重介质选煤课件

1、第五章重介质选煤第一节 概述 在重力选矿过程中，通常都采用密度低于入选矿粒密度的水或空气作为分选介质。所谓重介质是指密度大1gcm3的重液或重悬浮液流体。矿粒在重介质中进行分选的过程即称为重介质选矿。选煤用的重介质有重液和重悬浮液两类。 重介质选煤是目前分选效率最高的选煤方法，其优点是: 1、分选精确度高； 2、分选密度调节范围宽；易实现自动调控； 3、对入选原煤的数量和质量波动适应性强； 4、分选粒度范围宽，块煤分选机入料粒度一般为30013mm，旋流器入料粒度通常为130.15mm； 缺点： 、增加加重质回收系统，消耗加重质； 、设备磨损和维护量加大。重介质旋流器选煤应用范围： ）分选易选

2、至极难选煤；）再选跳汰机的中煤和精煤；）与其它选煤方法组建联合流程；）分选需要高度解离的原料，如夹矸煤含量大或破碎后可解离出黄铁矿的原煤。）低密度分选超低灰精煤第二节 重介质选煤原理 重介质选矿法是当前最先进的一种重力选矿法，它的基本原理是阿基米德原理：即浸在介质里的物体受到的浮力等于物体所排开的同体积介质的重量。 一、重介质分选机分选原理物体在介质中的重力G。等于该物体在真空中的重量与同体积介质重量之差即，颗粒下沉；，颗粒悬浮在液体中的任意位置；，颗粒上浮。当1400kg/，1300/3，该颗粒上浮；1800kg/3，该颗粒下沉。二、重介质旋流器分选原理 物料和悬浮以一定压力沿切线方向给入旋

3、流器，形成强有力的漩涡流。液流从入料口开始沿旋流器内壁形成一个下降的外螺旋；在旋流器轴心附近形成一股上升的内螺旋流。由于内螺旋流具有负压而吸入空气，在旋流器轴心形成空气柱。入料中的精煤随内螺旋流向上，从溢流口排出；矸石随外螺旋流向下，从底流口排出。第三节 重悬浮液一、加重质的选择 在选择加重质时，应注意粒度和密度的综合要求。既要达到悬浮液的密度及悬浮液的稳定性，又要保证较好的流动性（粘度不能高，容积浓度应控制在一定范围内）、加重质的粒度越粗、沉淀速度越快粘度越低、则稳定性不好；加重质粒度越细、沉淀速度就慢、稳定性好、但粘度增加，介质流动性差、加重质密度越高，对一定密度的悬浮液则容积浓度就低。因

4、此，尽可能选择加重质的密度和粒度组成以及悬浮液容积浓度综合指标最佳的方案。重介质选煤的磁铁矿粉应具备下列条件：1）磁铁矿粉的纯度通常以磁铁矿粉中磁性物含量高低来表示其纯度。一般要求磁性物含量应在90以上。磁性物含量高其密度高，并减少加重质的耗量。2）磁铁矿粉的有效密度高时，容易配制高密度的悬浮液。纯结晶的磁铁矿的密度为5.17。选矿厂生产的磁铁矿精矿并非纯净，一般都低于517。但重介质选煤所使用的磁铁矿粉有效密度不应低于4647。3）磁铁矿粉的脆性要小，以防止在使用过程中发生泥化。4）磁铁矿粉的导磁率要高，磁滞性要低以满足在净化时磁铁矿既容易磁化回收，又容易退磁，保持再生悬浮液的稳定性。为保证

5、加重质的有效使用，磁铁矿粉的水分要低，以免因磁铁粉打团增加损失。5）磁铁矿粉的粒度组成对粒度组成的要求，一是要满足悬浮液的稳定性，一是要降低加重质的损耗，三是降低对设备的磨损因此，对磁铁矿粉的粒度组成应有严格的要求。例如，法国在选别块煤时，0.15mm的含量应小于10；在选别末煤时，应小于5。英国在选煤时要求小于0lmm的含量不少于94；小于001m的含量不超过16。美国在选块煤时，磁铁矿粉小于状明的含量不低于50；选别末煤时，小于325目的含量不低于90。 我国选矿厂生产的磁铁矿粉的粒度较粗，应进一步加工磨细才能保证悬浮液的稳定性，并可减少设备，管路的磨损和加重质的耗量。生产实践证明，一些选

