螺旋分选机结构参数对最佳入料粒度范围的影响探究_杨晓晶.pdf

螺旋分选机结构参数对最佳入料粒度范围的影响探究杨晓晶（吕梁职业技术学院，山西 孝义）摘 要：以山西吕梁某选煤厂粗煤泥为研究对象，探究螺旋分选机结构差异对最佳入料粒度范围的影响，分别改变螺旋圈数、螺距和螺旋直径进行试验研究。结果表明：随着入料粒度的减小，精煤灰分呈先降低后升高的趋势，可燃体回收率呈先增高后降低的趋势。螺旋圈数的增加使得最佳入料粒度范围略微有变大的趋势，但最佳入料粒度范围总体保持在.之间，在这个范围内，精煤灰分基本保持在 以下，可燃体回收率可达 以上。最佳入料粒度范围随螺距的增大有着变小的趋势，当螺距小时，最佳入料粒度范围在.；当螺距大时，最佳入料粒度范围在.。直径的变化对最佳入料粒度范围的影响不大，最佳入料粒度范围总体保持在.。因此，实际生产过程中可以根据螺旋分选机的结构改变入料粒度范围来强化分选效果。关键词：选煤厂；粗煤泥；螺旋分选机；结构参数；最佳入料粒度范围中图分类号：.文献标识码：文章编号：（）（，）：，.，.，.，.，.，.，.，：；收稿日期：.作者简介：杨晓晶（），男，山西汾阳人，年毕业于中国矿业大学矿物加工工程专业，工程硕士，吕梁职业技术学院矿业工程系教师，讲师。引用格式：杨晓晶 螺旋分选机结构参数对最佳入料粒度范围的影响探究 煤炭加工与综合利用，（）：煤炭加工与综合利用 .，螺旋分选机是一种用来处理选矿中的磨细矿粒的设备，入料粒度范围为.，在选煤厂中用于处理粗煤泥和细粒末煤。螺旋分选机又称螺旋选矿机、螺旋溜槽，相对于其他分选设备，它具有结构简单、分选效率高、无噪音、无动力部件、维修费用少、使用期限长等优点。目前，螺旋分选机已先后在太西选煤厂、冯家塔煤矿选煤厂、漳村煤矿选煤厂、山 西 潞 安 吾 矿 选 煤 厂、西 易 选 煤厂、荣辉选煤厂等选煤生产企业得到了大量推广应用，在无烟煤、炼焦煤、动力煤等多煤种回收方面体现出良好的经济效益和社会效益。在螺旋分选机中，颗粒物在重力、离心力、水流的压力和摩擦力作用下，随矿浆进入螺旋槽以后会产生分层。由于流体的压力，颗粒进入螺旋槽以后会沿着槽纵向运动，并散开和分层，由于液体流动速度分布的不同，上一层的矿泥和分层后质量比较轻的物料向下运动速度比较快，产生很强的离心加速度，而下层的重物料向下运动速度慢，离心加速度小。而且螺旋槽具有一些倾斜度，因此颗粒在纵向移动时也在沿槽的内缘运动。多种力在一起形成一个方向的合力，使上层矿泥或者低密度的物料指向槽的外缘，下层高密度的物料指向槽的内缘。不同密度的矿物发生了分层，低密度物在外缘，高密度物在内缘，中间密度物料在中部。通过了解螺旋分选机的工作原理及运行特性，可探究其所适合的分选粒级，在进行洗选时可有效提高经济效益，减少运行成本。但是随着螺旋分选机结构参数的变化，其最佳入料粒度范围也会随之改变，研究这一课题有助于通过调节设备参数使得设备运行性能达到最适合的状态，产生最佳分选效果。试验样品和方法.试验煤样试验煤样来自山西吕梁某选煤厂，为现场未加入药剂的浮选入料矿浆。经过滤后，将煤样置于 干燥烘箱内低温烘干，烘干煤样质量为。混匀缩分后进行煤样工业分析、煤样粒度组成和密度组成试验，结果分别如表、表 和表 所示。表 煤样工业分析煤样含量.由表 可知，该煤样水分（）含量为.，可见煤样水分含量较低；空气干燥基灰分（）为.，属于中灰分煤样；空气干燥基挥发 分（）为.，固 定 碳（）为.，煤样碳质组分含量高，具有较高的分选价值。表 煤样粒度组成粒级 产率 灰分.合计.由表 可知，随着煤泥样品粒度的减小，灰分呈先降低后增加的趋势。煤样的粒度主要分布在 以下，占煤样的.，煤样主导粒级为小于.，其灰分最高，为.。表 煤泥样品密度组成密度级（）.产率 占本级占全样灰分.产率 占本级占全样灰分.合计.年第 期杨晓晶：螺旋分选机结构参数对最佳入料粒度范围的影响探究 由表 可知，煤样的密度主要为小于.密度级，占煤样的.，密度分布整体趋势是中间低、两端高。.