重介旋流器的原理和运行分析
洗选加工中心课题设计（论文）设计（论文）题目：重介旋流器的原理与运行分析姓名：蒋彦钦指导老师：李峰单位：补连塔选煤厂时间：2010年6月重介旋流器的原理与运行分析蒋彦钦（神东煤炭集团洗选加工中心，陕西省神木县大柳塔镇，719315）摘要：重介旋流器是一种分选效率高，分选粒级宽的重选设备，但由于其在离心立场中分选而流场与重力场中相比较比较复杂，本文分析了重介旋流器内介质流场的分布情况及其中心空气柱的形成原理并比较了离心立场中实现矿物分选与重力场中实现分选的区别。
由于影响重介旋流器运行的因素很多，但在实际运行控制中主要是调节入料压力和改变重介旋流器底流口大小来改变运行状态。
在一定范围内增大入料压力可以提高旋流器处理能力和分选效果，同时增强了浓缩作用使实际分选密度增大；改变底流口大小也是调节实际分选密度的一种手段，减小底流口大小可使实际分选密度增大而减小重介质的消耗。
但是不论是增大入料压力或是减小底流口大小都应控制在一定范围内否则将影响重介旋流器运行效果。
关键词：重介旋流器；重力选矿；离心力场1.前言随着重介质选煤技术的发展及其有着分选效率高，产出投入比高的优点；随着近年来煤炭市场经济的进一步发展，环境和用户对煤炭质量的要求越来越高，我国的重介质选煤方法的入选比重也逐步提高。
与其他选煤方法相比较，重介质选煤的分选精度是最高的，特别是利用重介旋流器使分选过程由传统的重力场转移到离心力场中来，有着可能偏差E小，分选粒级宽的优点，重介旋流器在重介选煤技术中有着很好的发展前景。
然而重介旋流器虽然在煤炭行业中有着比较成功的应用，但是由于其实践先于理论并且旋流器中的流场和影响因素比较复杂，因此本文将对重介旋流器的原理进行分析并对现场运行中的关键因素进行探讨。
2.原理分析由于重介旋流器经过几十年的发展，出现了许多不同设计，不同型号的产品，因此本文为了说明原理将以DSM重介旋流器（圆筒圆锥型重介质旋流器）为代表论述其原理。
DSM 重介旋流器的结构图见图2.1。
重介质和煤在混料桶中混合均匀后以一定压力沿切线方向的入料口给入重介旋流器，精煤产品从溢流口出来而密度比较大的矸石则由底流口排除。
物料在旋流器中形成比较复杂的流场，形成四种流态：内旋流、外旋流、盖下流、闭环涡流。
见图2.2。
图2.2 1—盖下流；2—闭环涡流；3—内旋流；4—外旋流；5—空气柱6—轴向速度零值面；7—部分外旋流（经底流口排出）其中最重要的是从圆筒段到圆锥段沿旋流器的内壁形成一股下降的外螺旋流，在轴心附近产生一股由上而下的内螺旋流。
由于离心力比较大，在中轴处从底流口吸入空气形成负压产生一个连通底流口和溢流口的中心空气柱。
入料中低密度的精煤移向轴心随内螺旋上升从溢流口排出，而高密度物移向器壁随外螺旋向下从底流口排出。
2.1重介旋流器内介质的速度分布锥形旋流器中的速度分布很复杂，可以在三维空间进行分析，即分为切向速度、径向速度和轴向速度。
图2.3为凯尔萨尔测定的旋流器中的流速分布图：由图2.3（a）中曲线可知，切向速度由中心空气柱向旋流器壁方向由零增大，达到最大值后逐渐减小到零。
在空气柱液面到最大切向速度这个范围内，切向速度的分布基本满足以下条件：v t=rω在最大值到旋流器器壁范围内基本符合以下规则：r n v t=常数v t——切向速度r——旋流器横断面上某点到轴心的距离ω——角速度，1/sn——指数，与旋流器的大小尺寸、结构和工作参数有关，其值在0.5-0.9范围内由图2.3（b）中曲线可知，由于旋流器锥角的原因，向底流口方向筒径逐渐减小，介质在旋流器内向中心挤压形成一个由器壁向内的速度并且随着半径减小而减小。
由图2.3（c）可以看出在旋流器壁附近轴向速度方向向下并且随着半径的减小而减小，当轴向速度为零以后改变方向向上，并且随着半径的减小而增大，接近空气柱液面时达到最大值。
