一種底流再選多產品水介旋流器的製作方法
2023-10-26 13:01:02 1
本發明涉及一種底流再選多產品水介旋流器，屬於旋流器分選分級技術領域。
背景技術：
隨著我國煤炭工業的發展以及採煤機械化程度的不斷提高，原煤中的粉煤含量逐步增加。對於某些極難選煉焦煤，選煤廠為提高回收效率，有目的地破碎大塊物料以增加煤與矸石的解離程度，也使得入選煤中-2 mm粒級含量增大。據統計，粗煤泥佔原料煤約20%左右，此部分煤泥中含有精煤（灰分10%）60%左右，若不妥善處理粗煤泥，勢必影響選煤廠經濟效益，也造成資源的浪費。目前工業上應用的粗煤泥分選設備主要有煤泥重介質旋流器、螺旋分選機、幹擾床分選機與水介質旋流器等幾類設備。水介質旋流器由於結構與工藝流程簡單，在粗煤泥分選方面得到了一定程度的重視，通過結構優化與改進，分選效果較傳統水介質旋流器有所提高。
為縮短工藝流程，許多學者研製了不同形式的三產品水介質旋流器。A. Mainza等研究了雙溢流管三產品旋流器的分選分級性能。位革老對雙溢流管複合型煤泥旋流器分離性能進行了系統研究，結果表明先分級後分選結構的分級分選效果優於先分選後分級結構。王進報導了一種新型兩段粗煤泥分選旋流器，其特點為單設備同時實現粗煤泥的三產品分選與細粒分級。崔廣文等發明了粗煤泥分選分級一體機，藉助水介質旋流器溢流動能利用旋流脫水篩對其分級。張明等研製了一種溢流直連的三產品旋流器，通過在一段溢流連接管加裝導流葉片，極大提高了二段旋流器的分級效率，但一段旋流器底流量較大，造成少量精煤損失。
多產品水介質旋流器多針對溢流進行分選或分級而實現，對底流進行再選而實現多產品同時排放的研究較少。
技術實現要素：
本發明旨在提供一種底流再選多產品水介旋流器，用以解決一段粗選只能選出兩個產品，且粗選旋流器溢流直連帶來的底流出料量增大、低密度煤損失的問題，可實現一次給料同時出精煤、中煤、矸石和細粒溢流四個產品。
本發明提供了一種底流再選多產品水介旋流器，包括粗選旋流器和再選旋流器，粗選旋流器底流接再選旋流器，再選旋流器上部設有衝水裝置，衝水裝置包括衝水管、流量計和調節閥門；所述再選旋流器中心溢流排出口、再選底流口和粗選旋流器底流口均同軸，且方向均向下。經再選衝水作用選出中煤和矸石兩產品，可一次給料同時實現出精煤、中煤、矸石三個產品。
上述方案中，所述再選旋流器的中心溢流管為錐形，上端比下端外徑大，中心溢流管的內部通孔為圓形。向下調節溢流管時，底流口截面積隨之減小，通過溢流管位置與底流口截面積的變化調節再選兩產品中煤和矸石的產率和灰分。
上述方案中，通過調整中溢流管的再選旋流器插入深度相應調整精煤、中煤和矸石的產率與灰分。所述再選旋流器中，中心溢流管的相對插入深度為-10～60mm。
上述方案中，通過調整再選旋流器衝水流量的大小相應調整精煤、中煤與矸石的產率與灰分。所述再選旋流器衝水流量為0～1.2m3·h-1。
上述方案中，所述衝水裝置的衝水管設置在再選旋流器的上部，衝水進口尺寸為10mm*8mm，衝水沿再選旋流器器壁切向給入。
上述方案中，直徑150mm組合（不限於一種直徑）粗選分選旋流器直徑150mm，溢流管直徑45mm（根據產品灰分需要可在30-60mm之間更換），底流口直徑8mm（根據產品灰分需要可在6-20mm之間更換）；再選旋流器直徑50mm（根據分選物料性質可選更大或更小直徑），中心溢流管內徑10mm（可選），上外徑18mm（可選），下外徑14mm（可選），底流口形狀為環形，截面積可在100-300mm2變化，衝水進口10mm*8mm（可選），衝水沿器壁切向給入。
本發明還提供了另一種優選方案，即所述的底流再選多產品水介旋流器，包括粗選旋流器、分級旋流器和再選旋流器，粗選旋流器上方的溢流管直連分級旋流器，分級旋流器底流出精煤，分級旋流器溢流得到細粒溢流產品；粗選旋流器底流接再選旋流器，經再選衝水作用選出中煤和矸石兩產品，一次給料同時實現出精煤、中煤、矸石和細粒溢流四個產品。