试验方法以末煤二期三系统螺旋分选机的粗煤泥为分选入料，主要分选设备为实验型 型螺旋分选机（技术参数见表）。具体条件参数为：入料固体浓度为，流量为.。由表 可知，原煤在部分粒级的产率较低，为了保证能将分选后的产品进行筛分，因此每次试验需要 煤配置矿浆；将分选后的产品进行筛分，并测定其产率和灰分。表 实验型 螺旋分选机技术参数螺旋分选机编号 号机 号机 号机 号机型号规格螺旋直径 螺距 螺旋头数 头每头圈数 圈给矿粒度 给矿浓度 生产能力（）.外形尺寸 机重 由表 可知，号螺旋分选机与 号螺旋分选机螺距不同，号螺旋分选机和 号螺旋分选机直径不同，可用来设计不同直径和不同螺距的单因素试验。螺旋圈数对最佳入料粒度范围的影响研究可通过拆卸 号螺旋分选机完成，试验的技术路线如图 所示。图 技术路线试验：依次调节 号螺旋分选机的圈数为 圈、圈、圈、圈、圈进行螺旋分选试验，将所得分选产品进行筛分，筛分粒级选择为大于、.、.、.、.、小于.个粒级，基本上对应了螺旋分选机对粗煤泥的有效分选粒度范围，分析筛分后的产品，探索螺旋圈数对最佳入料粒度范围的影响。试验：分别做 号螺旋分选机 圈、圈与 号螺旋分选机 圈、圈的对比试验，将所得分选产品按照试验 中的筛分粒级进行筛分，分析筛分后的产品，根据各个产品粒度范围的分选效果探究螺距变化对最佳入料粒度范围的影响。试验：螺旋直径的大小影响煤颗粒在床面上的受力情况，从而影响分选效果，采用 号螺旋分选机 圈、圈与 号螺旋分选机 圈、圈做 对 比 试 验。号 螺 旋 分 选 机 的 直 径 为，号螺旋分选机的直径为。通过各个产品粒度范围的分选效果来探究直径的改变对最佳入料粒度范围的影响。试验：将试验煤样筛分为大于 、.、.、小 于 、小 于.、小于.个不同的粒级，配置好不同粒度的入料后，采用 号螺旋分选机 圈进行螺旋分选试验，并将所得分选产品按照上述试验中产品的筛分粒级进行筛分，探究分选效果最好的入料粒度范围，本节试验可以确定螺旋分选机适合分选的粒度范围，且若试验所得结果与试验、的结果基本相吻合，则表明可以采用将分选产品进行筛分的方法来探究螺旋分选机的 煤炭加工与综合利用 年第 期最佳入料粒度范围。结果及讨论.不同圈数分选结果不同螺旋圈数下所得分选产品按照一定粒级进行筛分后的产品粒度范围与精煤灰分和可燃体回收率之间的关系如图 和表 所示。图 不同圈数分选效果对比表 螺旋圈数与最佳入料粒度范围关系螺旋圈数 圈最佳入料粒度范围.由图 和表 可知，精煤灰分随产品粒度范围的减小，呈先降低后升高的趋势，可燃体回收率随产品粒度范围的减小呈先升高后降低的趋势。螺旋圈数的增加使得最佳入料粒度范围略微有变大的趋势，但最佳入料粒度范围总体保持在.之间，在这个范围内，精煤灰分基本保持在 以下，可燃体回收率可达 以上。之所以会呈现上述变化，是因为螺旋圈数的增加使得分选时间延长，矿浆的流速随螺旋圈数的增加而变大，原煤中能够在螺旋分选机中产生分带作用的颗粒粒度也会变大，因此最佳入料粒度范围有着略微变大的趋势。相关研究证明：一般情况下，对于筛选比较容易的原煤，螺旋槽的圈数保持在 圈左右就能达到很好的效果；而对于分选难度较大的原煤，应适当增加圈数，一般选择 圈。在螺旋直径不变的条件下，改变螺旋槽的圈数进行试验分析，发现对分选 级的煤泥在 圈时达到了最好的分选效果。其他条件保持不变，降灰比没有明显的变化，可以认为螺旋槽的圈数对煤泥的降灰比没有影响，。.不同螺距分选结果 号螺旋分选机 圈和 号螺旋分选机 圈、号螺旋分选机 圈和 号螺旋分选机 圈的对比试验分析结果如图 所示。图 不同螺距分选效果对比根据图（）可以看出，产品粒度范围相同的情况下，螺距大的螺旋分选机的可燃体回收率总体上高于螺距小的可燃体回收率，在 .的粒度范围内，两者的可燃体回收率最接近，相差.。种螺距的可燃体回收率都随着产品粒度范围的减小，呈先增大后减小的趋势。螺距大的可燃体回收率在.的粒度范围内达到最高值.，螺距小的可燃体回 年第 期杨晓晶：螺旋分选机结构参数对最佳入料粒度范围的影响探究收率在 .