它，借助特殊的锥角结构实现粗煤泥分选

三锥水介旋流器是一种新型的粗煤泥分选设备，在重力和离心力的复合物理力场中，借助高强度螺旋流对入料按密度进行分选。该设备已在选煤厂得到应用，并取得良好的分选效果。

1、三锥水介旋流器的结构

三锥水介旋流器是一种水介分选设备，分选时不需要添加其他重介质。水介旋流器内部结构如下图所示。三锥角水介质旋流器主要由溢流管、入料管、筒体、锥体和底流口组成。其中锥体分为三段，每段设定不同的锥角及锥面长度，由第一段到第三段锥角逐渐减小;溢流管直径与旋流器筒体直径之比偏大，溢流管下端与底流口的距离较小。

影响三锥水介旋流器分选效果的因素有入料压力、入料质量浓度以及小于0.075mm的入料颗粒的含量、溢流管插入深度和各圆锥段的长度、锥角大小等。

2、三锥水介旋流器的分选原理

2.1颗粒的运动特点

颗粒由入料口进入旋流器内部后存在切向、轴向和径向三个方向的速度，见下图。

其中径向速度对颗粒在旋流器内部的分离过程至关重要。颗粒的径向速度与颗粒密度、粒度所处的径向位置，颗粒的切向角速度以及颗粒轴向位置等因素相关。粒度和密度越小的颗粒，其沉降末速越小，当其向轴心方向运动时，由于其回转半径的减小，导致它指向轴心的速度不断增大，最后由溢流排出。对于密度和粒度较大的颗粒，其沉降末速较大，更易于沿远离轴心的方向运动，进入外螺旋流中，最后由底流排出。如果某个颗粒的径向速度为零，意味着该颗粒进入底流或溢流由其与轴向零速度络合面的相对位置决定。当颗粒径向速度为零时，密度和粒度较大的颗粒，也有可能位于旋转半径较小的位置上，而密度和粒度较小的颗粒有可能会在旋转半径较大的位置上。要实现对不同颗粒的有效分选就需要打破这种不利的分布，使“错误位置”上的颗粒得到二次分选，三锥水介旋流器正是借助于其特殊的锥角结构来实现这一目的。

2.2旋转流分选特点

三锥水介旋流器的内部流态为强旋转湍流，可分为向上的内螺旋流和向下的外螺旋流。外螺旋流由上到下旋转运动过程中，其内层可以在溢流管底端到底流口之间的任意轴向位置上转化为内螺旋流。由于三锥水介旋流器中溢流管下端和底流口的距离较小，因此，三锥水介旋流器内外螺旋流的内层转化为内螺旋流主要是在筒体和第一段锥体连接的附近位置，即主分选区。

在离心力的作用下，外螺旋流携带的粗大沉重的颗粒被甩到外螺旋流的外层，轻小的颗粒则分布在外螺旋流的内层，在外螺旋流到达第一段锥体时，由于第一段锥角较大，外层的粗大沉重的颗粒向下的轴向速度急剧减小，导致外层粗大沉重的颗粒在第一段圆锥部分聚集而产生较致密的底层，外层轻小颗粒不能进人到内层，一部分进入到内螺旋流最后由溢流排出，剩下的内层小颗粒随较致密的底层进入到第二锥。第二锥的锥角和半径减小，外螺旋流切向速度增大，底层进入到第二锥下落的同时受到强烈的切向速度的冲击而床层松散，这时产生析离作用，底层中大粒低密度的颗粒会透过松散的床层进入到内螺旋流，而细粒高密度的颗粒如黄铁矿颗粒、矸石颗粒等则会通过床层进入到外螺旋流的底层。进入第三段锥体后，由于其锥角很小，外螺旋流中的颗粒被进一步分级，较轻的细颗粒随上升的水流由溢流排出。

2.3技术特点

(1)锥体设计独特。通过选用不同的锥角、锥面长度组合即可实现不同粗煤泥的分选，且可通过改变溢流管插入深度来调节溢流灰分。

(2)结构简单，设计紧凑，适应性强，占用空间小，稳定可靠，分选精度较高，可有效实现粗煤泥的高效分选。

(3)无需复杂的重介质系统，使用寿命较长，本身没有动力消耗，设备运行成本低，且维护费用少，节省投资成本。

3、应用

应用一：三锥角水介质旋流器在跳汰工艺中的应用

针对华恒选煤厂出现的粗精煤泥灰分高且波动大，影响精煤质量的问题，采用三锥角水介质旋流器对粗煤泥分选系统进行了改造，从而使粗煤泥得到有效分选，使粗精煤灰分由10.26%降至7.25%，最终精煤产率提高了4.85个百分点，提高了企业的经济效益。三锥角水介质旋流器结构简单，配套工艺简捷，改造费用低廉，使用效果良好，为新建选煤厂粗煤泥分选系统建设与老厂粗煤泥系统改造提供了一条切实可行的技术途径，在粗煤泥分选领域具有良好的应用前景。

应用二：三锥水介分选旋流器在粗煤泥分选中的应用

论文介绍了山东科技大学研发的三锥水介分选旋流器，对其进行实验室实验并对实验效果进行分析。结果表明：三锥水介分选旋流器对+0.2mm的煤泥有良好的分选效果，其不完善度I=0.088，证明是一种高效的粗煤泥分选设备，有着广阔的应用前景。

应用三：三锥角水介质旋流器应用效果分析

针对方山选煤厂粗煤泥含量高，重介质旋流器分选精度低，介耗高的问题，采用三锥角水介质旋流器代替FJ710×3水力分级旋流器对粗煤泥进行分选。生产实践表明，不仅使该厂原煤入选量增加，精煤产率提高，而且使吨煤介耗下降。粗煤泥分选工艺改造后，该厂原煤入选量提高100～150t/h，吨煤介耗量从3.50kg/t降至1.50kg/t，精煤产率提高0.25个百分点，上述三项每年总计可创收约1485万元，而整个改造项目投资仅需235万元，经济效益十分显著。

应用四：三锥角水介旋流器用于粗中煤泥分选的研究

针对孙村选煤厂粗中煤泥里＞0.18mm粒级产率达到61.86%，累计灰分为26.15%，含有大量精煤的实际情况，该厂通过采用三锥角水介旋流器对粗中煤泥进行分选，不仅完善了分选工艺，并且解决了孙村选煤厂生产实际问题，提高了经济效益。改造完成后，选煤厂精煤产率提高了0.51个百分点，每年可增加销售收入346.5万元。

（编辑：六六）

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