上述方案中，所述衝水裝置的水可來源於分級旋流器的細粒溢流部分。或者，再選衝水過程中的水來自選煤循環水。
上述方案中，分級旋流器直徑與粗選旋流器相同，分級旋流器入料口當量面積與粗選旋流器溢流管面積相近，分級旋流器溢流管和底流口直徑根據分級需要選用。
本發明的有益效果：
本發明可實現一次給料同時出精煤、中煤、矸石和細粒溢流四個產品，並且可通過調節一段分選旋流器溢流管插入深度、再選旋流器中心溢流管插入深度及再選衝水流量調節各產品的產率和灰分。當粗選旋流器溢流不與分級旋流器連接時，一次給料同時出精煤、中煤、矸石三個產品。
附圖說明
圖1為粗選旋流器與再選旋流器結構圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為三產品旋流器工業應用流程圖。
圖4為粗選旋流器、再選旋流器和分級旋流器連接圖。
圖5為圖4的俯視圖。
圖6為四產品旋流器工業應用流程圖。
圖7為再選旋流器剖視圖。
圖8為中心溢流管相對位置示意圖。
圖中1為一段入料口，2為一段溢流管， 3為一段底流口，4為衝水管，5為再選溢流出口，6為底流排料口，7為連接管，8為二段入料口，9為二段溢流管，10為二段底流口，11為粗選旋流器，12為再選旋流器，13為分級旋流器，14為再選中心溢流管進口，15為再選底流口。
具體實施方式
下面通過實施例和附圖來進一步說明本發明，但不局限於以下實施例。
如圖1~3所示，一種底流再選多產品水介旋流器，包括粗選旋流器11和再選旋流器12，粗選旋流器11底流接再選旋流器12，再選旋流器12上部設有衝水裝置，衝水裝置包括衝水管、流量計和調節閥門；所述再選旋流器中心溢流排出口與再選底流口和粗選旋流器底流口均同軸，且方向均向下。經再選衝水作用選出中煤和矸石兩產品，可一次給料同時實現出精煤、中煤、矸石三個產品。如圖1所示，一段溢流管2排放精煤，再選溢流出口5排放中煤，底流排料口6排放矸石。
上述方案中，所述再選旋流器的中心溢流管為錐形，上端比下端外徑大，中心溢流管的內部通孔為圓形。如圖7所示。向下調節溢流管時，底流口截面積隨之減小，通過溢流管位置與底流口截面積的變化調節再選兩產品中煤和矸石的產率和灰分。再選旋流器的底流錐角可根據需要在70°-120°間變化，且亦可採用復錐。
上述方案中，通過調整中心溢流管的再選旋流器插入深度相應調整精煤、中煤和矸石的產率與灰分。所述再選旋流器中，中心溢流管的相對插入深度為-10～60mm。
上述方案中，通過調整再選旋流器衝水流量的大小相應調整精煤、中煤與矸石的產率與灰分。所述再選旋流器衝水流量為0～1.2m3·h-1。
上述方案中，所述衝水裝置的衝水管4設置在再選旋流器12的上部，衝水進口尺寸為10mm*8mm，衝水沿再選旋流器器壁切向給入。
上述方案中，所述粗選旋流器直徑150mm，溢流管直徑45mm，底流口直徑8mm；再選旋流器直徑50mm，中心溢流管內徑10mm，上外徑18mm，下外徑14mm，底流口形狀為環形，截面積為100-300mm2。
如圖4~6所示，本發明還提供了另一種設計方案，即所述的底流再選多產品水介旋流器，包括粗選旋流器11、分級旋流器13和再選旋流器12，粗選旋流器11上方的溢流管直連分級旋流器13，分級旋流器13底流出精煤，粗選旋流器11底流接再選旋流器12，經再選衝水作用選出中煤和矸石兩產品，一次給料同時實現出精煤、中煤、矸石和細粒分級溢流四個產品。如圖4所示，粗選旋流器11上端為一段溢流管2，下端為一段底流口3，所述粗選溢流口與分級旋流器入料口8通過連接管7連接，所述粗選旋流器底流口直接與再選旋流器上入料口連接，分級溢流部分引作再選衝水，再選衝水沿器壁切向給入。如圖4所示，二段底流口10排放精煤，二段溢流管9排放分級細粒溢流，再選溢流出口5排放中煤，底流排料口6排放矸石。
上述方案中，所述衝水裝置的水可來源於分級旋流器的細粒溢流部分。或者，再選衝水過程中的水來自選煤循環水。
