一种新型离心跳汰机的研究与应用
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[摘要]强离心力场具有分选下限小、分选精度高等优点，但带来了诸如处理能力低、磨损和分选成本高等不利因素。文章介绍了针对煤炭分选特点而设计的圆形离心跳汰机。应用实践表明，该设备适合于细颗粒煤的分选，特别是中煤破碎后再选工艺。
[关键词]煤炭分选；离心跳汰；圆形离心跳汰机
引言
离心分选是用离心力场代替重力场进行轻重矿物颗粒分选的选矿技术。离心分选设备是基于离心原理来强化重力选矿的设备。它是在高倍的离心和重力场内，比重大和比重小的矿物的沉降速度差别被极大地放大，使得轻重矿物之间的分离比自然重力场内更加容易。离心跳汰是把普通跳汰离心化。近几十年各国竞相研制出现的离心跳汰机有英国Pyradyne式离心跳汰机、美国Indec0式离心跳汰机及Altair式离心跳汰机、澳大利亚Kelsey式离心跳汰机、中国云锡式离心跳汰机和LT-1及LY-750型离心跳汰机。
1.离心跳汰机用于煤炭分选存在的问题
1.1机构复杂
离心跳汰机的离心力场都是采用机械驱动的高速离心机构，如Kelsey的离心强度为609，而Falcon则可以产生3009的离心强度。强离心力场带来较大的功率消耗。离心跳汰机的吨煤功率远远高于常规跳汰机。筛下水泄漏也是机构复杂的离心分选机的技术难关。英美式离心分选机、云锡式离心分选机都面临泄漏问题，转速越高、规格越大，此问题越突出。
1.2选别粒度范围窄
国内外用于煤炭分选的离心选矿机的选别试验多为1m左右的细颗粒，不适合煤炭的大批量分选。如果将煤炭全部破碎到1m以下，功率消耗必然增加，处理能力下降。这表明普通离心选矿机既不能代替煤炭分选所用的常规重力选矿设备，也不能代替浮选设备。
1.3床石流失
床石是常规离心跳汰机的一个重要组成部分。在最佳工作条件下，床石基本上不流失。实际选别时床石的流失是难以完全避免的。当床石密度小、脉动冲程大、脉动水流不均、筛孔局部堵塞、床层局部板结、矿量波动大时，床石流失情况会加剧。在采用最佳工作参数抑制床石流失的同时，筛分尾矿回收已流失的床石重新加入给矿，并且需要定时定量地加入新床石。
强离心力场具有分选下限小、分选精度高等优点，但带来了诸如处理能力低、磨损和分选成本高等不利因素。因此，研究一种既兼具离心力场和重力场分选优点，又适合于煤炭分选特点的设备，对于提高煤炭分选精度、降低分选成本具有重要的意义。
基于对离心跳汰机的机构和分选情况分析，离心跳汰机不适用于煤炭分选的主要原因是其离心力过强。离心跳汰机的分层分选动力是旋转机械力形成的高强离心力场，而不是脉动水流产生的重力场。因此在以脉动水流重力场的跳汰分选行为中引入弱离心力场，不但可以强化重力场跳汰分选行为的分选精度和分选下限，而且可以避免强离心力场分选存在的不利因素。
某高校利用射流将离心力引入跳汰分选行为，研制了圆形离心跳汰机，1998年在鹤岗进行了煤炭分选尝试。针对分选实践中圆形离心跳汰机存在的液流不稳等问题，2007年对圆形离心跳汰机进行重新设计，增加了倾斜稳流筛板、尾矿排料提斗、环形自动排料浮标、床层自动调节器等机构。结构见图1。离心跳汰机技术特征见表1。
破碎机破碎后的小于3mm的中煤由泵切线给入跳汰机。空气由鼓风机风包进入锥形风室，高压风在风阀的作用下，带动水流作上下往复运动。通过导流板和切线给料的作用，煤水流体形成离心旋流运动。原料进入分选机体内，在重力场和离心力场的作用下，由外向内运动，在脉动过程中逐渐实现分层。精煤颗粒从中心溢流管流出作为精煤，重物料（矸石或中煤）沉到筛板底层慢慢移动到床层下部，由中间的排料闸门排出到下锥体，和透筛物料一起由底部的提升机排出。
对比机械高速离心跳汰机，圆形跳汰机内的离心力场来源于切向射流产生的弱离心力场，矿粒分层和分选的动力是空气驱动的脉动水流动力和切向射流的离心力。跳汰机内没有机械驱动的运动部件，减少了动力消耗、机械磨损、分选粒度窄等不利因素。
用离心跳汰机对小于13mm细粒煤分选的生产实践结果表明：当原煤灰分为30％左右时，能生产出灰分为10％～12％的精煤产品，平均降灰在20％以上，精煤产率在60％左右，可能偏差Ep值为0.04～0.08，分选下限可达0.1mm。表2是用常规跳汰机和圆形离心跳汰机对同一种煤进行的分选效果对比。引入离心力场的离心跳汰机的分选效果明显优于常规跳汰机。
3.结束语
常规离心分选设备的离心强度可达到几十到几百个重力加速度，强离心力场在煤炭分选实践中产生了很多问题，如选别粒度范围窄、机构复杂、筛网磨损和堵塞严重、床石流失等。因此研究一种兼具离心力场和重力场分选优点、适合于煤炭分选特点的设备，对于提高煤炭分选精度、降低分选成本具有重要的意义。圆形离心跳汰机是在射流形成的弱离心力场和脉动水流形成的重力场中实现按密度分选的设备。用较弱的离心力场强化重力场进行轻重矿物颗粒分选，为粗颗粒煤炭的分选创造了有利条件。利用离心力场强化重力场分选的圆形离心跳汰机解决了当前中煤再选的分选问题，尤其是稀缺煤种的资源回收问题。该技术对于中煤回收、煤泥水处理和环境保护等具有重要的理论意义和应用价值。