螺旋分选机分选工艺效果的分析

螺旋分选机分选工艺效果的分析

螺旋式过滤机是近年来对煤炭和污泥进行过滤的新设备。它具有结构简单、分离效率高、无噪声、无旋转、无动力、维护少等优点。该机作为粗煤泥的精选设备,正日益受到新建选煤厂的重视。为了进一步了解螺旋分选机设备工艺,全面判断设备性能和客观评价技术水平,有必要对其分选细煤泥的工艺效果进行全面检查。螺旋分选机的工作过程主要与水流和物料颗粒在螺旋槽面上的运动规律以及颗粒在运动过程中的综合受力有关。在螺旋槽面的不同半径处,水层的厚度和平均流速不同。越向外缘,水层越厚、流速越快。随着给入水量的增大,润湿面积向外扩展,但对靠近内缘的流动特性影响不大。随着流速的变化,水流在螺旋槽内表现为2种流态,即靠近内缘的层流和外缘的紊流。流动过程中,水流具有2种不同方向的循环运动:(1)沿螺旋槽纵向的回转运动;(2)在螺旋槽内外缘之间的横向循环运动。2种流动的综合效应使上下水层的流动轨迹不同。颗粒在槽面上运动的同时还受重力、惯性离心力、水流推动力及摩擦力的作用,各作用力使物料在螺旋分选机中经历3个主要阶段:(1)分层阶段,在紊流作用下,重颗粒逐渐进入下层,轻颗粒逐渐进入上层;完成这一阶段需要一次回转运动;(2)轻重颗粒的横向展开、分离阶段,离心加速度较小的底层重颗粒向内缘运动,上层的轻颗粒向中间偏外运动,而悬浮的细泥则被甩向最外缘。流体的横向循环和螺旋面的横向坡度对这种分布具有重要影响。随着回转运动次数的增加,不同颗粒逐渐达到稳定运动;(3)平衡阶段,不同性质的物料颗粒沿着各自的回转半径运动。按照国标GB475对螺旋分选机入料、精煤、矸石产物取样,按照MT/T57煤粉浮沉试验方法测定入料、精煤、矸石产物的密度组成,按照MT/T58煤粉筛分试验方法对入料、精煤、矸石产物进行小筛分试验,测定其粒度组成。由于受效果评定方法的试验条件所限,分选产品的产率无法用全量计量法确定。因此,采用格氏法计算精煤和矸石产物的产率,绘制入料的可选性曲线、分配曲线及错配物含量曲线等。对这些数据进行适当的数学处理后,建立浮物累计曲线、分配曲线、损失曲线及污染曲线的数学模型,获取各项评价指标所需要的计算参数,再按照规定公式计算各项指标。从螺旋分选机产物浮沉资料(表1)中可以看出,小于1.8kg/L各密度级精煤产物的灰分高于入料及矸石中同密度级物料的灰分,而矸石灰分则在同密度级产物中最低,这在通常情况下是不合理的。如果试验准确无误,说明微细高灰煤泥对精煤的污染很严重,精煤在重产物中的损失较大。为便于后序计算和处理,采用拉格朗日乘子法对表1中的原始数据进行调整,使数据的试验值接近真值。调整后的数据见表2。3结论分析3.1产率及产率计算利用螺旋分选机入料及产物浮沉试验数据,采用“格氏法”计算分选产物产率,并对试验数据采用最小二乘法与迭代校正处理,计算所得精煤产率rj=68.57%,矸石产率rg=31.43%。3.2建立数学模型根据精煤、矸石及计算入料的密度组成(表2),求得分配率数据,见表3。对分配率数据建立数学模型如下:式中:b1=-1.4374,b2=3.5909,b3=1.8744,由分配曲线(图1),得到分配曲线相关参数:δ50=1.9165,δ75=2.2586,δ25=1.6654。根据分配曲线参数,计算螺旋分选机性能指标:3.3计算入料可选性曲线根据产品产率计算和浮沉试验数据(表4),细化可选性数据(表5),绘出计算入料可选性曲线(图2)。而实际精煤产率rj=68.57%,实际精煤灰分Aj=24.04%。由浮物累积曲线数学模型计算得到相同精煤灰分情况下相应的浮物产率为80.71%,由此计算分选数量效率η为:3.4灰烬误差灰分误差根据实际精煤产率数据,在计算入料可选性曲线中的浮物累积曲线上查取对应的浮物灰分值为16%,由此计算得到灰分误差为:3.5试验结果的计算根据错配物含量计算结果(表6),绘制出螺旋分选机产品错配物含量曲线,如图3所示。错配物含量可从错配物含量曲线上直接查取,也可通过建立数学模型后计算得到。相关计算指标如下:(1)对于分配密度δ50=1.9165,相关指标为:损失物含量ml=10.44%;污染物含量mb=8.42%;错配物总量m0=18.86%。(2)等误密度为1.8365,与之相关的指标为:ml=mh=9.254%;m0=18.508%。3.6螺旋选煤机中产物的产率分析根据入料分级旋流器底流产物、精煤弧形筛及矸石高频振动筛入料小筛分结果,得到螺旋分选机入料及产物的粒度组成,见表7。以该粒度组成为原始数据,利用“格氏法”计算产物产率,得到精煤和矸石的产率分别为68.77%和31.23%。该产率与通过密度组成计算得到的产物产率值十分一致,表明螺旋分选机产率计算准确无误。考虑到物料粒度在分选过程中存在再粉碎和矸石泥化现象,产物粒度组成往往不能与入料保持一致。因此,产物产率以小浮沉试验计算结果为准。从螺旋分选机入料和产品的小筛分结果(表7)也可以看出,在精煤中,随着粒度的减小灰分增加,矸石中则是随着粒度的减小灰分降低。可见,微细颗粒更多地进入了精煤,由此也导致精煤的总灰分增加。从螺旋分选机小筛分资料看,螺旋分选机精煤产品中小于0.125mm粒级物料灰分已高于总精煤产品灰分。由此可以判断,螺旋分选机的分选下限约为0.125mm(分选下限与原煤性质有关,也与规定的精煤灰分有关)。无论从螺旋分选机的小浮沉结果还是小筛分结果看,螺旋分选机具有12%～15%的降灰能力,能够较好地处理细煤泥。计算各粒级在产物中的分配率(表8),发现各粒级在重产物中的分配率大致相同(平均分配率约为31.58%),与重产物的产率保持一致,这表明螺旋分选机的分选过程主要是以密度为分选依据,粒度对分选效果的影响不显著。4螺旋分选机系统回收精煤泥的可行性在螺旋分选机分选过程中,颗粒粒度对分选的影响不显著,颗粒的密度仍是分选的主要依据,螺旋分选机能够显著地降低精煤泥产品灰分,精煤产率较高,不完善度I值为0.324。螺旋分选机的分选粒度下限为0.125mm,因此应当限制入料粒度下限,以便减少微细煤泥对精煤的污染,提高产品设备脱水效率,降低精煤产品水分