磁铁矿粉粒度级配对重介质旋流器分选效果影响的研究.pdf

第51卷第2 期2023年4月文章编号：10 0 1-357 1（2 0 2 3）0 2-0 0 42-0 5（1.煤炭科学研究总院，北京10 0 0 13；2.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北唐山0 6 30 0 0；3.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北唐山0 6 30 0 0）摘要：为探究磁铁矿粉粒度级配对重介质旋流器分选效果的影响，设计了重介分选中试系统，并利用该系统进行中试分选试验，探究了 0.0 45mm粒级含量分别为7 0%，8 0%，9 0%的磁铁矿粉配制的重悬浮液的分选效果。试验结果表明：磁铁矿粉粒度越细，所配制的重悬浮液稳定性越好，重介质旋流器的分选效果越好。关键词：重介质选煤；磁铁矿粉粒度级配；重介质旋流器；中试分选试验；重悬浮液中图分类号：TD942A study of the influence of size consist of magnetite powderon heavy medium cyclones separation efficiency(1.China Coal Research Institute,Beijing 100013,China;2.CCTEG Tangshan Research Institute,Tangshan 063000;3.Hebei Province Coal Preparation Engineering&Technology Research Center,Tangshan 063000,China)Abstract:In order to study the influence of size consist of magnetite powder on separation performance ofheavy medium cyclone,pilot-scale test is conducted with a specifically designed heavy medium separationsystem to explore the results of separation that can be obtained when the medium suspensions used areprepared with magnetite powders containing the 0.045 mm fine sizes of 70%,80%and 90%respec-tively.Test result shows that the finer the graded size of magnetite powder,the higher the stability of me-dium suspension and hence the better the separation result.Keywords:heavy medium separation of coal;size consist of magnetite powder;H.M.cyclone;pilot-scale test;medium suspension重悬浮液作为煤炭分选的“血液”对分选效果有着至关重要的影响，而磁铁矿粉作为选煤中常用的加重质，对重悬浮液本身的性质有着决定性的作用。磁铁矿粉的密度、粒度、磁性物含量、回收率、损耗等指标，对重介质分选效果和介耗具有重要影响。彭阳等 探究了磁铁矿粉粒度对介耗的影响，从理论上分析了磁铁矿粉粒度组成对介耗的收稿日期：2 0 2 2-12-0 22责任编辑：石磊作者简介：李金岩（19 8 5一），男，河北唐山人，硕士研究生，研究方向：煤炭洗选。E-mail：li ji n y a n l112 12 6.c o m，T e l：18132376027。引用格式：李金岩，张力强，磁铁矿粉粒度级配对重介质旋流器分选效果影响的研究J】，选煤技术，2 0 2 3，51（2）：42-46.LI Jinyan,ZHANG Liqiang.A study of the influence of size consist of magnetite powder on heavy medium cyclones separation efficiency JJ.Coal Preparation Technology,2023,51（2):42-46.42选煤技术COALPREPARATIONTECHNOLOGY磁铁矿粉粒度级配对重介质旋流器分选效果影响的研究李金岩，张力强2.3文献标志码：ALI Jinyan,ZHANG Liqiang02,3影响，说明磁铁矿粉粒度越细，损失越大，介耗越高。严洁静等2 研究了磁选尾矿中损失的磁铁矿粉的性质，采用磁性衰减率的方法来衡量矿物的磁性，验证了磁铁矿粉磁性强弱对回收率的影响。刘荣芝等3 研究了不同粒级磁铁矿粉的磁选损失率。以前的研究，分别从磁铁矿粉的磁性、回收率、介耗等方面探讨了磁铁矿粉对重介质选煤效果的影D01:10.16447/ki.cpt.2023.02.008Vol.51No.2Apr.2023第51卷第2 期响，但是未能从磁铁矿粉粒度的角度分析重介质旋流器分选能力的差异。针对不同粒度的磁铁矿粉对重介质旋流器分选效果影响展开研究，探究磁铁矿粉粒度对重介质旋流器分选效果的影响，可为今后改善重介质旋流器的分选效果提供数据和经验支持。1试验1.1订试验材料试验用材料为唐山地区的0.50.50 0.250.25 0.125 0.2 5mm粒级原煤累计占比为7 0.6 8%，低于分选下限的 0.12 5mm粒级细颗粒占比19.32%。