CN111589571A - 一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，其包括导流筒、原煤入料管、介质输送管和多通道出料装置，所述导流筒的顶端中部安装原煤入料管，所述介质输送管的轴线与导流筒的轴线垂直，介质输送管的出料端与导流筒顶端侧部的切向介质入口连接，所述多通道出料装置包括多个设置在导流筒底端且与导流筒同轴的套筒，它们的直径各不相同，直径最大的套筒与导流筒对接，每个套筒的底端均设有排料端口。本发明设置了多通道出料装置并利用单一密度介质悬浮液依次分选出多密度级产品，该分离器实现了煤炭的低密度分选，避免了传统旋流器为满足低灰精煤的分选而损失高灰精煤的弊端，能够满足难选、极难选煤高低灰精煤的分选需求。

Description

一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器

技术领域

本发明涉及一种适用于原煤低密度分选的多产品筒型旋流分离器，可实现高低灰精煤的一次分选，属于分离技术领域。

背景技术

重介质选煤技术是一种应用最为广泛的选煤技术，重介质旋流器是当前应用最为广泛的洗选设备，它利用矿粒在磁铁矿粉/或者硅铁矿粉、煤泥与水混合而成的重悬浮液中沉降速度的不同，在离心力场中完成分选过程，适用于难选和极难选煤的分选。传统旋流器工作过程中，内部流体流动呈现轴向运动方向相反的双螺旋流结构，原煤以零速包络面为分离界面进行分选，实现入料中轻重产物的分离。根据传统旋流器的结构形式及分选机理，一台旋流器只能分选出不同密度级的两种产品。市场上常见的三产品或者四产品旋流器均以两台或三台旋流器根据工艺及产品需求以串联的方式所构成。这种传统的旋流器存在如下弊端：(1)分离密度明显高于入料密度，不易于实现低密度分选，且操控难度大，分选效率低；(2)两向双螺旋流动结构导致介质的过度分离，零速包络面物料涌动现象严重，分选精度及效率降低；(3)依次分选出多密度级产品的旋流器工艺布置形式复杂，操控难度大，因每级旋流器的工艺技术参数的不确定性导致串联后的设备分选精度及效率并不能达到单台旋流器所能达到的理想值，无法实现对分选矿物的精准分选。

随着煤炭开采深度的增加以及机械化采煤技术的高速发展，原煤内灰显著增加，矸石量加大，原煤可选性越来越差，利用传统重介质旋流器产出超低灰精煤时，会出现高灰精煤损失到中煤，造成精煤资源的极大浪费，这是当前传统三产品重介质旋流器强制产出超低灰精煤时无法避免的问题。

因此，目前急需一种多产品洗选设备，以实现煤炭的低密度分选，满足难选、极难选煤高低灰精煤的分选需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，以实现煤炭的低密度分选，满足难选、极难选煤高低灰精煤的分选需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，构成中包括导流筒、原煤入料管、介质输送管和多通道出料装置，所述导流筒的顶端中部安装原煤入料管，所述介质输送管的轴线与导流筒的轴线垂直，介质输送管的出料端与导流筒顶端侧部的切向介质入口连接，所述多通道出料装置包括多个设置在导流筒底端且与导流筒同轴的套筒，它们的直径各不相同，直径最大的套筒与导流筒对接，每个套筒的底端均设有排料端口。

上述可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，直径最小的套筒底端排料端口的轴线可以与套筒的轴线重合，亦可以与套筒的轴线垂直，其余排料端口的轴线均与套筒的轴线垂直，与套筒轴线垂直的排料端口接于对应套筒的切向出料口上。

上述可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，所述多通道出料装置的每个排料端口均与背压装置相连。

上述可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，所述介质输送管的出料端横截面为长方形或正方形，其当量直径D_i与导流筒直径D的关系为：D_i/D＝0.1～0.4。

上述可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，所述介质输送管至少设置一个，其形状可以为渐开线形，弧线形，螺旋线形。

上述可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，所述导流筒的长度L与导流筒直径D的关系为：L/D＝0.5～8。

上述可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，所述套筒为圆管形或变径圆管形，多个套筒的顶端和底端呈阶梯状布置。

上述可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，所述多通道出料装置的套筒至少设置3个。

上述可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，除直径最大和直径最小的套筒以外，其余各套筒所连接的排料端口可以通过对应背压装置与原煤入料管连接。

本发明设置了多通道出料装置并利用单一密度介质悬浮液依次分选出多密度级产品，该分离器实现了煤炭的低密度分选，避免了传统旋流器为满足低灰精煤的分选而损失高灰精煤的弊端，提高了精煤产率，能够满足难选、极难选煤高低灰精煤的分选需求。此外本分离器还具有系统建设投资小，运行成本低，流程简单，运行可靠，易于操控，分选精度高等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1和图2是本发明的两种结构示意图。