6、煤厂采用球磨机再磨6090min后可达到粒度的要求，使悬浮液的稳定性变好，分选密度波动变小，分选效率提高。二、悬浮液的性质1、悬浮液密度和容积浓度 重悬浮液属于不稳定介质。它与稳定介质不同的是，随着加重质的性质及含量不同，其密度和粘度也发生变化。 悬浮液的密度是决定分离密度的关键因素，故应给予足够的重视。固体加重质与水混合组成的悬浮液，其物理密度是单位体积内加重质与水的质量之和，其密度可按下式计算： 采用磁铁矿粉配制是浮液时，一般容积浓度在1535之间。超过最大值（35）时，悬浮液粘度增高甚至失去流动性，矿粒在悬浮液中不能自由运动。低于容积浓度最小值时又会造成悬浮液中加重质迅速沉降，使悬浮液密

7、度不稳定而导致分选效果变坏。采用磁铁矿粉配制的悬浮液密度可达1.32.gcm3。如果在允许的容积浓度范围内，悬浮液仍不稳定时，可以加入一定量的煤泥来达到稳定悬浮液的目的。磁性物含量的测定方法：磁性物含量可以用磁选管测定。配制悬浮液时所需磁铁矿重量和煤泥重量可按下式计算:磁性物含量指悬浮液中磁铁矿干重与固体总重量之比即: 悬浮液中的煤泥含量也有一定范围。一般情况下，当悬浮液密度小于1.7gcm3时，其煤泥含量可达到3545左右；当悬浮液密度大于1.78cm3时，其煤泥含量在1525左右。总之，煤泥含量范围应在1545之间。2、悬浮液的稳定性 重介质选煤中，悬浮液的稳定性是指悬浮液在分选容器中，各

8、点的密度和粒度在一定时间内保持相对稳定的能力。由于选煤用的悬浮液属于粗分散体系。分散的固体粒子本身没有保持悬浮状态的能力，靠借助外来的能量才能使分选设备内各点的悬浮液密度达到一定的均一性。这种密度均一性称为动态稳定性。 3、悬浮液的流变性 重介质选煤过程中，小粒级物料分离(上浮或下沉)时，所受的阻力与悬浮液的粘滞阻力有关。表征粘滞阻力的特征是粘度。因此，粘度是悬浮液流变特性的主要参数，也是影响小粒级物料分选效果的主要因素。 4、 影响悬浮液动态稳定性因素 一切影响悬浮液粒子沉降速度的因素，都影响悬浮液的动态稳定性。1）加重质的粒度 加重质的粒度越小，其沉降速度越慢，对悬浮液的动态稳定越有利，但

9、悬浮液的粘度也相应增高。当悬浮液粘度过高时，会影响中、小粒级物料的分选效果，同时使加重质的制备、净化回收费用增加，加重质的工艺损耗相应也要增大一些。2） 加重质的密度 加重质的密度越低，它的自由沉降速度越小，配制成同一密度悬浮液的固体容积分数也越高，稳定性也好。但对分选效果的负面影响也越大。 在离心力场(重介质旋流器)选煤时工作悬浮液中加重质的容积分数(包括煤泥)最大不应超过35。3） 悬浮液的密度 同一种加重质配制成悬浮液的密度越高，悬浮液中的固体容积分数也越大，悬浮液的动态稳定愈易达到，但悬浮液的粘度也相应提高。 可是在实际生产中，对工作悬浮液的密度有定值要求，不可能依靠改变悬浮液的密度来