因此，可以用该系统进行中试分选试验。对煤样进行浮沉试验，结果见表2。表2 煤样浮沉试验结果Table 2 Coal sample float-and-sink analysis data%密度级/(g cm-3)累计产率累计灰分1.7026.66合计100.00根据表2 中的数据绘制原煤可选性曲线，如图2所示。由图2 查询不同灰分所对应的分选密度、精煤产率、0.1含量，根据查询，所得数据见表3。由表2、图2 和表3可知：精煤灰分为7%，80.1含量为40.36%，可选性为极难选；精煤灰分在8%12%之间，可选性为难选。当要求精煤灰分为12%时，8 0.1含量为32.42%，产品错配率最低，此时精煤理论产率为55.8%，理论分选密度为1.46 7 g/cm，在此条件下，对比三种重432023年4月2 5日试验用1.5 0 mm粒级煤样，采用1.5mm透筛从原煤堆中筛取，对筛下煤样进行粒度分析。煤%产率灰分累计产率累计灰分51.6842.4119.0037.1010.0034.9019.3235.69100.0039.35产率灰分5.4519.1211.6141.5020.5252.0637.9964.7446.6769.5364.1673.3482.45100.0037.29压力表200mm旋流器搅拌桶51.6870.6880.68100.0042.4140.9840.2339.355.458.7711.1516.4118.4920.8737.29第51卷第2 期悬浮液的分选效果12-14 0表3精煤理论可选性分析Table 3Theoretical washability analysis of clean coal%灰分精煤理论产率(g:cm-3)734.456838.726943.6491047.0601151.7671255.7562.22.12.01.91.81.71.61.51.41.31.201001090208070%/率车留607080901000102030405060708090100灰分/%图2 煤样可选性曲线Fig.2Washability curve of coal sample试验A的分选效果2.2对1.5 0 mm粒级煤样进行分选，分选完成后对取样精煤和中煤进行浮沉试验，结果见表4、表5。表4试验A精煤浮沉试验结果Table 4Clean coal float-and-sink analysisdata(Test A)密度级/(g:cm-3)1.70合计表5试验A中煤浮沉试验结果Table 5Middlings float-and-sink analysisdata(Test A)密度级/（gcm-)产率灰分累计产率累计灰分1.7056.47合计100.0044选煤技术由表4可知，精煤灰分为12.6 6%，其中1.5g/cm密度级的产率为9 5.6 9%，低密度产物含量高。由表5可知，中煤灰分为55.6 4%，其中分选密度/1.4g/cm密度级的中煤灰分为10.34%，产率80.1含量可选性1.37140.361.38939.071.40937.821.42537.101.44535.361.46732.42密度/(gcm)20100产率灰分累计产率累计灰分38.644.7435.0412.4212.6620.049.3526.652.9629.771.2440.060.1165.77100.0012.669.9814.9926.0333.4437.0942.3271.9955.642023年4月2 5日仅为4.6 1%，说明仅有少部分的精煤混进中煤。极难选难选难选难选难选难选%38.644.7473.685.9186.3410.1095.6911.7298.6512.2699.8912.60100.0012.66%2.3试验B的分选效果1.439.984.6110.349.5019.9218.1526.3628.4330.2443.5334.43100.0055.64由此可见，重介分选过程中，轻重产物之间的错配物含量很少，重介分选系统分选效果比较理想。根据表2、表4、表5绘制分配率曲线，如图3所示，效果评价见表6。0102030%/率2 显4050607080901001.21.51.82.12.42.73.0密度/(gcm)图3试验A分配率曲线Fig.3Partition coefficients and curve(Test A)表6 试验A效果评价Table 6Evaluated separation performance(Test A)%技术指标理论精煤产率理论分选密度/（gcm-3）80.1含量产率精煤灰分产率中煤灰分分选密度/（gcm-3)可能偏差/（gcm-3)数量效率由图3和表6 可知：当分选精煤灰分为12.6 6%时，精煤产率为54.2 9%，数量效率为9 5.0 6%，物料分配密度8 so=1.488g/cm，可能偏差为0.062g/cm。按照CB503592016煤炭洗选工程设计规范规定，重介质旋流器可能偏差范围在0.080.12g/cm之间，可见重介分选系统实际可能偏差优于指导指标，说明分选效果良好。对1.5 0 mm粒级煤样进行分选，分选完成后对取样精煤和中煤进行浮沉试验，结果见表7、表8。由表7 可知，精煤灰分为12.11%，1.5g/cm密度级的产率为9 7.6 9%，可见分选过程中进人精煤的中煤极少。由表8 可知，中煤总灰数值57.111.47929.0254.2912.6645.7155.831.4880.06295.06第51卷第2 期分为56.6 2%，1.4g/cm密度级的中煤灰分为13.1%，产率仅为3.17%，仅有少部分精煤混人中煤，分选效果比较理想。根据表2、表7、表8绘制分配率曲线如图4所示，效果评价见表9。