将各横断面上轴向速度为零的各个点连接起来可以得到一个近似圆锥的包络面，在包络面外重介悬浮液向下流动，在包络面内重介悬浮液向上流动。
2.2重介旋流器中心空气柱的形成为了说明重介旋流器的原理，本节以及以下论述均假设流体为连续介质并且总是假设流体运动状态为定常流动以便于利用一些流体力学模型来解释重介旋流器中的流态。
我们知道对于重介旋流器中心空气柱的形成有点类似于龙卷风的原理，在此将以流体静力学的模型来解释其形成原理。
根据达兰贝尔原理，将坐标系置于运动物体上，加上一个假想的由牵连运动而形成的惯性力便可将相对平衡液体作为绝对平衡来处理，为了解释空气柱的形成，首先忽略上升流和下降流造成的溢流和底流带来的影响。
设旋流器内没有溢流和底流内部流体以等角速度绕其中心轴旋转而处于相对平衡状态且旋流器内的介质为不可压缩流体即密度不变。
见图2.4图2.4 旋流器内质点处于相对平衡状态的受力情况设有单位质量液体A处于图上位置，则单位质量液体质点A所受质量力在各个轴上的投影为：X=ω2xY=ω2yZ=gX——单位质量力在X轴上的投影Y——单位质量力在Y轴上的投影Z——单位质量力在Z轴上的投影ω——角速度g——重力加速度x——A点所在位置半径r在X轴上的投影y——A点所在位置半径r在Y轴上的投影将各个方向单位质量力代入等压面的全微分方程：dp=ρ（Xdx+Ydy+Zdz）=0可以得: dp=ρ（ω2x dx+ω2y dy+ g dz）=0由等压面的全微分方程可以推出在离心力场种的等压面方程：ω2r2/2+gz=Cp——压力ρ——密度C——常数当r=0，z=0时可以得到自由面方程：ω2r2/2+gz=0或z=-ω2r2/2g由自由面方程表达式可知它是绕z轴的旋转抛物面，离心加速度ω2r越高，它的超高也越大，当ω2r∞时z∞（ω2r足够大时可认为其趋近与无穷大），从而自由面变成了一个绕z轴的柱面。
见图2.5所示。
图2.5 重介旋流器内介质处于不同离心加速度下的自由液面比较其中ω12r＜ω22r＜ω32r＜ω∞2r由此可以得出结论：入料的切向初速度提供了离心加速度，当重介旋流器切向给入的初速度足够大时，可以认为ω2r∞，重力可以忽略，形成一垂直于离心力的自由液面，从而解释了重介旋流器内中心空气柱的形成机理。
2.3矿物在重介旋流器中的分选原理我们知道在重力场中矿物的分选原理是阿基米德原理，矿物受到的有效重力为：G=（π/6）d3（δ-ρ）gG——矿物受到的有效重力d——矿物的当量直径δ——矿物颗粒的密度ρ——介质的密度当δ＞ρ时，G的方向向下，当δ＜ρ时，G的方向向上。
因此密度比介质大的矿物颗粒将下沉，而密度比介质小的颗粒将上浮，从而达到分选的目的。
在重介旋流器中，由于离心作用使得矿浆在旋流器内有浓缩作用，介质密度不像在重力场分选设备那样分布比较均匀，旋流器的底流的介质密度高于入料介质的密度，而溢流的密度则低于入料的密度。
为了说明矿物在离心力场中的分选原理，我们先忽略密度分布不均匀造成的影响，而假设介质密度是均匀的，且基于自由沉降理论来论述而忽略干扰沉降的影响。
在离心力场中由于离心力远大于重力，因此可忽略重力的影响，由于离心力的作用方向是垂直于旋转轴线的径向上，所以在离心力选矿过程分选作用发生在径向上，则矿物颗粒在介质中收到的离心力为：F=（π/6）d3（δ-ρ）ω2r介质对颗粒在径向上运动的阻力为：R=ψd2v2ρ2可以建立运动微分方程：dv/dt=ω2r（δ-ρ）/δ-6ψd v2ρ/πdδ令dv/dt=0可以求得颗粒在任一回转半径处的径向速度：v=（πd（δ-ρ）ω2r/6ψρ）1/2可见在离心力场中ω2r远大于g，所以在离心力场中使矿物按密度分选的力和速度大很多。
以上论述可知，无论是造成分选作用的力还是分选的速度均由于矿物在离心力场中的加速度远大于重力加速度使得分选过程得到强化。
