王雪辉
大地工程开发（集团）有限公司天津分公司 天津 300381
摘要：浅槽重介分选机是块煤分选的主要设备之一，因其占地面积小、处理能力大、能耗低、分选精度较高，在我国选煤厂得到广泛应用。通常浅槽重介分选机内部的悬浮液通过两个部位给入分选槽，从下部给入的悬浮液为上升流，其通过布流板进入槽内，目的是保持悬浮液稳定与均匀，并使物料得到分散;从侧面给入的悬浮液为水平流，在水平流箱的反击和限制作用下，水平流沿全宽均匀进入槽内，可使槽体上部的悬浮液密度保持稳定，并形成由入料端向排料端的水平流，对上浮精煤起到运输作用。
关键词：浅槽重介分选机；入料粒度；下限
引言
在分选过程中，入料的粒度范围越窄，物料粒度对分选造成的影响越小，物料按密度分选因素越强。浅槽分选机的分选效果与给入固体物料的粒度范围关系很大，对于同一煤质，入料粒度上限与下限的比值越小，分选效果越好。从目前应用情况来看，浅槽分选机的最大分选粒度范围一般为300～13mm。
1浅槽的工作原理
浅槽依据阿基米德原理进行分选，即轻产物在悬浮液中上浮，重产物在悬浮液中下沉。浅槽的结构主要包括槽体、矸石排料装置、介质入料槽等(图1)。工作时，重介质悬浮液通过水平介质管和上升介质管充满槽体，原煤经过筛分达到处理粒度范围后从入料口落入分选机内，在特定密度的悬浮液中进行分选，密度小的浮在上层，随着水平介质流从排料口排出;由于矸石密度较大，落入底层后通过排料装置从机头位置排出。
图1浅槽重介分选机结构简图
在整个分选过程中，水平介质起到了输送物料和稳定上层介质密度的作用，为了防止原煤在上层未经分选就直接流出机体，水平介质给入时通常会和水平方向有一定的夹角，使物料能完全浸入槽体内。上升介质流的作用不仅要保证磁铁矿粉保持悬浮状态，维持密度恒定，对物料有一个向上的作用力，还需对分选的效果产生一定的影响。上升介质流的流速过低，容易使介质沉淀在下层;流速过高则影响物料的下沉，使密度大的物料掺入精煤，致使槽体内的液面不稳，破坏流场稳定。因此研究槽体内上升流流速的变化非常必要。
浅槽中上升流从进入到离开槽体都是在两块矸石挡板之间的区域，即煤炭的分选区域运动。模拟的区域采用宽为1600mm、高为1800mm的槽体结构的侧剖，介质进入槽体经过的布水板孔孔径为13mm，孔间距为50mm。槽体下部的上升介质槽入口宽度为300mm，高度为460mm。
2浅槽的数值计算模型
2.1入料速度和分选速度
当槽体内没有水平介质时，上升介质入料速度在0.05～0.50m/s取值，设置点(0，500)到点(0，1000)的取值线，用以对分选区内水流的速度进行分析，上升流速度的大小取平均值作为分选速度，速度分布如图2所示。
图2入料速度和分选速度分布散点图
2.2介质入料参数取值
由于分选区流场的稳定对分选效果影响较大，所以设定上升介质的速度时，考虑比水平介质在Y轴分量高0.05m/s，即在给入槽体后，在和上升流介质作用时，分选区内垂直方向上速度为0.05m/s。设定进入槽体的角度分别为30°、40°、50°、60°，在各个参数下槽体内的介质入料速度如表1所示。
表1介质入料参数取值
3影响因素分析
(1)矿浆粘性阻力、颗粒间的干扰及粘附会对密度相近、粒度较小的物料分离造成较大影响，导致产品中错配物增加，分选效果变坏。
(2)密度不同的物料在沉降中达到按密度分选，必须使入料中最大颗粒与最小颗粒的粒度比小于等沉颗粒的等沉比，浅槽重介分选机分选粒度下限降低后，较宽的分选粒度范围会导致分选失败，分选效果明显变坏。
(3)入料粒度下限降低后，受细粒物料分级效果的限制，进入浅槽重介分选机的物料上粘附的煤泥量会增加，从而使悬浮液中的次生煤泥量增加，悬浮液粘度增加，进而影响细粒物料分选，导致分流量加大，脱介筛效果变差，介耗加大。
(4)浅槽分选机入料粒度下限降低后，小颗粒物料的干扰沉降速度较低，按密度分离时间增加，导致分选时间延长，从而降低处理量。