表7 试验B精煤浮沉试验结果Table 7Clean coal float-and-sink analysisdata(Test B)密度级/(gcm-)产率灰分累计产率累计灰分1.700合计100.00表：8试验B中煤浮沉试验结果Table 8Middlings float-and-sink analysisdata(Test B)产率密度级/(g:cm-)1.70合计01020304050607080901001.21.51.8 2.12.42.7 3.0密度/（gcm)图4试验B分配率曲线Fig.4Partition coefficients and curve(Test B)表9 试验B效果评价表Table 9Evaluated separation performance(Test B)%技术指标理论精煤产率理论分选密度/（gcm3）80.1含量产率精煤灰分产率中煤灰分分选密度/（gcm-3）可能偏差/（gcm3)数量效率李金岩等：磁铁矿粉粒度级配对重介质旋流器分选效果影响的研究悬浮液的分选效果良好15-17 2.4试验C的分选效果4.6839.6612.1873.6819.6787.3626.2397.6929.3899.6739.02100.00100.0012.11灰分累计产率累计灰分1.551.5510.052.1715.275.7826.418.7633.9410.1738.2414.1042.4457.4772.67100.0056.622023年4月2 5日由图4、表9 可知，当精煤灰分为12.11%，精煤产率为54.4%，数量效率为9 7.56%，物料分配密度0so=1.485g/cm，可能偏差为0.0 54g/cm。按照GB503592016煤炭洗选工程设计规范规定，重介质旋流器可能偏差范围在0.0 8 0.12 g/cm之间，可见重介分选系统实际可能偏差优于指导指标，说明重%4.688.149.9511.6712.0212.1112.11%10.053.7213.109.5021.2018.2627.3228.4331.2242.5334.94100.0056.62数值55.771.46732.4254.4012.1145.6056.621.4850.05497.56对1.5 0 mm粒级煤样进行分选，分选完成后对取样精煤和中煤进行浮沉试验，结果见表10、表11。表10 试验C精煤浮沉试验结果Table 10Clean coal float-and-sink analysisdata(Test C)密度级/(g:cm-)产率灰分累计产率累计灰分1.700.33合计100.00表11试验C中煤浮沉试验结果Table 11Middlings float-and-sink analysisdata(Test C)密度级/产率灰分累计产率累计灰分(g:cm-3)1.70合计由表10 可知，精煤总灰分为12.0 3%，1.50g/cm密度级的产率为9 7.6 9%，可见分选过程中进人精煤的中煤极少。由表11可知，中煤灰分为57.6 8%，密度 1.40 g/cm密度级的中煤灰分为15.0 6%，产率仅为1.7 2%，仅有少部分精煤混人中煤，分选效果比较理想。由此可见，分选过程中中煤基本都会进入底流，不会污染精煤。根据表2、表10、表11绘制分配率曲线如图5所示，效果评价见表12。由图5、表12 可知，当精煤灰分为12.0 3%，精煤产率为55.7 5%，数量效率为9 8.6 7%，物料分配密度so=1.476g/cm，可能偏差为0.023g/cm。按照GB503592016煤炭洗选工45%4.4837.0611.5671.6818.2591.0627.6597.6929.4799.0740.1099.6765.89100.0012.030.1510.461.5715.502.7625.407.7834.5013.4739.2018.2042.8055.0773.06100.0057.684.488.0010.1011.2911.5511.7212.03%0.1510.461.7215.064.4821.4312.2629.2725.7334.7843.9338.43100.0057.68第51卷第2 期程设计规范规定，重介质旋流器可能偏差范围在0.0 8 0.12 g/cm之间，可见重介分选系统实际可能偏差优于指导指标，说明重悬浮液的分选效果良好18-2 0 010203040S607080901001.21.51.82.12.42.73.0密度/（gcm)图5试验C分配率曲线Fig.5Partition coefficients and curve(Test C)表12 试验C效果评价表Table 12 Evaluated separation performance(Test C)技术指标理论精煤产率理论分选密度/（gcm-3）80.1含量产率精煤灰分产率中煤灰分分选密度/（gcm-3)可能偏差/（gcm3)数量效率3结论（1）对比三种重悬浮液的分选效果，原煤都能得到较好的分选，精煤产率呈现升高的趋势，说明磁铁矿粉粒度越细精煤产率越高。（2）三种不同粒度重悬浮液的数量效率呈现上升的趋势，说明磁铁矿粉粒度越细，数量效率越高。（3）可能偏差依次减小，说明三种重悬浮液的磁铁矿粉粒度越细，其分选效果越好，这与粒度较小的磁铁矿粉所配制的重悬浮液的内部流场更加稳定、黏度也更加适宜有关。在上述工作基础上，会以磁铁矿粉粒度研究为基础，对重悬浮液的稳定性和黏度进一步调节，以获得更稳定且黏度更适宜的重悬浮液，有望获得更优的分选效果。选煤技术参考文献：1彭阳，方义恩重介主再选工艺对磁铁矿粉粒度的选择J】洁净煤技术，2 0 11，17（6）：1416.2严洁静，樊民强，赵学良，等磁选尾矿中损失的磁铁矿粉性质的研究J】选煤技术，2 0 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