我们在上面的论述中均假设了重介旋流器中的密度均匀分布，但是在实际中，由于浓缩作用，器内的密度分布是不均匀的，由溢流口向底流口方向的密度逐渐增大，见图2.6。
因此，矿物在旋流器中的分选可以看做是一个连续多次分选的过程，并且分选密度一次比一次高，决定矿粒在重介旋流器中最终分选密度的是底流口附近包络面最下端的介质密度。
3.运行分析影响重介质旋流器工作的因素是多方面的，其中最重要的是旋流器的结构参数（筒体长度，锥角大小，溢流口直径，底流口直径，入料口尺寸，锥比，溢流管插入深度），入料方式，进料压力，安装倾角等。
而我们在现场实际中，调整重介旋流器运行状态最常用的是改变进料压力和改变底流口直径，因此本文将重点以以上两方面论述重介旋流器的运行分析。
3.1进料压力的影响进料压力的提高将来带来物料进入旋流器的切向速度增加：v=K（2gp）1/2v——入料的切向速度K——系数，取决于人料口的阻力P——入料压力进料压力的增加将带来两方面的优点，第一、物料的流速增加可使重介旋流器的单位处理能力，第二、入料初速度的增加将导致离心强度增加从而加速分选过程，提高分选效果。
但是压力过大也将带来使重介旋流器内的密度分布更加不均匀使分选效果降低和增加设备磨损等缺点，因此在实际生产中应使进料压力保持适合的范围。
3.2底流口大小的影响实践证明，减小底流口直径可以增大实际分选密度。
下文将根据质量守恒原理建立数学模型进行分析，见图3.1。
rv图3.1 重介旋流器的参数及其底流口和溢流口的轴想速度设重介旋流器的入料口直径为R，溢流口半径为r1，底流口半径为r2，中心空气柱半径为r0（由于中心空器柱的半径和旋流器的结构参数及其入料流量和压力均有关系，但为了研究方便，在此假设其为常数），底流口处的速度分布函数为v1(r)，溢流口处的速度分布函数为v2(r)，切入料平均初速度为v0。
因此可以得到入料口，溢流口及其底流口的流量：入料：Q0=πR2v0/4溢流：12211010 ()2()/()rrQ r r v r dr r r ππ=--⎰底流：22222020 ()1()/()rrQ r r v r dr r r ππ=--⎰根据质量守恒原理可以建立以下平衡方程：ρ0 Q 0=ρ1Q 1+ρ2Q 2从而得到：2100222220020201010/4()1()/()()2()/()r r r r R v r r v r dr r r r r v r dr r r ρπππππ=--+--⎰⎰ρ0——入料的平均密度ρ1——溢流的平均密度ρ2——底流的平均密度当入料流量和压力保持不变时候，我们可知上式等式左边为常数。
如果我们忽略底流口变化对溢流的影响，即假设上式等式右边第一项也为常数，根据实践我们可知当底流口变小时，底流除的密度ρ2将增大，为了使一上质量守恒方程等式两边平衡必然将导致底流流量减小，即∫v1(r)dr 减小。
从而解释了为何在实践中减小底流口是实际分选密度增大，可以节省介质消耗，但底流口过小可能引起底流口堵塞反而使精煤损失。
重介质旋流器选煤技术的研究与发展
重介质旋流器选煤技术的研究与发展摘要：重介质选煤具有分选精度高、对原煤适应性强、易于实现自动控制等优点，应成为选煤工业发展的首选技术。
本文对重介质旋流器选煤技术的影响因素与发展进行了阐述。
关键词：重介质；旋流器；选煤技术在选煤设备中，重介质旋流器是一种高效的技术,我国已意识到了这种技术的优势，并且研发卓有成效,在今后的研究方向上，重介质旋流器选煤技术将是选煤工艺的重要研究方向。
一、重介质旋流器选煤工作原理重介质旋流过程是极为复杂的一个过程，它是通过设定一些参数来实现工作的完成。
在整个选煤过程中，将设定的压力作用下，将入料和悬浊液传输到旋流器中，这样就能进入旋流器后形成旋流运动。
但在实际过程中，经常因原有运动形式的改变而导致，在实际过程中经常会因运动形式的变化而出现螺旋流问题的出现，这样会导致在很多时候出现精煤意外溢出的情况，所以在选煤时，要加以改变和改善，在最大程度上保证经济的发展。
