溢流五种产品。

本发明提供了一种底流再选双中煤多产品旋流器，包括粗选旋流器、分级旋流器、再选一段旋流器和再选二段旋流器；所述粗选旋流器溢流段与分级旋流器入料口通过连接管相连接，粗选旋流器底流段与再选一段旋流器入料端通过法兰连接，再选一段旋流器下切向出口与再选二段旋流器上切向入口连接；粗选旋流器和再选二段旋流器底锥采用单锥或复锥结构，分级旋流器底流为长单锥结构，再选一段旋流器底流为中心管排料方式；

再选一段旋流器上端设有冲水装置，冲水装置包括冲水泵、浮子流量计和球型调节阀门。

上述方案中，粗选旋流器溢流段与分级旋流器的连接管为圆形或方形直管，内部安装消涡叶片，为粗选溢流出料增加了阻力，导致粗选底流出料加大，为避免粗选底流物料过多，选择增大锥角、减小底流口尺寸方式。

上述方案中，粗选旋流器溢流段与分级旋流器的连接管中设有夹管阀，通过调节夹管阀截面大小控制粗选溢流进入分级旋流器内的流量。

上述方案中，粗选旋流器和再选二段旋流器底锥采用单锥结构锥角的大小均为90°~120°，采用复锥结构锥角均为90°；分级旋流器底锥锥角为20°。

上述方案中，所述粗选底流口与再选二段入料口直连，再选二段旋流分选动力由冲水提供，冲水位于再选一段旋流器上端，冲水进口尺寸为10mm*8mm，冲水沿器壁切向给入。

上述方案中，所述再选一段下端切向出口与再选二段切向入口直连，再选二段旋流溢流管与法兰端盖通过螺纹连接固定，能调节再选二段溢流管插入深度，插入深度可调范围为0~40mm。

上述方案中，所述再选二段旋流器直径50mm，再选二段入口10mm*8mm，再选二段溢流管直径10mm。

本发明提供了一种上述底流再选双中煤多产品旋流器的使用方法，包括以下步骤：在粗选旋流器中进行一段粗选，溢流进入分级旋流器，底流进入再选一段旋流器；分级旋流器中进行一段分级，得到精煤、细粒溢流两种产品，在再选一段旋流器和再选二段旋流器中进行两段扫选，得到中煤Ⅰ、中煤Ⅱ、矸石三种产品。

本发明的有益效果：

本发明通过一段粗选，两段扫选，可缩短选煤厂粗煤泥回收工艺流程，实现一次给料同时得到精煤、中煤Ⅰ、中煤Ⅱ、矸石和细粒溢流五种产品，同时可通过调节再选一段旋流器冲洗水量、再选二段旋流器溢流管插入深度和粗选溢流与分级旋流器入料连接管中的夹管阀截面大小，可实现对各产品灰分和产率的在线调控。

附图说明

图1为底流再选双中煤多产品旋流器的结构示意图。

图2为五产品旋流器工业应用流程图。

图3为再选一段旋流器和再选二段旋流器的连接图（剖视）。

图中：1为粗选旋流器，2为分级旋流器，3为再选一段旋流器，4为再选二段旋流器，5为粗选入料口，6为粗选旋流器溢流管，7为连接管，8为分级旋流器入料口，9为分级旋流器溢流管，10为粗选底流口，11为分级旋流器底流口，12为再选一段冲水进口，13为再选一段溢流口，14为再选一段底流口与再选二段入料口切向连接段，15为再选二段溢流口，16为再选二段底流口。A为消涡装置安装位置，B为夹管阀安装位置。

具体实施方式

下面通过实施例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，一种底流再选双中煤多产品旋流器，包括粗选旋流器1、分级旋流器2、再选一段旋流器3和再选二段旋流器4；所述粗选旋流器溢流管6与分级旋流器入料口8通过连接管7相连接，粗选旋流器1底流段与再选一段旋流器3入料端通过法兰连接，再选一段旋流器3下切向出口与再选二段旋流器4上切向入口连接，图中14即为再选一段底流口与再选二段入料口切向连接段；粗选旋流器1和再选二段旋流器4底锥采用单锥或复锥结构，分级旋流器2底流为长单锥结构，再选一段旋流器3底流为中心管排料方式；

再选一段旋流器3上端设有冲水装置，冲水装置包括冲水泵、浮子流量计和球型调节阀门。

上述方案中，粗选旋流器溢流段与分级旋流器的连接管7为圆形或方形直管，内部安装消涡叶片（图中A为消涡装置安装位置），为粗选溢流出料增加了阻力，导致粗选底流出料加大，为避免粗选底流物料过多，选择增大锥角、减小底流口尺寸方式。

上述方案中，粗选旋流器溢流段与分级旋流器的连接管中设有夹管阀（图中B为夹管阀安装位置），通过调节夹管阀截面大小控制粗选溢流进入分级旋流器内的流量。

上述方案中，粗选旋流器1和再选二段旋流器4的底锥采用单锥结构锥角的大小均为90°~120°，采用复锥结构锥角均为90°；分级旋流器2的底锥锥角为20°。

上述方案中，所述粗选底流口10与再选二段入料口直连，再选二段旋流分选动力由冲水提供，冲水位于再选一段旋流器上端，再选一段冲水进口12尺寸为10mm*8mm，冲水沿器壁切向给入。

上述方案中，所述再选一段下端切向出口与再选二段切向入口直连，再选二段旋流溢流管与法兰端盖通过螺纹连接固定，能调节再选二段溢流管插入深度，插入深度可调范围为0~40mm。

上述方案中，所述再选二段旋流器4直径50mm，再选二段入口10mm*8mm，再选二段溢流管直径10mm。

本发明提供了一种上述底流再选双中煤多产品旋流器的使用方法，在粗选旋流器1中进行一段粗选，粗选旋流器溢流管6连接分级旋流器入料口8，粗选底流口10连接再选一段旋流器3；分级旋流器2中进行一段分级，分级旋流器溢流管9得到细粒溢流产品，分级旋流器底流口11得到精煤产品，在再选一段旋流器3和再选二段旋流器4中进行两段扫选，再选一段溢流口13得到中煤Ⅰ产品，再选二段溢流口15得到中煤Ⅱ产品，再选二段底流口16得到矸石产品。

下面通过具体的实施例来说明本发明的工艺流程：

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%。

搅拌桶内浓度均匀的矿浆（100g/L）经给料泵以0.102MPa压力给入粗选旋流器，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；粗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；粗选旋流器底流自再选一段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，中煤Ⅰ由再选一段中心溢流管排出，较高密度底流由再选一段切向底流管进入再选二段旋流器进行分选，中煤Ⅱ由再选二段溢流管排出，矸石由再选二段底流排出，各产品经过集料箱收集返回搅拌桶形成循环。粗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；再选一段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3连接相对位置，考察底流再选双中煤多产品旋流器的分选效果，试验结果见表2。

保持粗选旋流器溢流管插入深度190mm，再选一段旋流冲水流量为0.8 m3·h^-1，再选二段旋流器溢流管插入深度30mm时， 由试验结果可得， +0.125mm精煤产率62.49%，灰分10.61%；中煤Ⅰ与中煤Ⅱ合计中煤产率22.71%，灰分54.59%；矸石产率14.80%，灰分70.75%，实现了粗煤泥多产品有效分选。

表2 底流再选双中煤多产品旋流器分选试验结果

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