第二章 煤的凈化技術

1、煤炭凈化技術煤炭物理凈化法v重介質(zhì)選煤v浮游選煤v跳汰法第一節(jié) 重介質(zhì)選煤1、什么是重介質(zhì)選煤 任何重力分選過程，都是在一定的介質(zhì)中進行。若所使用的分選介質(zhì)其密度大于 lg/cm3時，這種介質(zhì)稱為重介質(zhì)。礦石或煤炭在該介質(zhì)中分選，稱重介質(zhì)選礦或重介質(zhì)選煤。2、重介質(zhì)選煤的發(fā)展過程 1858年有人提出用錳、鋇、鈣的氯化物溶液作為分選介質(zhì)進行選煤，但因介質(zhì)難于回收，致使成本昂貴，未能獲得推廣使用。 1917年出現(xiàn)使用水砂混合物作為重介質(zhì)分選煤炭，但效果受到局限，一般僅用于選分易選的動力煤。 1926年蘇聯(lián)工程師 EA斯列普諾夫首先提出使用穩(wěn)定懸浮液的重介質(zhì)選煤法。以后，重介質(zhì)選煤法便開始逐漸獲得廣

2、泛應用。 至今，除重介質(zhì)選煤是選煤的重要方法之外，也可應用于金屬礦石、黑色金屬礦石、貴金屬礦石、稀有金屬礦石及其它物料的分選。3、重介質(zhì)選煤分選原理 根據(jù)阿基米德定理，小于重介質(zhì)密度的顆粒將在介質(zhì)中上浮，大于重介質(zhì)密度的顆粒在介質(zhì)中下沉。 重介質(zhì)的密度 zj 應在輕產(chǎn)物q 和重產(chǎn)物密度z 之間。 qzj D例:要求的分選密度為1.4g/cm3, G = 5.0g/cm3 , s=2.21g/cm3 . 分選煤炭時，重介質(zhì)密度若要求為14O g/cm3，那么配制懸浮液所用加重質(zhì)，其密度應在為500-22lg/cm3范圍的物料中挑選。密度符合這個條件的常用加重質(zhì)很多，如磁鐵礦、重晶石、黃鐵礦ssz

3、jDDszjcmg)1 (,/0 . 1)()1 (2當殘渣、高爐灰渣、石英、黃土、矸石、浮選尾煤等。2）容易回收和凈化；3）料源充足、制備容易；4）硬度較大（防泥化）、球形（粘度低）、不與水發(fā)生化學作用。4、選煤過程常用的加重質(zhì) 重介質(zhì)選煤多采用磁鐵礦粉作為加重質(zhì)，因用其配制的懸浮液密度范圍寬，完全能夠滿足分選各種煤炭使用，而且便于回收。 黃土、浮選尾煤、矸石粉等，只能配制低密度懸浮液，并用于回收精煤。5、對磁鐵礦加重質(zhì)的要求 重介質(zhì)選煤廠利用磁鐵礦粉作加重質(zhì)時，磁鐵礦粉的磁性物含量越高，加重質(zhì)的回收再使用的數(shù)量也越大，介質(zhì)耗資少，生產(chǎn)費用可有所降低。還有加重質(zhì)粒度愈細，懸浮液密度也越穩(wěn)定，

4、在懸浮液中為起穩(wěn)定作用所需摻入的煤泥量也相應減少，懸浮液密度的真實性越高，分選效率也會越佳。 我國設計規(guī)范規(guī)定，用磁鐵礦粉作加重質(zhì)時，其磁性物含量應在95%以上，密度在45g/cm3左右。對加重質(zhì)粒度的要求是，分選塊煤 (用于斜輪或立輪重介質(zhì)分選機)時，小于0074(-200目)mm粒級的含最應占80%以上，用于重介質(zhì)旋流器分選末煤時，小于0044mm粒級 (-325目)含量應占90%以上。如外來磁鐵礦粉粒度不能滿足要求時，選煤廠應設置研磨設備。 第二節(jié) 重介懸浮液性質(zhì)一、懸浮液密度1、懸浮液密度的特點 懸浮液的密度在物理意義上與均質(zhì)介質(zhì)的密度不完全相同，只有將懸浮液中的固、液兩相作為一個統(tǒng)一