二、重介质旋流器选煤技术的特点1、单位体积的处理量大，分析精度高。
重介质旋流器的容量已得到了很大的扩展，并在原煤适用范围上得到改善，实现了对各种可选性原煤的分选。
重介质旋流器的单位处理量，相对于其他重力分选设备来说具有一定的优势，能极大地提高选煤的效率，同时分选设备对分选粒径的范围更加广泛，处理能力更强，且分选密度可随意调整，工作起来非常灵活。
因此，重介质旋流器可适应各种可选性原煤的分选，并能在精确的重悬浮液密度控制系统的配合下，实现比较复杂的选煤工作。
2、投资小，便于管理。
在重介质选煤技术不断进步的同时，重介质旋流器也在不断发展，研究出了三产品介质旋流器，其相应辅助设备也相应的被研发，为了达到更好的选煤效果还开发出了更为可靠地耐磨材料，这对重介质选煤器械的系统复杂、机器管理困难和投资成本大的缺点改善有着重要意义。
三产品介质旋流器的出现，从成效与投资比来看，能使重介质选煤技术在运用时提高选煤的工作效率并降低投资成本，同时也降低了器械管理的难度。
关于无压三产品重介旋流器的问题分析
关于无压三产品重介旋流器的问题分析我国是一个能源消耗大国，由于国家能源结构的特点，煤炭成为我国使用最多的资源，随着工业化的发展，对于精煤的需求不断增加，使得用于分选难选煤无压三产品重介质旋流器被普遍使用。
而无压三产品重介旋流器选型的正确操作和科学的调试直接影响其性能的发挥，并与企业的收益有密切关系。
文章通过实例介绍了无压三产品重介质旋流器设备的实际应用问题。
标签：重介质旋流器；精煤分选；调试；问题分析前言无压给料三产品重介质旋流器选煤技术自诞生之日起就引起了选煤界的关注，特别是在大型化、系列化的2000年以后，中国兴起了建设高效简化重介质选煤厂的高潮。
文章以1100/780这一型号为例进行分析，该型号技术规格数据如下。
1 旋流器运作的基本原理1.1 技术简介在无压三产品重介旋流器中，由于内部设计中外螺旋和内螺旋的原理使得重产物和轻产物从不同出口排出，原煤经过一段的处理后在进入二段时密度已经变高。
同时在经过第一段旋流器的处理后，原煤被分解成两种具有不同功能的物质，而悬浮液在进入到第二段时由于浓缩作用，密度同样会升高。
浓缩后的悬浮液与重产品一起进入第二段旋流器再选，最终获得中煤和矸石。
1.2 分选原理无压给料三产品重介质旋流器选煤原理是先将煤泥、水和磁铁矿加重质合成为重悬浮液，再利用离心力和外旋流，使物质向底流口方向移动，达到浓缩效果。
原煤进入一段旋流器中心内旋流后，在离心力和介质浮力作用下，轻物料（精煤）移向空气柱，并沿中心内螺旋流通过溢流管排出；重物料向旋流器壁移动，在外螺旋流的轴向速度作用下，由切向底流口排出。
中煤和矸石的混合物自一段旋流器底流口经连接管直接进入二段旋流器切向入料口。
二段旋流器中物料的分选过程则与传统的三产品重介质旋流器的一段相同，即由器壁往中心分层。
1.3 工艺特点1.3.1 由于物料进入旋流器是靠自身重力，沿切线给入的介质液使得它们相互间出现碰撞现象的几率减小了，而且重产物因为运行的路线变短，次生煤泥的数量减少了。
重介旋流器系统介耗增加的原因分析及采取措施
重介旋流器系统介耗增加的原因分析及采取措施我厂原煤主要分选工艺采用重介浅槽两产品重介质旋流器分选，＞13mm采用重介浅槽分选，1-13mm粒级的末煤采用两产品有压重介质旋流器分选。
重介质旋流器作为选煤厂末煤洗选设备，生产的末精煤占整个3#精煤的比例为39%，故它的稳定性对生产有着重要的影响。
近期，末煤系统介耗有所增加，从原来的1.51Kg/吨增加到2.36Kg/吨，为公司的生产运营带来了巨大的成本压力。
介耗的高低，不仅影响企业的经济效益，而且还反映了企业管理水平和生产工艺的合理性。
尤其是在煤炭形势严峻的今天，降本增效成了企业发展的有效途径。
因此，降低介耗成了公司急需解决的问题。