10、提高稳定性。 高密度悬浮液选煤时，主要矛盾是悬浮液的粘度。这时，使用加重质的密度应大于5000kgm3。 低密度重介质旋流器的分选时，主要矛盾是悬浮液的稳定性，而不是粘度。 4） 非磁性物的影响 生产过程中，工作悬浮液中必然会混入部分矿泥(包括煤泥)。它在一定条件下能提高悬浮液的稳定性，对改善分选效果有利。但是，过多地混入细泥，会提高悬浮液的粘度，当粘度超过某数值后细粒煤的分选效果恶化。要根据原煤可选性和煤泥入选的数量和选后产品质量要求，调整好旋流器的结构及工艺参数，以及将分选后的煤泥产品排出分选系统，杜绝煤泥在分选系统中循环。否则，将使分选效果变坏。 第四节 重介质分选机一、选煤用块煤重介质

11、分选机分类分类特征分选机类型分类特征分选机类型分选后的产品品种两产品分选机三产品分选机分选槽形式深槽分选机浅槽分选机悬浮液流动方向水平流分选机垂直流分选机复合流分选机产品排出装置提升轮（斜轮立轮）机，刮板机, 圆筒机空气提升式分选机二、斜轮重介质分选机1-分选槽；2-提升轮；3-排煤轮；4-提升轮轴；5-减速装置；6-电动机；7-提升轮骨架；8-齿轮盖；9-立筛板；10-筛板；11-叶轮；12-支座；13-轴承座；14-电动机；15-链轮；16-骨架；17-橡胶带；18-重锤图5-4斜轮重介质分选机三、立轮重介分选机立轮重介分选机作为块煤分选设备，在国外应用较多。常见的有德国的太司卡（TESK

12、A）型和波兰的滴萨（DISA）型立轮重介质分选机。我国70年代初期研制了JL1.8型立轮重介质分选机。安装在汪家寨选煤厂，用来洗选跳汰机的中煤，获得良好效果。在此基础上80年代初又设计了JL2.5型立轮重介质分选机，用以处理50300mm粒级的块煤排矸。立轮重介质分选机与斜轮重介质分选机工作原理基本相同，其差别仅在于分选槽槽体型式和排矸轮安放位置等机械结构上有所不同。在相同处理量，立轮重介质分选机具有体积小、重量轻、功耗少、分选效率高及传动装置简单等优点。1. JL型立轮重介质分选机JL1.8型立轮重介质分选机结构示意图1-分选槽；2-排矸轮；3-棒齿；4-排矸轮传动系统；5-排煤轮；6-排煤

13、轮传动系统；7-矸石溜槽；8-机架；9-托轮装置2. 滴萨（DISA）型立轮重介质分选机DISA-1S型立轮重介质分选机N-入料；K-浮物；T-沉物；a-悬浮液入口；b-悬浮液排放口；1-分选槽；2-分选槽侧部；3-承重结构；4-提升轮；5-支撑中心线；6-排矸溜槽；7-入料口盖板；8-分选槽底部；9-振作平台；10-提升轮传动装置；11-定位辊；12-导向辊；13-传动皮带；14-浮物刮板（P1、P2分别为作用在横向及纵向支承梁上的重力）DISA-2S型立轮重介质分选机N-入料；K-浮物；T-沉物；a-悬浮液入口；b-悬浮液排放口；1-分选槽；2-分选槽侧部；3-承重结构；4-提升轮；5-支

14、撑中心线；6-排矸溜槽；7-入料口盖板；8-分选槽底部；9-操作平台；10-提升轮传动装置；11-定位辊；12-导向辊；13-传动皮带；14-浮物刮板（P1、P2为作用于支承梁上的重力）3. 太司卡（TESKA）型重介质分选机图5-5太司卡重介质分选机结构图太司卡三产品重介分选机四、刮板式重介质分选机 该分选机是利用纵向悬浮液流排精煤、横向刮板排矸石的分选机。 工作原理：槽体近似长方形，原煤从给料侧给入，精煤随纵向水平悬浮液流从另一侧的溢流堰排出。矸石随刮板输送机沿槽底横向移动，最后被提升到排矸口排出。原煤进入分选槽后被压煤板压入悬浮液内。80%-90%的循环悬浮液产从给料侧的原煤入口下面沿水