5、的整體看待時，才具有密度的概念。因為懸浮液是由兩種密度完全不同的質(zhì)點（固、液）所構成的兩相混合物，故懸浮液密度zj在數(shù)值上不能表征其中每一個質(zhì)點的密度，因此，通常稱該密度為懸浮液的假密度，或稱懸浮液的物理密度。 當加重質(zhì)粒度較細，容積濃度又較高，而入選的礦粒較大時，在分選過程中，對礦粒而言，懸浮液作為一個整體才稱其分選介質(zhì)。否則，此時的分選介質(zhì)只是懸浮液中的液體而不是懸浮液的整體，礦粒在懸浮液中的沉降，僅僅看為礦粒在液體中受加重質(zhì)懸浮粒作用的干擾沉降。礦粒排開的介質(zhì)不是具有密度為懸浮液密度的本身，而是懸浮液中的液體，密度為s 。因此，盡管有的礦粒密度低于懸浮液的密度zj ，但也將下沉，即礦粒不

6、能按懸浮液的密度zj進行浮沉過程，而達到低、高不同密度礦粒的分離。 重介質(zhì)選煤過程中作為分選介質(zhì)而起作用的懸浮液，其中固體懸浮粒 (加重質(zhì))的粒度和容積濃度與入選物料的粒度之間應具有一定的關系，懸浮液的密度要由加重質(zhì)的密度和容積濃度來決定。(二） 懸浮液密度對加重質(zhì)粒度的要求在懸浮液內(nèi)，礦粒排開的同體積懸浮液中，至少應有一個加重質(zhì)的顆粒。 即 懸浮液濃度 加重質(zhì)粒體積 / 礦粒體積 式中K值是個大于1的修正系數(shù)，一般K=1.6一493之間。(三）懸浮液有效密度 從理論上講，重介懸浮液的物理密度應該就是分選密度，但實際工作中有時并非如此。這是由于加重質(zhì)顆粒很細，當懸浮液固體容積濃度大到一定程度后

7、，加重質(zhì)顆粒由于種種原因經(jīng)直接接觸而相互連接起來，形成空間網(wǎng)狀結構物，這就便懸浮液發(fā)生了結構化。由于懸浮液出現(xiàn)結構化的影響，實際的分選密度常常高于懸浮液的物理密度。對于未結構化的重介懸浮液，因加重質(zhì)顆粒的沉降，分選密度既可高于也可低于懸浮液的假定密度，這應由輕、重產(chǎn)物分離界限層的位置決定。已出現(xiàn)結構化的懸浮液內(nèi)，若體積為Vk的礦粒向下運動，開始時所遇到的靜力作用，除懸浮液的浮力外，還有靜切應力引起的支持力F二、懸浮液粘度（一）懸浮液粘度及結構化 液體的粘性由分子間引力引起； 氣體的粘性由動能不同的分子在流速不同的層間交換引起； 上兩種流體為均質(zhì)介質(zhì)，符合牛頓內(nèi)摩擦定律。 懸浮液的粘性由于包括了

8、因固液界面增大和顆粒間摩擦、碰撞所引起的流動切應力，外觀表現(xiàn)為粘性增強。 因與均質(zhì)介質(zhì)粘性形成的原因不完全相同，故所測得的懸浮液粘度稱為視粘度。 當加重質(zhì)的粒度和形狀差別不大時，懸浮液的視粘度隨容積濃度的增加而增大，與加重質(zhì)顆粒的密度基本無關。圖5-3是幾種不同的加重質(zhì)在粒度為0074一0.037mm時，視粘度隨容積濃度的變化關系。 從圖6一3中可以看出，視粘度隨容積濃度的變化規(guī)律。 在低濃度 (04)時，也呈直線關系，但粘度隨增大而迅速地升高。 在中等濃度時，其視粘度與呈曲線關系增長。 這是由于固體容積濃度很低時，不但顆粒間直接接觸少，而且相對說固一液界面也不太大，此時懸浮液的內(nèi)摩擦力雖有增

9、加，但其增加值與顆粒體積含量大致成正比。 隨容積濃度的增大，固體顆粒間直接碰撞與摩擦就不可避兔地增多。這種增加開始時屬于粘性切應力，以后的濃度再大又過渡為慣性切應力，呈曲線關系。 當增大到相當高數(shù)值后，懸浮液發(fā)生了結構化，視粘度隨增加而急劇增大。（二）非結構化懸浮液的流變特性 如圖6-4 。固體容積濃度低時，可視為牛頓流體；固體容積濃度1520%時，視為非牛頓流體。 結構化流體的流變特性：當外力小，只變形而不流動，當處力克服一定切應力后，流動。 當速度梯度達一定時，結構化被破壞。（三）影響懸浮液粘度的主要因素1、加重質(zhì)性質(zhì)對懸浮液粘度的影響 由于懸浮液的粘度和結構化的形成與加重質(zhì)的比表面積有關