对于重介质选煤厂，介质损耗一般包括技术损耗和管理损耗。
本次只分析技术管理不到位给我厂带来的介耗增加的原因。
通过一段时间对我厂旋流器系统运行情况的观察与分析，提出可能造成我厂介耗增加的部分原因并对其进行了分析。
1、重介质旋流器系统重介旋流器分选末煤得到溢流和底流两股介质流。
溢流进入弧形筛香蕉筛进行脱介与脱水后，再进入离心机进行脱水，得到最终的合格末精煤。
底流进入香蕉筛脱介和脱水得到末矸石，直接排出。
1.1 脱介筛作为介质回收的第一步骤，起着至关重要的作用，生产中需要不断进行改善。
（1）弧形脱介筛存在的问题给煤量大，物料分布不均匀，两端多中间少，两端筛网磨损严重。
为减少更换筛子的次数，在筛网破损的地方打上了补丁，减小了弧形筛的开孔率，降低了介质透筛的机会；筛条的上边棱已经磨掉，消弱了筛条对物料的切割和缓冲作用。
物料流动速度快，介质在弧形筛段停留时间短，缩短了脱介时间，导致物料来不及透筛就进入到了香蕉筛，这些因素既影响了合介段脱介效果，又增加了香蕉脱介筛的工作负荷。
（2）脱介筛存在的问题脱介筛的筛缝是0.5mm，脱介能力一定。
物料虽经过上端挡皮阻挡缓冲，但其流速依然很大。
香蕉筛合介段和稀介段未安装带有挡水板的筛板，物料在筛上脱介时间短，物料翻滚不彻底，喷水不能对煤块进行全面的冲刷。
旋流器
旋流器旋流器的基本介绍旋流器是利用离心力来分离或浓缩物料的分级分选设备，在工业生产中的应用非常广泛，如在设有选矿环节的工业企业中，旋流器是选矿分级系统中的主要组成设备，而在重选厂旋流器则多被用作脱泥设备。
旋流器按照在工作中的用途不同，可以分为多个种类，其中常见的有水力分级浓缩旋流器、重介旋流器、除砂分离旋流器和油水分离旋流器等。
旋流器的分类相对其他机械来说较为简单，且无论是何种旋流器，其工作原理都是基本相同的。
旋流器是以离心沉降作为主要工作原理，来实现分级、分选、浓缩和脱泥。
旋流器工作时，重量较大的物质颗粒的重力会克服离心力而沉降到旋流器底部，从沉沙口排出，而重量较小的物质颗粒的重力无法克服离心力，就会被水流带到旋流器的上部，从溢流口排出。
旋流器的分级分离精度是可以控制的，溢流物质的颗粒细度是受沉沙口最小直径影响的。
旋流器的沉沙口越小，浆液在旋流器中获得的旋转角速度就越大，旋流器处理后所获得的溢流物颗粒细度就越小，分级分选的效果也就越好。
旋流器的部件中，筒体需长时间承受浆液流动，给矿口、沉砂嘴处理的浆液中硬质颗粒含量较多，因此这几个部位都是旋流器最容易受到磨损的部位。
旋流器要想延长使用寿命，就要针对这几个部件进行耐磨处理，多数旋流器都是内衬耐磨橡胶等材料来实现耐磨保护。
旋流器的工作原理旋流器是常见的分级分离设备，它的作用主要是澄清和浓缩。
旋流器在工业生产领域多被用于各种细粒物料在选别前的分级和脱泥，例如在煤炭采集企业中，旋流器就被用来分离矿浆。
除了煤炭厂外，旋流器在火电厂、冶金厂等生产部门也有普遍应用。
旋流器的工作原理旋流器的工作原理是离心沉降。
旋流器的内部是中空圆柱体，待分离的两相或三相混合液会在泵的压力作用下，以旋流器的周边切向进入，而后在旋流器的内部形成旋转剪切湍流运动，从而获得较大的离心力。
旋流器内部的混合液受到离心力和重力的共同作用，而内含的粗颗粒与细颗粒之间由于粒度和密度的差异，所受到的离心力、向心浮力和流体曳力的大小均不相同，粗颗粒和细颗粒的运动方向就会不同。
选煤厂重介质旋流器精煤带矸原因与解决措施
108 /矿业装备 MINING EQUIPMENT选煤厂重介质旋流器精煤带矸原因与解决措施□ 刘文龙 西山煤电股份有限公司西铭矿选煤设备在煤矿中有着十分重要的意义，在一定程度上决定了这个煤矿的产量，所以对于重介质旋流器精煤带矸这种设备故障就需要引起广泛关注。
从结构上来说，旋流器的结构非常的简单，而且从设备的运行情况来说，重介质旋流器的原理和传统选煤器有着本质的不同。