上述方案中，分級旋流器直徑與粗選旋流器相同，分級旋流器入料口當量面積與粗選旋流器溢流管面積相近，分級旋流器溢流管和底流口直徑根據分級需要選用。
實施例1：
以屯蘭選煤廠入選原煤破碎至-2mm粒級煤樣為研究對象，煤樣性質見表1。
表1 煤樣粒度組成
從表1可以看出，2-1mm粒級物料量相對較多且灰分較高，佔全樣的30.42%，灰分為52.25%，其餘粒級灰分差別不大且均在30%上下，煤樣加權平均灰分38.61%。-0.125mm物料含量較少，佔全樣的18.56%。
攪拌桶內濃度(100g·L-1)均勻的礦漿經給料泵以壓力0.1Mpa給入主選旋流器，經分選成為包含低密度粗精煤及細煤泥的溢流與較高密度粗粒為主的底流；主選旋流器溢流藉助自身動能直接進入分級旋流器，經分級成為溢流（細煤泥）與底流（粗精煤）產品；主選旋流器底流自再選旋流器中心給料管給入，在衝水（部分分級旋流器溢流經衝水泵加壓）形成的離心力場中實現分選，較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。各產品經過集料箱收集返回攪拌桶形成循環。主選旋流器入料壓力及流量由變頻器調整給料泵轉速實現，壓力、流量值由電磁流量計、壓力表在線顯示；再選旋流器衝水量由控制閥門調整，衝水量由浮子流量計在線顯示。
待系統穩定後，同時間段內接取多產品旋流器的底流與溢流，分別用1、0.5、0.25、0.125mm的標準篩進行溼法篩分，各粒級物料脫水烘乾後進行稱重並化驗灰分。
參照圖8中中心溢流管的相對位置，調節再選中心溢流管位置可調整再選兩產品中煤與矸石的產率與灰分，試驗結果見表2。
保持衝水流量大小0.8m3·h-1，中心溢流管逐漸向下的過程中，即相對插入深度（與筒錐交界面）逐漸減小，底流口的截面積逐漸減小，統計+0.125mm粒級各產品，精煤的產率與灰分均增大，中煤的產率與灰分均增大，矸石的產率減小，灰分增大。證明調節中心溢流管的相對位置，可調節再選兩產品中煤與矸石的產率與灰分。對精煤灰分也有類似的調整作用，相對插入深度小，精煤灰分略高。
表2 試驗結果
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實施例2：
如實施例1中試驗過程及煤樣。
通過調節再選衝水泵與衝水閥門，觀察衝水流量表讀數，試驗結果見表3。保持再選相對插入深度為10mm，衝水為0時，再選旋流器沒有分選作用，僅排出一種產品，全部認為是中煤（或矸石）。隨衝水流量逐漸增大，再選旋流器內整體旋轉增強，即分選力逐漸增強，統計+0.125mm粒級各產品，再選兩產品中煤和矸石之間灰分差逐漸增大，分選更徹底；再選底流矸石產率與灰分都增大，再選中心溢流中煤產率與灰分都減小。證明調節再選衝水流量大小，可以調節再選旋流器內分選力大小及濃度，進而調節再選兩產品的產率與灰分。衝水量對精煤灰分也有一定調整作用，衝水量增大，精煤灰分增加。
表3試驗結果
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實施例3
如圖1中三產品旋流器結構，圖3三產品旋流器工業應用流程。煤泥篩下水先進入三產品旋流器進行分選，再選旋流器底流為矸石產品，用高頻篩脫水後成為末矸石，篩下水經尾煤濃縮機濃縮後，液體部分可送入浮選系統；再選選旋流器中心溢流為中煤產品，用末中煤離心機脫水後成為末中煤，篩下水送入浮選系統；粗選溢流經泵送入水力旋流器，水力旋流器底流經過精煤離心機，脫水後成為最終精煤產品，水力旋流器溢流進入浮選系統分選。
實施例4
如圖4中四產品旋流器結構，圖6中四產品旋流器工業應用流程。煤泥篩下水先進入四產品旋流器組進行分選，再選旋流器底流為矸石產品，用高頻篩脫水後成為末矸石，篩下水經尾煤濃縮機濃縮後，液體部分可送入浮選系統；再選選旋流器中心溢流為中煤產品，用末中煤離心機脫水後成為末中煤，篩下水送入浮選系統，根據灰分需要也可進入尾煤濃縮機；分級旋流器底流經過精煤離心機，脫水後成為最終精煤產品，分級旋流器溢流（可部分作為再選衝水）可直接進入浮選系統分選。