10、，因此，一切與比表面積有關的加重質(zhì)性質(zhì)，如粒度、形狀及含泥量等均對懸浮液視粘度有影響。 圖6-5可以看出，在同樣容積濃度下，加重質(zhì)dhdu0的粒級越小，懸浮液的視粘度也越大，而開始形成結構化的濃度越低。選礦工藝對加重質(zhì)粒度有一定的要求，它與所用設備的工作條件及被選物料的粒度有關。 圖6-6說明加重質(zhì)顆粒的形狀對懸浮液視粘度的影響。從圖中可以看出，加重質(zhì)顆粒的形狀越接近球形，懸浮液的視粘度愈小。2、含泥量的影響 懸浮液中若混有一部分微細粒級的泥質(zhì)，將使懸浮液粘度顯著增大。因泥質(zhì)物粒度細，表面積大，不但使懸浮液流動時內(nèi)摩擦力變大，而且使懸浮液容易結構化。泥質(zhì)的存在往往使懸浮液粘度增大到0.5-1.

11、0倍，在個別情況下，甚至使懸浮液完全喪失流動性，從而起不到分選介質(zhì)的作用。 礦泥含量對硅鐵懸浮液粘度的影響如圖6-7所示。所指的礦泥是指粒度小于10一2O微米的顆粒。其中一部分是由原礦石帶入，另一部分則是在使用過程中加重質(zhì)經(jīng)磨剝所生成的新礦泥。 泥質(zhì)對懸浮液粘度的影響是隨懸浮液中含泥量的增大而增大，而且，懸浮粒本身的粒度越細，懸浮液的密度越高，亦即懸浮液本身粘度越高，這種影響也越為顯著，如圖6-8所示。3、藥劑的影響 某些陰離子和陽離子表面活性劑可降低懸浮液的粘度。如圖6-9所示。 降低粘性提高分選速度，但穩(wěn)定性下降，分選條件難控制。4、溫度的影響 溫度升高，粘度降低?？梢哉J為，不同溫度下，懸

12、浮液的粘度與相同溫度下水的粘度之比始終不變。三、懸浮液的穩(wěn)定性 重力場中，懸浮液上、下層物理密度不穩(wěn)。上層固粒少，下層固粒多。重介質(zhì)密度不穩(wěn)定，影響按密度分選精確性。保持懸浮液自身各部分密度不變的能力稱懸浮液的穩(wěn)定性。 通常用加重質(zhì)顆粒在懸浮液中沉降的速度的倒數(shù)，表示穩(wěn)定性大小，作為穩(wěn)定性指標，用Z表示。 Z = 1 / v Z越大，懸浮液的穩(wěn)定性越好。 影響穩(wěn)定性的因素：1、加重質(zhì)粒度 粒度小，懸浮液穩(wěn)定性好。因為粘度增加，阻力升高，沉速下降。圖6-13、6-14。 粒度小，制備量大，回收難。2、加重質(zhì)密度降低加重質(zhì)密度，懸浮液穩(wěn)定性好。但密度降低，容積濃度增加，粘度上升。如圖6-15。3、

13、懸浮液密度 一定加質(zhì)，懸浮液密度越高，容積濃度越大，穩(wěn)定性好。生產(chǎn)中，懸浮液密度一定，不能靠此法提高穩(wěn)定性。 懸浮液密度升高，穩(wěn)定性增加，介質(zhì)粘度升高。 用懸浮液密度大時，主要問題是粘性，應采用粗、密度大的加重質(zhì)； 用懸浮液密度小時，主要總是是穩(wěn)定性，應采用細、密度小的加重質(zhì)。 分選粗粒物料，主要是穩(wěn)定性； 分選細粒級物料，主要是粘度。4、含泥量的影響 密度低、粒細的的泥質(zhì)物混入懸浮液，粘性上升，穩(wěn)定性增加。如圖6-16。 當主要穩(wěn)定性不好時，有意加入一些粒度微細的泥質(zhì)物，以提高穩(wěn)定性。 對同一種懸浮液，流變粘度和穩(wěn)定性有一定關系。粘度越大，穩(wěn)定性越好，粘度越小，穩(wěn)定性越差，選煤要求粘度低、穩(wěn)

14、定性好，應使懸浮液在流變粘度和穩(wěn)定性兩方面都能滿足選煤要求。 采用現(xiàn)有磁鐵礦作加重質(zhì)時，主要是懸浮液的穩(wěn)定性不好，當懸浮液密度高達2.0以上，或原煤中有大量泥質(zhì)污染懸浮液時，粘度才升為主要矛盾。（三）維持懸浮液穩(wěn)定性的措施 懸浮液的性質(zhì)對分選效果的優(yōu)劣，起著決出性的作用。然而，懸浮液的三個性質(zhì):密度、粘度和穩(wěn)定性，都具有理想指標，是難能兼得的。實際工作中要看那個是主要矛盾，再采取相應措施。工 為達到比較精確地分選，生產(chǎn)中常采用機械攪拌或使用各種不同方向的懸浮液流，用以保證它上下層密度的近似，使懸浮液在分進機中具有較好的穩(wěn)定性。 當懸浮液在不斷循環(huán)流動具有保持其本身各部分密度不變的性能，稱為懸浮