它的内部是没有运动部件的，这就意味着旋流器的选煤是通过自身结构和外部参数共同完成的。
我们这次论文的主要目的是分析带矸的主要原因和对应的解决方法，为以后的设备研究提供一定的借鉴。
1 重介质旋流器的概念分析旋流器是一种结构非常简单，内部没有任何运动部件的选煤装置，相对于传统的选煤装置来说，旋流器的选煤原理不需要内部运动部件，而且是利用运动原理和外部的设置参数来完成对于煤炭的采选。
这样做的好处就是可以有效的提高选煤器的采选精度。
下面会详细的分析旋流器的具体选煤过程，它的工作过程是将要分选的煤炭和悬浮液在压力作用下，通过圆周运动下，以一个切线的方向进入到旋流器，在作用下能够产生一个非常强大的漩涡流，所有的物质从入口开始，顺着旋流器的内壁形成一个缓缓下降的外螺旋流，在旋流器的中心形成一个能够上升的内螺旋流，同时，将空气通过旋流器中间部分形成一个气柱，这样精煤就可以通过上螺旋流从上口排出，其他的无用物质从下口排出，这样就达到了分选的目的，通过外部参数的设定就可以设定分选的精度。
2 选煤厂重介质旋流器精煤带矸原因通过长期的案例分析，可以得出能够造成重介质旋流器带矸的原因有很多，最主要的原因有以下的几个方面，第一，是采煤采选过程中煤质发生的变化，原煤的性质是能够影响重介质旋流器分选效果的重要原因之一，经过几十年的发展我国的煤矿的采煤产量得到了非常显著的提升，与此同时采煤的机械化程度也得到了飞速升高，选煤厂入选原煤含矸量增大,原煤的成分含量越来越少，煤末的成分含量越来越高，水分增加，当入选原煤含矸量大, 还混有高密度的片状页岩成分时, 如遇压力不稳定、旋流器二段入口不畅或分选条件达不到要求的情况, 就很易出现精煤产品带块矸现象。
毕业设计（论文）-重介质选煤三产品重介质旋流器设计
目录目录 (I)摘要 (1)Abstract (2)1 文献综述 (3)1.1 选煤工艺的发展 (3)1.2 重介质选煤的特点及应用 (4)1.3 重介质选煤工艺 (5)1.4 课题选题背景及主要内容 (6)1.4.1 课题选题背景 (6)1.4.2 课题主要内容 (7)2 旋流器基本理论 (8)2.1 重介质旋流器分选机理 (8)2.2 三产品重介质旋流器 (9)2.2.1 三产品重介质旋流器工作原理 (10)2.2.2 三产品重介质旋流器的结构 (10)2.2.3 三产品重介质旋流器的特点 (12)2.2.4 旋流器的工艺调试方法 (14)2.3 重介质选旋流器分选效率 (15)2.3.1 分选效率评定方法 (16)2.3.2 影响重介质旋流器分选效果的因素 (16)3 三产品重介质旋流器选型计算 (18)3.1 旋流器处理能力的确定 (18)3.1.1 理论分析 (18)3.1.2 旋流器处理能力的计算 (22)3.2 悬浮液浓度计算 (23)3.3 重介质旋流器入料方式 (23)3.4 设计洗煤厂规格 (24)3.5 洗煤厂重介质旋流器的选型 (24)4 三产品重介质旋流器的结构设计 (26)4.1 三产品重介质旋流器的主要尺寸 (27)4.2 入料口直径 (27)4.3 溢流口 (28)4.3.1 与生产能力的关系 (28)4.3.2 与分流比的关系 (28)4.3.3 与分离粒度的关系 (29)4.3.4 与分离精度的关系 (29)4.4 二段旋流器锥比 (30)4.5 两段旋流器的间联接管 (30)4.6 底流口 (30)4.6.1 与生产能力的要求 (31)4.6.2 与分离粒度和分离效率的关系 (31)4.6.3 与分流比的关系 (31)5 总结 (32)6 致谢 (33)7参考文献 (34)摘要煤炭是工业的“粮食”，是我国最主要的能源，它占我国能源生产和消耗均在75%以上。
随着采煤机械化程度的提高和地质条件的变化，原煤质量有逐渐恶化的趋势，选煤是提高煤炭质量的最重要手段，是煤炭工业的重要生产环节。