图3是图1的剖视图；

图4是图2的剖视图；

图5是中间产品作为第二类终端产品分选示意图；

图6是实施例的分配曲线图。

图中标记如下：1、介质输送管，2、原煤入料管，3、导流筒，4、多通道出料装置，4-1、套筒，4-2、排料端口，5、背压装置。

具体实施方式

本发明提供了一种可以单一密度工作介质依次分选出多密度级产品的筒型旋流分离器，以适应并满足不同分选密度的分选需求，实现不同比重矿物的精准分选，该分离器尤其适用于煤炭的低密度分选，可实现高、低灰分精煤的依次分选，具有结构、工艺流程简单，易于操控，高效及高可靠性的特性。

图1和图2分别代表两种不同形式轻产物排料端口的旋流分离器。旋流分离器主要包括介质输送管1、原煤入料管2、导流筒3和多通道出料装置4，其中，多通道出料装置4包括套筒4-1和排料端口4-2。

介质输送管1出料端轴线与导流筒3轴线垂直；介质输送管1出料端与导流筒3顶端一侧的切向介质入口连接；原煤入料管2位于导流筒3顶端，其出料端轴线与导流筒3轴线重合；导流筒3为圆柱筒体结构，其底端(出料端)与多通道出料装置4的顶端相连接，且导流筒3轴线与多通道出料装置4主体轴线重合；多通道出料装置4底端设有不同密度级产品的排料端口4-2。

介质输送管1至少设置一个，其形式可以为渐开线形，弧线形，螺旋线形。各种形式介质输送管1均保证出料端轴线与导流筒3轴线呈90°夹角的异面直线，介质输送管1出料端与导流筒3侧壁相切，保证矿浆沿切线方向进入导流筒体3。

本发明的一个实施例中，介质输送管1数量为一个，其形式为渐开线形。

介质输送管1出料端横截面为长方形或正方形，其当量直径D_i与导流筒直径D的关系为：D_i/D＝0.1～0.4。

本发明的一个实施例中，介质输送管1横截面为长方形，其当量直径D_i与导流筒2直径D的关系为：D_i/D＝0.2。

原煤入料管2出料端轴线与导流筒3轴线重合，其直径大小与分离器的处理能力有关。

本发明的一个实施例中，原煤入料管2的直径为65mm。

图中显示导流筒3为圆柱筒体结构，导流筒3长度L与导流筒直径D的关系为：L/D＝0.5～8。

本发明的一个实施例中，导流筒2长度L与导流筒直径D的关系为：L/D＝2.84。

图中显示多通道出料装置4包括多个与导流筒2同轴的套筒4-1和多个排料端口4-2，排料端口4-2的轴线与套筒4-1的轴线垂直或重合，每个套筒4-1与对应的排料端口4-2相连通，作为分选出不同密度级产品的出口通道。套筒4-1和排料端口4-2的数量依据所需求分选产品的数量而定。

本发明的一个实施例中，需要分选产品的数量N＝5，则多通道出料装置4包括5个与导流筒轴线重合的套筒4-1和5个排料端口4-2。

图中显示与导流筒3同轴的套筒4-1，其结构形式为圆管形或变径圆管形(渐缩圆管形或渐扩圆管形)，多个套筒4-1的顶端和底端呈阶梯状布置(即在径向方向上，多个套筒4-1的顶端逐渐增高或降低，多个套筒4-1的底端逐渐增高或降低)。

图中显示多个排料端口4-2中，直径最小的套筒底端排料端口的轴线可以与套筒的轴线重合，亦可以与套筒的轴线垂直，其余排料端口的轴线均与套筒的轴线垂直并与套筒的切向出料口连接，保证物料切向流出。

本发明的一个实施例中，直径最小的套筒底端排料端口4-2与对应套筒同轴连接，其余4个排料端口与对应套筒的切向出料口连接。

图5是中间产品作为第二类终端产品分选示意图。

图中显示应用本发明分选物料时，多通道出料装置4的排料端口4-1均与背压装置5相连，并通过背压装置5排出分选出的目标产品。

本发明的工作过程如下：

1.配制具有所需介质密度的重介质悬浮液；

2.将上述重介质悬浮液在一定的压力下从介质输送管1给入筒型旋流分离器，使筒型旋流分离器内部形成具有不同梯度密度场的旋转流，并通过相应部分的排料端口4-2流经背压装置5排出；

3.在一定压力下调控背压装置5，改变排料端口4-2的流量分配比率使之与旋流分离器结构尺寸相匹配，通过压力调整改变旋转流密度场的分布情况，调控至轻产物排料端口流出液流的介质密度等于所需的分离密度；

4.将待选矿粒沿原煤入料管2无压均匀给入，与导流筒3内重介质悬浮液充分混合，形成混合物的旋转流。

5.旋流分离器内部形成的混合物被多通道排料装置4中的套筒4-1分离成多个密度级产品，多种产品沿对应的排料端口4-2经背压装置5排出，依次分选出低灰精煤、高灰精煤、中间产品、矸石。