15、液的動穩(wěn)定性。懸浮液的動穩(wěn)定性不僅與懸浮液的穩(wěn)定性 (是指懸浮液在靜置時，保持其本身各部分密度不變的性能，也稱懸浮液的靜穩(wěn)定性，以前所討論的均為靜穩(wěn)定性，若靜穩(wěn)定性越好，也越容易得到較好的動穩(wěn)定性)有關，同時也與分選機的結構及重介質(zhì)流在分選機中的流動狀況有關。 使用機械攪拌，加重質(zhì)顆?？商幱趹腋顟B(tài)，從而維持了懸浮液各層的密度近于不變。 在各種不同類型的重介質(zhì)分選機中，都采用方向不同的重介質(zhì)流，來維持分選槽內(nèi)重介質(zhì)懸浮液各處密度的穩(wěn)定。重介質(zhì)流的運動可采用水平的、垂直 (上升或下降)的以及回轉方式。經(jīng)常是這些方式聯(lián)合使用。當然，在重介質(zhì)旋流器中懸浮液懸作旋轉運動。 上升介質(zhì)流可陰止加重質(zhì)顆粒的

16、沉降，使懸浮液穩(wěn)定。但是，由于礦粒在分選機內(nèi)分層時，雖然主要取決于它的密度，但粒度及形狀也對分層有影響。 水平介質(zhì)流的穩(wěn)定作用，是靠分選機內(nèi)分層表面由外部引入大理新鮮懸浮液來完成的。 實踐證明，只有當水平介質(zhì)流和垂直介質(zhì)流聯(lián)合使用，才能使靜穩(wěn)定性比較差的懸浮液，獲得較好的動穩(wěn)定性。尤其是水平介質(zhì)流與下降介質(zhì)流聯(lián)合使用，可以用較小的下降流速使得懸浮液獲得較高的動穩(wěn)定性。4.3 重介質(zhì)分選機重介質(zhì)分選機一、對重介質(zhì)分選機的要求及分類一、對重介質(zhì)分選機的要求及分類 重介質(zhì)分選機是借助懸浮液在重力場中按密度重介質(zhì)分選機是借助懸浮液在重力場中按密度分選物料的設備。分選物料的設備。 為保證分選機正常工作并

17、具有較好的分選質(zhì)量為保證分選機正常工作并具有較好的分選質(zhì)量和較高的處理能力，重介質(zhì)分選機和較高的處理能力，重介質(zhì)分選機 工藝性能及結工藝性能及結構上應滿足：構上應滿足：（1）重懸浮液）重懸浮液 分選帶各處的密度應保持穩(wěn)定。分選帶各處的密度應保持穩(wěn)定。 因懸浮液密度是決定分選機實際分選密度的最因懸浮液密度是決定分選機實際分選密度的最主要指標，密度偏離規(guī)定范圍，影響產(chǎn)品質(zhì)量，主要指標，密度偏離規(guī)定范圍，影響產(chǎn)品質(zhì)量，并增大并增大 用礦物的損失，所以運動部件運動不宜過用礦物的損失，所以運動部件運動不宜過快，流動速度不宜過快高，避免渦流破壞分選帶快，流動速度不宜過快高，避免渦流破壞分選帶介質(zhì)密度穩(wěn)定。

18、 所以，結構要合理，確保按密度分選。（2） 物料在分選槽中完成分層過程，合理選擇長寬比。 分選槽是分選機的重要部件，其長度必須保證物料有足夠的分層時間，寬度盡量滿足入選物料上限的要求。因此正確安排長寬比，結構在滿足分選質(zhì)量前提下，最大限度使物料粒級加寬，簡化工藝系統(tǒng)。（3） 能迅速排出選后產(chǎn)品 其它條件相同時，迅速排出產(chǎn)品，則分選機生產(chǎn)能力大。（4） 分選機內(nèi)須引入一定的介質(zhì)流 當原料中鄰近密度物含量遠銷，懸浮液沿分選槽高度分布不均時，為提高分選效果，適當引入垂直介質(zhì)流，使鄰近密度物分層速度增快，不斷隨液流從分選機排出，但，此時礦粒粒度及形狀對分選產(chǎn)生影響，要慎重引入垂直流，必要引入時，流速盡