15、平方向给入，以形成纵向水平液流；约10%-20%的悬浮液通过槽底排孔给如，形成上升液流，使精煤上浮。一、重介质旋流器选煤的发展 重介质旋流器是在分级旋流器的基础上演变而来。 1945年荷兰国家矿山局提出了用重介质旋流器选末煤的方法，并发明了（圆柱圆锥形）重介质旋流器。由于加重质由黄土改为磁铁矿，使这一技术真正用于工业。美、德、英、法等国相继购买了这一专利应用于选煤，并不断创新，研制了许多新型重介质旋流器：第五节 重介质旋流器 如1956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DWP；60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；1966年苏联研制成用两台旋流

16、器并式相串组成三产品重介质旋流器；1967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； 80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；80年代中期英国煤炭局在吸收DWP和沃赛尔两种族流器的特点，推出直径为1200mm的中心给料圆筒形重介质旋流器，用于分选粒度为1000.5mm的原煤。 我国1966年在采屯煤矿选煤厂建成第一座重介质旋流器选煤车间，采用500mm型旋流器分选6-0.5mm级原煤。1969年在田庄选煤厂采用500mm重介质旋流器处理13-0.5mm级原煤。随后，相继又研制成600、700mm二产品圆柱圆锥形重介质旋流器。用途扩展到

17、跳汰中煤和跳汰精煤再选。 80年代至90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50-0mm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；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。1998年推出了大型简化工艺重介质选煤技术，旋流器直径达到1200/850，2003年旋流器直径达到1400/1000。到2005年底，中国已有100多个选煤厂装备有上述各类重介质旋流器约400多台。二、 重介质旋流器分类 (1)按其外形结构可分为：圆柱形、圆柱圆锥形重介

18、质旋流器两种。 (2)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。(3)按物料给入旋流器的方式可分为：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。 (4)按旋流器的安装方式可分为：正(直)立式、倒立式和卧式三种。 三、两产品旋流器图5-7 两产品重介质旋流器1、圆锥形重介质旋流器 物料与悬浮液混合，以一定压力从入料管沿切线方向给入旋流器圆通部分，由于离心力的作用，高密度物料移向锥体的内壁，并随部分悬浮液向下作螺旋运动，最后从底流口排出；低密度物料集中在锥体中心，随内螺旋上升，经溢流管进溢流室排出。2、圆筒形重介质旋流器

19、入料无压、自重给入上部中心入料管（在入料箱内也加入少量悬浮液）；悬浮液用泵以0.06-0.15MPa的压力沿切线压入圆筒下部。沿切线压入的悬浮液从底至顶造成一股上升的空心漩涡流。矸石与一部分高密度悬浮液沿筒壁上升，从矸石排出口排出。精煤与低密度悬浮液聚集在漩涡中心向下流动，通过下部排出口排出。四、三产品重介旋流器 三产品重介质旋流器，是由两台两产品重介质旋流器串联组装而成，从分选原理上没有差别。第一段为主选，采用低密度悬浮液进行分选，选出精煤和再选入料，同时由于悬浮液浓缩的结果为第二段准备了高密度悬浮液；第二段为再选分选出中煤和矸石两种产品。三产品重介质旋流器的主要优点是需一套悬浮液循环系统，

20、简化再选物料的运输。其缺点是在第二段分选时，其重介质密度的测定和控制较难。因第二段悬浮液入料是由第一段旋流器浓缩而来。由于悬浮液密度与两段旋流器结构尺寸有关，所以第二段旋流器的分选密度除与第一段分选密度和两段旋流器的溢流管直径有关外，还与第二段旋流器底流口直径有关。因此，溢流管直径要选择适当。三产品重介质旋流器工艺简化，基建投资省和生产成本较低，受到了用户的欢迎。无压给料三产品重介质旋流器结构示意图710/500三产品重介质500/350三产品重介质旋流器示意图旋流器结构示意图第六节 悬浮液回收净化 悬浮液的回收与净化主要包含四个方面，一是从产物中将悬浮液分离出来；二是分离出来的稀悬浮液进行浓