李村选煤厂重介选煤旋流器工艺分析与参数优化
74 /矿业装备MINING EQUIPMENT0 引言随着我国工业技术的不断发展，煤炭需求量逐年增加，推动了煤炭行业的发展[1]。
煤炭作为保障主体工业生产的主要能源之一，短时期内不会被其它能源所取代，需求量会不断提升[2]。
伴随节能减排政策的提出，煤炭生产过程控制要求更加严格，尤其是选煤质量的要求越来越高[3]。
我国部分原煤质量相对较低，杂质含量较高，致使煤炭利用率低且会造成空气污染[4-6]。
现场走访调研发现，较多选煤厂存在选煤参数设置依据经验完成的情况，并不清楚参数变化对选煤质量影响的趋势，导致同一批不同时间段生产的煤炭质量存在不稳定的情况。
基于李村选煤厂旋流器工作现状，对其入口压力进行研究分析，以便进一步提升煤炭洗选的质量和效率。
1 选煤工艺流程重介旋流器选煤工艺如图1所示，原煤破碎和筛分之后进行脱泥处理，脱泥的方法多为震动喷水，将除尽煤泥的原煤和悬浮液一起打入旋流器进行洗选。
旋流器内部离心力将密度轻的精煤由溢流口溢出，密度重的矸石由底流口排出，实现精煤与矸石的分离。
分离产生的精煤和矸石进行两次脱介，分别为弧形筛脱介和振动脱介筛脱介，前者在弧形筛内完成，脱落之后的为合格介质；后者在振动脱介筛中借助高压水完成附着介质的冲洗，经磁选之后进行重复利用。
部分选煤厂为了降低煤泥含量，在合介段设置分流装置，进一步将部分合介分流至稀介桶，通过磁选回收合介，去除合介系统部分次生煤泥，而进入混料桶中的合格介质和入料原煤进行混合，借助混料泵将其打入旋流器进行分选。
2 重介旋流器分选原理李村选煤厂服役的旋流器的结构形式为圆锥形两产品重介旋流器，直径数值为1 150 mm，处理能力300~400 t/h，入料粒度为50~1 mm，入口压力为120~160 kPa。
当具有一定压力的重介悬浮液和原煤混合之后由旋流器入口流入，之后在椎体内部进行螺旋流动，与器壁接触形成切向力，连续不断进入液体的过程中就会在旋流器内部形成涡流。
浅析无压给料重介质旋流器选煤
浅析无压给料重介质旋流器选煤作者：王金财来源：《中国科技纵横》2014年第15期【摘要】无压给料三产品重介质旋流器是20世纪70年代末由前苏联研制成功的。
重介质旋流器的细粒煤分选效果、动力消耗等问题进行探讨，介绍了重介质旋流器先关工作原理，及无压给料旋流器结构特点。
【关键词】无压给料重介质旋流器选煤1 重介质旋流器分选工作原理分析重介质旋流器的结构是由①圆筒形一段旋流器；②圆筒一圆锥型二段旋流器并式串联组成。
如图1所示。
重介质旋流器分选工作原理：（1）第一段旋流器：合格重介质悬浮液以一定的工作压力沿切线的方向进入，原料煤则从顶端沿轴向以自重方式进入，在离心力的作用下，重物料向旋流器壁移动。
（2）第二段：在外螺旋流器旋流的轴向速度作用下由底流口排出进入，轻物料则移向空气柱，并随着中心内螺旋流由位于中心底部的溢流管排出。
2 重介质旋流器的结构特点分析压给料三产品重介旋流器两段均设计成筒型，由于圆筒圆锥型重介质旋流器底流和溢流悬浮液密度的差值大，可以形成较高的分选密度。
无压给料三产品重介旋流器具有以下几个的特点：（1）入料口径大。
入选物料上限不受介质泵流道口径的限制，能增加物料入选上限。
因此，在入料方面具有很大的优势。
（2）分选效率高。
由于采用轴向中心给料，筛选结构的影响，使得大粒度物料迅速进入底流口，小粒度物料穿过内旋流移向器壁，因此，可以排除达到界面上的循环干扰，提高了分选的高效率。
（3）降低次生煤泥。
由于物料是靠自重进入旋流器的分选室，再加上重产物的运行路线比较短，减少了物料之间的碰撞机率，从而降低了次生煤泥量。
（4）原煤可选性加大。
由于是二段分选密度在线可调，单位体积处理量大，可以适应各种可选性的原煤进行分选，提高原煤的可选性，提高效率。
（5）投资小，方便管理。