19、可能低。（5）介質(zhì)循環(huán)量盡量少，降低磨損及電耗。（6）結構簡單，操作維修方便。重介質(zhì)分選機分類：按選后產(chǎn)品：兩產(chǎn)品、三產(chǎn)品。按懸浮液流動：水平液流、垂直液流、復合液流。分類特征 分選機類型分類特征 分選機類型分選后的產(chǎn)品品種兩產(chǎn)品分選機三產(chǎn)品分選機分選槽形式深槽分選機淺槽分選機懸浮液流動方向水平液流分選機垂直液流分選機（上升流或下降流）復合液流分選機（水平-上升流或水平-下降流）排矸裝置形式提升輪分選機（斜輪、立輪）刮板分選機圓筒分選機空氣提升式分選機按分選槽形式：深槽、淺槽。按排矸裝置形式：提升輪分選機、刮板分選機、圓筒分選機、空氣提升式分選機。 各種重介質(zhì)分選機的入料粒度上限，最大可達12

20、00mm，下限6-13mm。 6-13mm以下，利用重介旋流器。4.3.1 選煤用重介質(zhì)分選機（一）斜輪重介質(zhì)分選機 1、選后產(chǎn)品：兩產(chǎn)品，生產(chǎn)能力大，入料粒級寬。 2 、結構：如圖2-4-8所示。3、介質(zhì)流方式 水平介質(zhì)流和上升介質(zhì)流 在給料端下部位于分選帶的高度引入水平介質(zhì)流，在分選糟底部引入上升介質(zhì)流。水平介質(zhì)流不斷給分選帶補充合格懸浮液，防止分選帶密度降低。上升介質(zhì)流造成微弱的上升介質(zhì)速度，防止懸浮液沉淀。水平介質(zhì)流和上升介質(zhì)流使分選槽中懸浮液的密度保持穩(wěn)定均勻，并造成水平流運輸浮煤。4、排料方式 浮煤由排煤輪刮出，經(jīng)脫介進入下一脫介脫水作業(yè)。 沉煤由斜輪提升至排料口排出。提升過程進行

21、 次脫介。5、排矸輪減速裝置： 擺線針齒齒輪減速器具有速比大、傳動功率高、重量輕、結構緊湊、占地面積小、噪音小等優(yōu)點，但要求精度高、制造復雜、維修閑難。 歪脖子減速器使用較多，其結構緊湊、占地少、維修方便、使用性能也較好，只是大小傘齒輪嚙合調(diào)整有些困難。 普通減速器加開式傘齒輪傳動，使用可靠、制造容易、調(diào)整方便;但其結構落后，占地面積大、裝配不緊湊等。6、斜輪重介質(zhì)分選機的優(yōu)點(1)分選精確度高。由于重產(chǎn)物的提升輪 分選槽底部旁則運動，在懸浮液中處于分選過程的物料不被干擾，可能偏差E可達002-003；(2)分選粒度范圍寬，處理能力大。該機槽面由于制得較為開闊，斜提升輪直徑可達8m或更大。因此

22、，分選粒度上限可達10OOmm，下限為6mm。如國產(chǎn)分選槽寬為4m的重介質(zhì)分選機，其斜輪直徑為655m，處理能力為350一500t/h;(3)該機懸浮液循環(huán)最少。由于輕產(chǎn)物采用排煤輪的重錘撥動排放，所以被煤帶走的懸浮液量少，故懸浮液循環(huán)量低;(4)由于分選槽內(nèi)有上升懸浮液流使懸浮掖比較穩(wěn)定，分選機可使用中等細度的加重質(zhì)，即小于325目( zj 時，F(xiàn) （+），離心力，向外；當 zj 時，F(xiàn)（-），向心力，向內(nèi)。以上可實現(xiàn)按密度分層。4.4.1 圓錐形重介質(zhì)旋流器 1 重介質(zhì)旋流器的構造及分選過程2、旋流器內(nèi)液流的速度分布 1）切向速度分布 如圖5-11所示，切向速度分布有以下規(guī)律：1）同一水平

23、橫截面上，切向速度 uQ與回轉半徑 r成反比。只有靠近溢流管處才隨半徑減少而降低。 uQ rn =const 指數(shù)n與旋流器工作條件及旋流器的結構尺寸有關。同一旋流器不同水平橫斷面上，n值也不相同。 n=1時，液流運動為自由渦運動； n=-1時，液流運動為強制渦運動；n1時，半自由渦運動。2）從最大速度至旋流器軸心處，規(guī)律為： uQ = r 流體旋轉角速度。 該運動為強制渦運動，中心區(qū)速度比較大，壓力低，故形成負壓區(qū)，所以由旋流器底流口吸入空氣，形成空氣柱。3）切向速度的等值線，在除了靠近壁外，都近于垂直。即不同橫斷面的同一半徑處，切向速度均接近相等。離心力大小與回轉半徑關系：因為： uQ =