21、缩；三是清除混入悬浮液中的泥质物；四是制备心得加重质以弥补损失。一、重悬浮液回收与净化系统 常用于粗粒（块煤）重介质分选悬浮液回收净化流程，如图5-11悬浮液回收净化流程比较简单。缺点是细粒磁铁矿容易损失。常用于粗粒（块煤）分选的悬浮液回收净化流程。图5-12是适用于末煤重介选悬浮液回收净化流程。该流程比前者复杂。优点是能够回收细粒磁铁矿和细煤泥，保持悬浮液稳定，减少磁铁矿损失。图5-11常用悬浮液回收净化流程1-重介分选机；2-重产品脱介筛；3-轻产品脱介筛；4-合格介质桶；5-合格介质泵；6-稀介质桶；7-稀介质泵；8-稀介质桶；9-一段磁选机；10-二段磁选机图5-12稀介质回收净化流程

22、1-稀介质桶；2-稀介质泵；3-低压旋流器；4-浓缩机；5-第一段磁选机；6-第二段磁选机 除上述两种流程外，还有一种最简单的直接磁选净化流程，即稀介质不经浓缩或分级，而是直接给入磁选机。也是采用两段磁选，磁选精矿进合格介质桶，磁选尾矿进入煤泥水系统。这种流程的优点是缩短了介质循环的路程，减少了管路磨损，提高了悬浮液的稳定性。采用这种简单流程需具备两个条件一是稀悬浮液量少；二是磁选机处理能力要大。注意：在悬浮液中泥质物的含量是处于动平衡状态。当某一因素变化时，这个动平衡便遭到破坏，其表现是煤泥在合格介质中的增加或减少，但到一定值后，又在新的条件下达到了新的平衡。在生产过程中，一般可通过改变分流

23、量的大小调节悬浮液中煤泥含量的多少，但要知道，当悬浮液密度低，需加大分流量进行浓缩时，同时会引起悬浮液中煤泥含量的下降，在操作时这是应该注意的问题。对于重介质选矿，用过之后的悬浮液，也需予以回收和循环再用。最简单的回收方法，同选煤一样，用振动筛脱出介质，筛分也分两段进行，第一段为合格介质，可直接返回系统中使用。第二段因施加喷水，为稀介质，也需对其进行提纯并提高浓度，这个作业也可称为介质的再生。再生的方法依加重质性质的不同，可采用磁选、浮选或重选法进行。提纯后的稀悬浮波再用水力旋流器、倾斜板等脱水和浓缩、这样所得的净化悬浮应即可与新补充的加重质混合，调配到适当的浓度，使其返回到流程中再用。二、重

24、悬浮液回收与净化的主要设备1、脱介筛 多用普通直线振动筛或共振筛，缝条筛面，筛孔为0.251.0mm。如前所述，为了提高脱介筛的处理能力，在脱介筛之前，设置固定筛或弧形筛。2、浓缩设备 浓缩设备有耙式浓缩机、磁力脱水槽、水力旋流器、倾斜板浓密箱及螺旋分级机等。 耙式浓缩机分大、中、小型，其中小型耙式浓缩机的浓缩槽或称分级槽多同钢板制成，槽底为圆锥面，底面上有旋转把可将浓缩物收集到中心底孔排出，槽体上部周边焊有溢流槽，溢流由此排出。3净化设备 选矿或选煤所用磁性加重质较多，故多用磁选机来净化介质。重介质系统中回收磁铁矿的多选用永磁筒式弱磁场磁选机。4介质桶 介质桶包括合格介质桶和稀介质桶，是为了储存和缓冲悬浮液而设置的。介质桶呈圆筒形，下底为圆锥形，锥角为60度。简底锥形便于沉淀加重质。开机时，采用O.60.8MPa的压缩空气搅拌，转入正常生产后，便靠悬浮液