由于厂房体积小，设备布置紧凑整齐，这样既减少了建设用地，又缩短选煤厂的建设周期，还比较方便管理。
3 重介质旋流器的存在的问题无压给料三产品重介质旋流器虽然有很多优点，但也存在着不足。
有压与无压入料三产品重介旋流器的比较与选择
有压与无压入料三产品重介旋流器的比较与选择1.1 有压给料重介旋流器及其入料过程有压给料重介旋流器从外形上来看，主要是圆筒圆锥形的配合。
而从入料压力来看，大体上分为两种：一是原煤直接进入混料桶，通过泵，将原煤和悬浮液的混合物以一定的压力经入料管沿切线方向给入旋流器的圆筒部分，入料压力可达0.1Mpa以上。
在给料过程中，物料粉碎现象严重，而且增加设备磨损，但是可以降低厂房高度。
二是利用定压箱给料，原煤和悬浮液在定压箱中混合后靠自重进入旋流器。
定压箱液面到旋流器入口的距离一般是旋流器直径的9-11倍，以保证有足够的压力，否则压力过低，离心力过小，影响分选效果，降低处理能力，但给料压力稳定。
综上所述，两种方式各有特点，具体选用应结合煤质、厂房配置等综合考虑。
1.2 无压旋流器及其入料过程无压旋流器主要是圆筒形。
给料首先给入缓冲漏斗，在自重的作用下通过给料缓冲漏斗沿旋流器中心给入，介质则在旋流器的底端延切线给入，从底至顶形成一股上升旋涡流，轻产物在漩涡中心向下流，从溢流口（下部）流出，重产物重产物沿筒壁上升从底流口（上部）排除。
该入料方式要求厂房较高，管路磨损较小。
1.3 重介旋流器的分选原理介质悬浮液在离心力场的作用下，在旋流器内会形成不同密度的等密度面，即密度场。
密度自上而下，由内而外增加，并存在一个理论上的分离界面，也称分离锥面。
这个界面上的悬浮液密度在理想情况下，等于矿粒的分离密度。
从另一个方面考虑，介质悬浮液沿切线进入旋流器，其有轴向速度和径向速度，它们同样会形成不同速度的等速度面，在位置上我们也可以理解分离界面是轴向零速面和径向零速面的综合面。
即在分离界面以外的悬浮液形成外螺旋流，向底流口方向移动;在分离界面以内的悬浮液形成内螺旋流向溢流口方向移动，内、外螺旋流移动的方向正好相反。
据有关试验研究表明，矿粒在重介旋流器内的分离，同样遵循阿基米德原理。
其中密度大的矿粒会越过分离界面，随外螺旋流从底流口排出。
旋流器分类及工作原理
入料固液比的操作中经常调整的一个因素，它直接影响旋流器的处理量和分选效果。当入料固液比增大时，旋流器的处理量将增加，但物料分层阻力增大，轻重矿物彼此混杂的可能性增加，分选效果降低。一般情况下采用1：4~1：6的固液比为宜，处理难选煤时固液比可以降至1：8。
3、加重质粒度和悬浮液中煤泥含量的影响
故障3：旋流器体连接密封垫坏，漏料
处理办法：停车更换新垫
并稳定给料压力；如果底流口磨损大，需检查底流口尺寸，更换合适的底流口材料。
故障5：正常运行中旋流器内异响
处理办法：原煤中混有铁块或耐磨砖，停车打开旋流器检查。
故障6：入料口、底流口、溢流口堵塞
第一节两产品重介质旋流器
两产品重介质旋流器按其原料煤给入方式分为有压（切线）给煤式和无压（中心）给煤式两种。前一种为圆锥形重介旋流器，后一种为圆筒形重介旋流器。
1、圆锥形重介质旋流器
图为两产品重介质旋流器结构图。结构为：
有压给料二产品重介质旋流器结构简图
1—入料管；2—锥体；3—底流口；4—溢流管
5—溢流室；6—基架
物料与悬浮液混合，以一定压力从入料管沿切线(渐开线)方向给入旋流器圆筒部分（如图）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。溢流先进入溢流室，然后顺切线方向排出，可以减少对旋流器不利的反压力。旋流器内流体的切线速度很大（4.4m/s以上），对部件磨损严重。为了提高设备的使用寿命，可用合金钢等耐磨材料整体铸造，也可以采用耐磨材料作衬里（如铸石等），但衬里要求光滑，无凹凸和台阶，以免破坏液体的正常流态。安装角度一般按中心线与水平线成10°.