24、 c / rn 離心加速度： a = uQ2 / r = c / r2n+1 即回轉半徑越大，離心加速度越小。所以旋流器內(nèi)，中央離心力大，外緣離心力小。2）徑向速度分布 在旋流器內(nèi)不同橫斷面處，液體的徑向速度uj與半徑 r 的變化情況，如圖5-12。 徑向速度隨半徑減小而變小，靠近錐壁處徑向速度最大。并且在不同高度的橫斷面上 uj 的分布情況接近相同。3）軸向速度分布 如圖所示為旋流器內(nèi)軸向速度分布。 旋流器內(nèi)液流的軸向速度uz，在溢流管末端以下所有橫斷面上，隨著半徑r減小，軸向速度uz由靠近器璧處的負值 (向下流)向中央逐漸變?yōu)檎?(向上流)。在溢流管末端以上各橫斷面，靠近溢流管壁附近，u

25、z是隨r的減小而變小。因此可知，旋流器內(nèi)自中央到外緣，軸向速度uz有個轉向點，該點就是軸向速度uz=O的那點。 將所有橫斷面上 uz =0的各點連起來，可以給出一個圓錐形表面，在此圓錐形面的內(nèi)部液體均向上流，而在錐形面外的液流是朝底流口方向向下流動。就軸向速度的絕對值而言，向上流遠遠大于向下流。軸向速度=0的各點所形成的圓錐形表面，稱之為軸向零速包絡面，即圖5-14中的AB虛線。從上述可知，軸向零速包絡面在空間的位置，在很大程度上決定了分級粒度的大小。3 旋流器內(nèi)礦漿中固體顆粒的運動1)介質(zhì)分布懸浮液密度由中央向外隨半徑的增加而增高，若旋流器正立安置，由上而下，則懸浮液密度的分布是由小到大。而

26、且，懸浮液在旋流器中受到的濃縮作用越強，也就是說加重質(zhì)顆粒粒度越粗、密度越高、相互間密度差值越大、底流口越小、錐角越大、給料壓力越高、懸浮液密度分布的不均勻程度就越加突出。 給入時懸浮液的密度低于旋流器底流口懸浮液密度，高于溢流口懸浮液密度。 物料在旋流器中的實際分選密度介于溢流密度和底流密度之間，但高于給入時懸浮液的物理密度，如表。 2) 礦粒在旋轉重介質(zhì)流中的分層規(guī)律根據(jù)懸浮液在旋流器中的軸向流速及密度的分布，可把旋流器內(nèi)的整個空間劃分成兩個區(qū)域，即中央空氣柱至軸向速度為0的錐形包絡面間，密度較低的、且具有上升介質(zhì)流的區(qū)域；自軸向速度為的0的包絡面到旋流器壁間，密度較高的，具有下降介質(zhì)流的

27、區(qū)域。零包絡面為兩區(qū)域的分界面。 礦粒在離心力作用下，位于包絡面里側的高密度礦粒便由中心向外移動，若礦粒密度高于包絡面處懸浮液密度，則該礦粒將穿過包絡面而進入下降介質(zhì)流，并隨之下行，最后經(jīng)底流口排出。反之，若礦粒密度小于包絡面處懸浮液的密度，如原來就位于包絡面里面的，則仍停在上升介質(zhì)流中；若處于包絡面外側，由于重介質(zhì)的浮力及向心介質(zhì)流的作用，必將穿過包絡面向中心運動。所有低于包絡面處懸浮液密度的礦粒，在上升介質(zhì)流及向心介質(zhì)流的作用下，從溢流口而去。 錐形包絡面上懸浮液的密度，即為礦粒在旋流器中的實際分選密度。 由于包絡面向下密度逐增，礦粒的分選可視為連續(xù)進行的多次分選過程 。4 影響重介質(zhì)旋流