的粒度范围内达到最高值.。螺距小时，各个产品粒度范围的精煤灰分总体较低，分选效果较好，大部分都低于螺距大的精煤灰分，并在.时处于最低值。通过图（）同样可以看出，可燃体回收率随着产品粒度范围的减小，呈先增大后减小的趋势，螺距大的在产品粒度范围.内具有较大的可燃体回收率和较小的精煤灰分，螺距小的在.的产品粒度范围具有较高的可燃体回收率和较低的精煤灰分。因此可得，随着螺距的增大，最佳入料粒度范围有着变小变窄的趋势，当螺距小时，最佳入料粒度范围在.；当螺距大时，最佳入料粒度范围在.之间。.不同直径分选结果 号螺旋分选机 圈和 号螺旋分选机 圈、号螺旋分选机 圈和 号螺旋分选机 圈的对比试验分析结果如图 所示。通过对比图（）可以看出，在其他条件（螺距，入料浓度以及流量）都相同的条件下，螺旋圈数为 圈时，直径大的螺旋分选机分选出的精煤灰分低于直径小的螺旋分选机。随着产品粒度范围的减小，精煤灰分先降低后升高，可燃体回收率先升高后降低。在.和.时，直径大的具有最好的分选效果，即直径为 时最佳入料粒度范围是 .；在，.和.的产品粒度范围时，直径小的精煤灰分较低，可燃体回收率较高，分选效果最好，即直径为 时，最佳入料粒度范围是.。通过对比图（）可以看出，螺旋圈数为 圈时，直径大的分选效果最好的产品粒度范围是 和.，即最佳入料粒度范围是.；直径小的分选效果最好的产品粒度范围是.和.，即最佳入料粒度范围是.。由此可得，直径的变化对最佳入料粒度范围的影响不大，最佳入料粒度范围总体保持在.之间。.不同入料粒度分选结果不同入料粒度范围的分选试验结果见表。图 不同直径分选效果对比表 不同入料粒度范围分选效果数据入料粒度范围 最佳入料粒度范围 精煤灰分 可燃体回收率.从表 可以直接看出，无论入料粒度范围是多少，分选效果最好的产品粒度范围总是在.这个范围内，且.粒级的精煤灰分达到了.，超出了试验所要求的不高于 的指标，说明试验所使用的螺旋分选机的分选粒度下限为.，即螺旋分选机的最佳入料粒度范围是.。试验虽然改变了入料粒度，但从根本上来说仍然是以分析分选后筛分产品的方法推断最佳入料粒度范围，其 煤炭加工与综合利用 年第 期结果与试验、一致。结 语（）随着螺旋圈数的增加，最佳入料粒度范围总体保持在.之间，在这个范围内，精煤灰分基本保持在 以下，可燃体回收率可达 以上，并且随着圈数增加，最佳入料粒度范围的变化有着细微的差距以及一定的规律。随着螺旋圈数的增加，最佳入料粒度略微有变大的趋势，但总体范围保持在.之间。（）螺距大的螺旋分选机分选出的精煤可燃体回收率，总体上高于螺距小的螺旋分选机所分选出的精煤可燃体回收率，但可燃体回收率都在相同的入料粒度范围内达到最大值。随着螺距的增大，最佳入料粒度范围有着变小变窄的趋势。（）直径的变化对最佳入料粒度范围的影响不大，最佳入料粒度范围总体保持在.之间。（）螺旋分选机的最佳入料粒度范围与分选机的结构参数有重要的联系，因此，在进行粗煤泥分选时，对分选机结构参数的设计尤为重要。由于煤颗粒性质的不同也会影响到螺旋分选机的结构参数，要得到较好的分选效果，在设计螺旋分选机的结构参数时还应根据实际情况予以调整。参考文献 田立新 粗煤泥分选工艺技术与设备 年全国选煤学术交流会论文集 北京：中国煤炭学会，：叶贵川，马力强 螺旋分选机研究进展 洁净煤技术，（）：崔广文，赵 辉，徐东升，等 粗煤泥分选新工艺的探讨 煤炭加工与综合利用，（）：费之奎，王 刚，丁光耀，等 粗煤泥分选设备的研究与发展现状 煤矿现代化，（）：韩兴勇 粗煤泥分选技术研究进展 水力采煤与管道运输，（）：孙吉鹏，马志国，王治帅，等 煤用螺旋分选机的应用现状及优化设计方向 煤炭加工与综合利用，（）：，赵 娟，袁家庆，任贵涛 螺旋分选机在太西选煤厂二分区的应用 煤炭加工与综合利用，（）：杨博 螺旋分选机在冯家塔煤矿选煤厂的应用 年全国煤矿井下安全避险及瓦斯治理技术研讨会论文集，：王常胜，吴晓娜，张荣瑞，等 型螺旋分选