4解决方法
4.1调整入料方式
浅槽重介分选机的入料方式是原煤从分选机侧面、水平介质流上方进入槽体，经过分选后重产物(矸石)沉入槽体底部，由排矸机构排出，精煤则由水平介质流冲出。小颗粒物料可能受悬浮液粘性阻力、流场干扰等因素影响而难以精确分离，形成错配物，这就是我们通常说的煤流发生了“短路”，分选效果变差。此时，除了调整水平流的大小之外，还可以调整原煤的入料位置，将原煤入料位置由介质流上方调整为介质流的下方，即直接给入浅槽分选机中间分选区域，使小颗粒原煤得到充分松散后，再由密度决定其去向。
4.2改变重介悬浮液流的比例
浅槽重介分选机的重介悬浮液是从两个方向进入到槽体的，分别为水平介质流和上升介质流，水平介质流的作用是及时把精煤排除槽体，上升介质的作用是防止重介质在浅槽分选机槽体中沉淀，以保证和提高浅槽分选机的分选密度，并使误入槽体底部的精煤得到充分松散，并再次被冲到分选区得到二次分选。因此将上升悬浮液流的比例加大，可以在一定程度上解决小颗粒高密度物在精煤中的错配问题，从而改善分选效果。
4.3增加浅槽分选机分选长度
浅槽分选机的分选长度决定了原煤在悬浮液中的分选效果，分选长度过短，煤流容易发生“短路”，一般不适合于小粒度级别原煤的分选，而是适合大颗粒块煤的分选。增加分选长度，相对增加了原煤在悬浮液中的分选时间，对于提高小粒度级别物料分选效果有一定的帮助。
4.4控制分流量，调整悬浮液粘度
入料粒度下限低，分级筛筛分效率也会相应降低，限下率增加，同时筛上物颗粒表面附着的煤泥含量也会加大，因此会使悬浮液粘度逐渐增大，不利于小颗粒物料的分选。可以采取加大分流量的方法，控制悬浮液中煤泥含量，进而调节悬浮液粘度。
4.5设置排煤机构
一般来说，精煤产品从浅槽分选机溢流堰排出靠的是水平介质流的横向冲力，需要很大的介质循环量来保证，实际可能会造成悬浮液流场的紊乱，对物料的分选产生不利的影响。如在溢流堰位置设置排煤机构则既可大大降低悬浮液循环量，又可保证精煤顺利排出，使悬浮液相对稳定，从而保证浅槽分选机的分选效果。
4.6增加细粒度磁铁矿粉比例
块煤重介系统一般采用较粗磁铁矿粉来配置悬浮液，加重质中＜0.043mm粒级含量不应低于50%，但对重介质旋流器来说，加重质中粒度＜0.043mm粒级含量不低于90%。入料粒度下限降低后，可加大较细粒度磁铁粉量在加重质中的比例，以增加悬浮液的稳定性，同时控制煤泥含量，也可保证小颗粒物料的分选效果。
4.7降低入料粒度上限，以尽量缩小入料粒度范围
降低入料粒度上限是最直接的解决这一问题的方法，比如可由原来的150～6mm降低至80～6mm，同时减少介质循环量，延长分选时间也可在一定程度保证分选效果。
结语
对于仅是块煤分选的动力煤选煤厂，块煤浅槽排矸系统入料粒度下限的降低可最大程度地回收精煤;对于全级入选的动力煤选煤厂，降低入料粒度下限可在一定程度上减轻了末煤重介系统负担，降低了介质消耗量，简化工艺流程，具有很强的现实意义。虽然入料粒度下限的降低会带来诸多问题，但是采用正确的方法，从浅槽分选机的结构参数、块煤重介系统工艺操作参数等多方面入手，在对各种问题进行详尽研究分析的基础上加以进行解决，应该能取得满意的效果。
参考文献：
［1］黄亚飞，齐正义，徐春江，等.浅槽刮板重介质分选机流场试验研究［J］.选煤技术，2012(6):27－32.
［2］黄亚飞.浅槽刮板重介质分选机应用分析［C］∥2010年全国选煤学术交流会论文集.唐山:《选煤技术》编辑部，2010:82－85.
论文作者:王雪辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/29
标签：悬浮液论文; 介质论文; 粒度论文; 物料论文; 下限论文; 水平论文; 密度论文; 《防护工程》2018年第8期论文;