28、器工作的因素1 ） 進料壓力 進料壓力高，懸浮液的速度大，離心力升高，分選速度提高，分選效果改善，處理量大。 但壓力過高，懸浮液濃縮嚴重，實際分離密度提高，反而降低了效果，此外，壓力高，增加動力設備磨損，動力消耗大。 一般入料壓力， 0.050.1 Mpa 。2 ） 入料固液比（礦粒與懸浮液的體積比） 礦粒與懸浮液的體積比影響處理量及分選效果，當?shù)V粒與懸浮液的體積比增加時，處理量增大，過程慢，效果差。（因阻力大） 一般，1:41:6，極難選煤時，1：8。3 ）懸浮液密度 懸浮液密度高，旋流器內(nèi)物料實際分選度越大。實際，入料懸浮液密度與實際分選密度差值，可通過改變給料壓力及底流口孔徑調(diào)節(jié)。 入料

29、的密度不同，經(jīng)調(diào)節(jié)可達按同一分選密度分選。 因此，實際對入料的懸浮液密度的要求不十分嚴格，當然，若懸浮液密度穩(wěn)定，則調(diào)整量少。 入料懸浮液密度低，加重質(zhì)少，但受離心力濃縮，使懸浮液密度分布不均，分選效率降低。4 ） 給料料度 上限不超過入料口或底流孔徑的1/4； 下限不必太細，太細脫介難，不經(jīng)濟，入料中雖然細物料，分選效果差，但它不影響粗粒分選。5 ）結構參數(shù)的影響（1）旋流器錐角 旋流器錐角增大，懸浮液濃縮作用強，分離密度大，懸浮液密度分布不均，效果降低。一般并不大，約150 300 。選煤，200 。（2）溢流口與底流口大小 增大溢流口直徑可使軸向零速包絡面向外擴大，增大分離密度。溢流口過

30、大會造成圓柱部分溢流速度過大，影響溢流穩(wěn)定。雖然精煤產(chǎn)量增加，但質(zhì)量降低。因此應根據(jù)原煤性質(zhì)定，易選煤溢流口應大些，一般可取(0.300.40)D，D為旋流器直徑。 縮小底流口直徑同樣會使軸向零速包絡面向外擴大，使分離密度增大，但底流口過小時，會使礦粒在底流口擠壓，使矸石易混入精煤中，嚴重堵塞。底流口過大，會引起精煤損失。一般，取（0.240.3)D。錐比底流直徑與溢流直徑之比。改變錐比可調(diào)節(jié)分離密度，或輕、重產(chǎn)物產(chǎn)率。當錐比增加時，可得較純凈精煤，當錐比下降時，可得較純凈矸石。 錐比與D、入料性質(zhì)、介質(zhì)性質(zhì)有關。一般 0.70.8 。（3）給料口大小 給料口只影響處理能力，不影響效果。給料口

31、過小，入料粒度上限受限，易堵，過大，切線速度減少。 一般 （0.200.25)D。（4）圓柱體長度 圓柱體長度加長，物料停留時間長，分選密度提高，低密度產(chǎn)物質(zhì)量下降，反之，圓柱體長度過短，介質(zhì)不穩(wěn)，分選密度下降，低密度易進底流。（5）溢流管插入深度 實踐表明，320400mm 較好。5 旋流器安裝及給料方式1）、安裝方式 垂直、倒立、及傾斜。垂直：直徑不大時；倒立：水力分析時；傾斜：直徑較大、錐角較小時。選煤用，一般，100。2）、給料方式 泵打入、定壓箱給入、無壓給料。泵：壓力大，物料粉碎及磨損嚴重。6、重介旋流器的使用效果1、優(yōu)點1）粒度下限低，達 0.5mm-0.3mm；2）分選效率高，

32、可達95%以上，至99%；3）可用粘度高甚至結構化懸浮液；4）處理能力高；5）結構簡單、無動力。2、缺點1）上限較低；2）物料在旋流器及泵中，粉碎、泥化程度高；3）磨損重；加襯板。4）介質(zhì)量大。7、其它類型旋流器1）倒立型重介質(zhì)旋流器（2） 麥克納利重介質(zhì)旋流器4.4.2 圓筒形旋流器1 D.W.P 圓筒形旋流器2 圓筒型旋流器3 沃爾西旋流器4.4.3 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器4.5 懸浮液的回收與凈化 回收與凈化主要包括：從產(chǎn)品上脫除懸浮液，從稀懸浮液中回收加重質(zhì)，把回收的重介質(zhì)再配制成預定分選密度的懸浮液供補加用，不斷除稀懸浮液中的煤泥與粘土，制備新加重質(zhì)以補損失的加重質(zhì)等。一、懸浮液回收與凈