在本发明运行过程中，调整入料压力以改变混合物进入分离器的入料速度或者调整背压装置5改变多通道排料端口4-2的流量分配比率，直到轻产物排料端口流出液流的介质密度等于所需的分离密度时，运行工况为最佳。本发明轻产物排料端口液流的介质密度等于分离器的分选密度，实现了对分选密度的直接监测，一旦分离器的分选密度偏离设定值，可及时采取纠正措施予以调整，提高了分选效率和精度，有效避免了资源的浪费。

实施案例中采用本发明分选0.5-3mm粒级原煤。分离器直径为Φ200mm，给煤量7.5t/h，介质入料流速为7.4m/s，合介密度1.46RD，监测轻产物排料端口液流介质密度近似等于分选密度，两者密度差值在±0.01RD的测量误差内，且分选密度低于入料介质密度。从分配曲线(图6)中计算得出分选精度Ep＝0.04，具有较高的分选精度。新型分离器依次分选出灰分8.02％的低灰精煤和15.42％的高灰精煤，最大限度的提高了精煤产品回收率，实现煤炭的精准分选，避免了资源的浪费。

本发明的特点：

1.本发明的轻产物排料端口液流介质密度等于分选密度，实现了旋流分离器分选密度的直接监测，一旦分选密度出现偏离，可快速采取相应的纠正措施，提高效率。

2.有效避免了传统旋流器反向涡流所引起的介质过度分离现象，最大限度地杜绝了临近分选密度物料过度循环而导致的“涌动”现象的发生，提高了旋流器分选效率和精度；

3.适用于更低分选密度需求物料的分选，实现分选密度低于入料介质密度；实现利用单一密度的介质悬浮液依次分选出多密度级产品，尤其适用于难选、极难选煤高低灰精煤分选，有效避免了传统旋流器为满足低灰精煤的分选而损失高灰精煤的弊端，实现煤炭的精准分选，最大限度的提高了精煤产率，避免了资源的浪费，同时系统建设投资小，运行成本低，流程简单，操控简单，精度高，可靠性高。

综上所述，本发明具有结构新颖，创新性强，流程简单，调控方便，建设投资及运行维护费用低，分选精度高、可靠性高等优点，其技术性能能够满足当前难选、极难选煤低灰精煤的分选需求，可最大限度地提高精煤产率，避免资源的浪费。

Claims (9)

1.一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，其特征是，构成中包括导流筒(3)、原煤入料管(2)、介质输送管(1)和多通道出料装置(4)，所述导流筒(3)的顶端中部安装原煤入料管(2)，所述介质输送管(1)的轴线与导流筒(3)的轴线垂直，介质输送管(1)的出料端与导流筒(3)顶端侧部的切向介质入口连接，所述多通道出料装置(4)包括多个设置在导流筒(3)底端且与导流筒(3)同轴的套筒(4-1)，它们的直径各不相同，直径最大的套筒与导流筒(3)对接，每个套筒(4-1)的底端均设有排料端口(4-2)。

2.根据权利要求1所述的一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，其特征是，直径最小的套筒(4-1)底端排料端口(4-2)的轴线可以与套筒(4-1)的轴线重合，亦可以与套筒(4-1)的轴线垂直，其余排料端口(4-2)的轴线均与套筒(4-1)的轴线垂直，与套筒(4-1)轴线垂直的排料端口(4-2)接于对应套筒(4-1)的切向出料口上。

3.根据权利要求1或2所述的一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，其特征是，所述多通道出料装置(4)的每个排料端口(4-2)均与背压装置(5)相连。

4.根据权利要求3所述的一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，其特征是，所述介质输送管(1)的出料端横截面为长方形或正方形，其当量直径D_i与导流筒直径D的关系为：D_i/D＝0.1～0。

5.根据权利要求4所述的一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，其特征是，所述介质输送管(1)至少设置一个，其形状可以为渐开线形，弧线形，螺旋线形。

6.根据权利要求5所述的一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，其特征是，所述导流筒(3)的长度L与导流筒直径D的关系为：L/D＝0.5～8。

7.根据权利要求6所述的一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，其特征是，所述套筒(4-1)为圆管形或变径圆管形，多个套筒(4-1)的顶端和底端呈阶梯状布置。

8.根据权利要求7所述的一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，其特征是，所述多通道出料装置(4)的套筒(4-1)至少设置3个。

9.根据权利要求8所述的一种可实现煤炭精准分选的多产品筒型旋流分离器，其特征是，除直径最大和直径最小的套筒(4-1)以外，其余各套筒(4-1)所连接的排料端口(4-2)可以通过对应背压装置(5)与原煤入料管(2)连接。

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