33、化系統(tǒng) 介質(zhì)的凈化就是中重質(zhì)與泥質(zhì)的分選過程 。采用的方式與加重質(zhì)的性質(zhì)有關。 圖2-4-45、2-4-46為二介質(zhì)回收凈化流程。圖2-4-45 濃縮-磁選流程的特點：優(yōu)點：可減少磁選機負荷；缺點：細粗磁鐵礦易隨濃縮機溢流損失，凈化滯后時間長，不利于密度調(diào)節(jié)。適用：塊煤系統(tǒng)。圖2-4-46分級磁選流程的特點：優(yōu)點：可保留部分細粒磁鐵礦和細煤泥在介質(zhì)中。缺點：流程復雜。適用：重介質(zhì)旋流選末煤。直接磁選流程：優(yōu)點：流程簡單、滯后時間短；缺點：磁選機負荷大，稀介泵易磨損。適用：稀介少。4.5.2 懸浮液中煤泥量的動平衡進入系統(tǒng)的煤泥：原生、次生；原生煤泥入料中所帶煤泥；次生煤泥分選過程中受到破碎及泥

34、化作用而產(chǎn)生的煤泥。排出系統(tǒng)的煤泥：產(chǎn)品帶走、分流后磁選出的煤泥。數(shù)質(zhì)量進出平衡：煤泥既不能在懸浮液系統(tǒng)中無限積存，也不可能在系統(tǒng)中無限減少。動平衡。 某參數(shù)改變時，煤泥量就不平衡了，煤泥時在合格介質(zhì)中增加和減少，但達到一定值后，又在新的基礎上平衡。如分流量增加后，進入系統(tǒng)的煤泥量沒變，但從磁選機排除的煤泥量增加了，于是從系統(tǒng)中排除的煤泥量大于進入系統(tǒng)的煤泥量，合格介質(zhì)的煤泥含量大于進入系統(tǒng)的煤泥量，合格介質(zhì)的煤泥量減少，合格懸浮液的流變粘度也逐漸減少，這樣，脫介篩脫介效果將會改善，進入第二段稀懸浮液的煤泥量也會減少，最后由產(chǎn)品帶走的煤泥量也逐漸減少，結果從系統(tǒng)中排除的煤泥量逐漸與進入系統(tǒng)的煤

35、泥量趨于平衡，也就是在合格懸浮液中煤泥含量減少的基礎上達到新的平衡。 所以，當原煤的煤泥含量增多或分流量減少，合格介質(zhì)中的煤泥含量會增加，一般，可通過分流來調(diào)節(jié)介質(zhì)中煤泥量。 當懸浮液密度低，需加大分流時，同時也引起懸浮液中煤泥含量降低，操作中應注意。4.5.3、懸浮液回收與凈化的主要設備1、脫介篩 脫介在弧形篩和振動篩上進行。 弧形篩、固定篩用于預脫介；、 振動篩分兩段：第一段可脫介7090%，為合格介質(zhì)，可循環(huán)使用，第一段須加噴水。 直線振動、共振、縫條 0.251.0mm。前置：固定篩、弧形篩2 濃縮設備耙式濃縮機、磁力脫水槽、水力旋流器等。3 介質(zhì)桶合格介質(zhì)桶。儲存、緩沖懸浮液。4 提

36、升輸送介質(zhì)設備空氣提升器5、磁選機（凈化設備） 磁選機是根據(jù)各種礦物磁性不同，在磁選機中受到不同的作用力使礦物達到 分選的一種選礦機械。6、介質(zhì)損失 介質(zhì)損失量與礦粒形狀、粒度、表面粗糙程度、加重質(zhì)顆粒的大小及噴水量有關。 4.5.4 磁鐵礦的損失 磁鐵礦的損失是重介選煤廠的一項主要技術經(jīng)濟指標。它不僅關系到原材料的消耗量，還影響重介系統(tǒng)生產(chǎn)的正常穩(wěn)定。 磁鐵礦實際損失包括：技術損失和管理損失。技術損失：產(chǎn)品帶走、磁選機尾礦的損失之和折合成每噸原煤損失量。管理損失：運輸、轉載、添加方式不佳等管理不善損失。選煤廠設計規(guī)范規(guī)定：塊煤重介：0.2-0.3kg/T原煤末煤重介：0.5-1.0kg/T原煤 磁鐵礦損失大時，要查原因，如管理損失比例大時，要從儲存、轉運、添加等方面檢查，加強管理，如技術損失大時，要查各工藝環(huán)節(jié)，產(chǎn)品帶走的比例大，改善脫介效果，若磁選機尾礦損失大，要提高回收率，如分流大造成損失，應控制分流量。分析原因，加強管理，從以下幾方面：（1）改善脫介篩工作效果 采用高效率的脫介篩和開孔率大的篩網(wǎng)，在脫介篩前設固定篩和弧形篩。重介旋流器底流懸浮液密度很高，脫介效果差，可引入一