重介质分选技术因具有分选精度高、对原煤适应性强、易于实现自动控制等优点而在选煤工业中得到广泛的应用，据不完全统计，近几年，在新建选煤厂和老厂技术改造中约80%采用重介质选煤技术。尤其是随着大直径重介质旋流器分选技术及工艺的成熟，重介质旋流器选煤已成为首选的粒煤分选技术。目前，在我国选煤工业中普遍采用的重介质旋流器分选工艺主要有：三产品重介质旋流器分选工艺(有压和无压、脱泥和不脱泥)和两段两产品重介质旋流器分选工艺。

三产品重介质旋流器的分选效果已引起业界的极大关注，并在生产实践中对三产品重介质旋流器的分选效果及有效分选下限进行了大量的试验研究。三产品重介质旋流器实现了以一套低密度重介质悬浮液同时生产三产品的目标，具有占用空间少、系统简单、选煤厂运营成本低的优点。但由于第二段的高密度介质是由第一段旋流器浓缩形成的，导致第二段的介质密度无法实现精确调控。

随着我国煤炭资源质量越来越差，入选原煤灰分不断增加，含矸率不断提高，能够实现第一段排矸的两段两产品重介质旋流器日益受到关注。两段两产品重介质旋流器配备有低、高两套重介悬浮液系统，各段的悬浮液密度可进行精确调控，缺点是比三产品重介质旋流器系统多了一套重介质系统，工艺流程复杂，投资及管理成本增加。于瑞介绍了无压三产品重介质旋流器和两段两产品在五沟洗煤厂和钱营孜选煤厂的应用情况；刘亮以泰安选煤厂为例，对两段两产品重介质旋流器和三产品重介质旋流器进行了定性地分析；路文水结合金阳选煤厂主选方案的确定过程，阐述了选择两段两产品重介质旋流器工艺的理由。但遗憾的是上述研究工作都没有提供三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器分选效果的量化评价指标。

综上可见：

(1)关于无压三产品重介质旋流器的分选指标已得到了极大的关注，并进行了大量的评价工作。

(2)关于两段两产品重介质旋流器分选效果的评价报道较少，更缺少量化的分选效果指标。

(3)关于三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器分选效果的对比研究尚缺乏。

尽管从理论上讲，重介质旋流器分选效果与入选原煤的可选性无关，但是与入选原煤的粒度构成有很大的关系。因此，即使用相同结构参数的旋流器采用相同的操作参数对不同的原煤进行分选，其分选效果在理论上也是不同的。只有分别采用三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器对同一种入选原煤进行分选，其分选效果的对比才更具有科学性。公乌素选煤厂同时采用三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器分选同一种煤，这为比较两种旋流器对同一种入选原煤的分选效果提供了基础和可能。研究以公乌素选煤厂的三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器为对象，通过筛分、浮沉试验，系统地比较了入料中各粒级煤在两种旋流器的分选效果，以期对两种旋流器的分选效果有一个量化的、科学的理解和认识。

 1、分选工艺简介

公乌素选煤厂由老厂和新厂两部分构成，其中老厂的入选能力为0.8Mt/a，新厂的入选能力为1.8Mt/a。公乌素选煤厂老厂采用的是三产品重介质旋流器+细煤泥浮选流程；新厂采用的是两段两产品重介质旋流器+粗煤泥干扰床+细煤泥浮选流程。新老两厂入选原煤由同一条原煤带式输送机供料，保证了老厂三产品重介质旋流器和新厂两段两产品重介质旋流器的入料性质完全相同。

公乌素选煤厂三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器的相关参数见表1。

2、试验方案

试验采用的研究方案如图1所示，对三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器的分选效果及其分选下限进行评价。

2.1试验煤样的采取

三产品重介质旋流器(老厂)和两段两产品重介质旋流器(新厂)的采样方案分别见表2和表3。

2.2试验方法

(1)筛分试验。筛分试验按GB/T477—2008《煤炭筛分试验方法》进行，通过筛分试验得到公乌素选煤厂两种旋流器的入料、精煤、中煤及矸石的粒度组成，筛分粒度分别为25、13、6、3、1、0.5mm。

(2)浮沉试验。浮沉试验按GB/T478—2008《煤炭浮沉试验方法》进行，选取1.30、1.40、1.50、1.60、1.80g/cm3等密度对各粒级煤进行浮沉试验，最终确定入料、精煤、中煤及矸石中＞0.5mm各粒级的浮沉组成。

2.3分选效果评定指标

(1)分选效果的评定。评定重选设备分选效果的指标通常包括可能偏差Ep、不完善度I、数量效率η和错配物总量。对于以重介质悬浮液为分选介质的分选设备，一般以可能偏差Ep来评定其分选效果。

(2)分选下限的测定。分选下限是评价分选效果的一个重要参数。我国煤用重选设备分选下限评定方法主要有三种：精煤小筛分法、精煤小筛分累计法和分配曲线评定法。精煤小筛分法和精煤小筛分累计法一般用于粗略估计分选下限，分选下限的精确评定通常采用的是分配曲线评定法。MT/T811—1999《关于煤用重选设备分选下限的评定方法》认为：＜0.5mm某一粒级的可能偏差≤0.1g/cm3，以最小粒级的粒度下限作为设备的分选下限。

3、结果与讨论

将公乌素三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器的入选原煤、精、中、矸试样分别进行筛分、浮沉试验，并计算确定各粒级的分选效果(Ep值)，结果见表4。

从表4中可得：

(1)两种旋流器一段和二段的可能偏差均随着粒级的减小逐渐增大，粒度越小，其分选效果越差。

(2)三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器二段的分选效果都要差于一段的分选效果。

(3)三产品重介质旋流器一段的可能偏差基本上均小于两段两产品重介质旋流器一段(图2)；三产品重介质旋流器二段的可能偏差基本上都大于两段两产品重介质旋流器二段(图3)，说明三产品重介质旋流器一段分选效果优于两段两产品重介质旋流器一段；三产品重介质旋流器二段分选效果略差于两段两产品重介质旋流器二段。究其原因，三产品重介质旋流器一段的入料压力(入料泵扬程为45m)高于两段两产品重介质旋流器一段入料压力(入料泵扬程为31m)，因而各粒级煤在三产品重介质旋流器一段受到的离心强度高于两段两产品重介质旋流器一段的离心强度；但三产品重介质旋流器二段的入料压力是一段的余压，可能低于两段两产品重介质旋流器二段的入料压力(入料泵扬程为31m)，导致三产品重介质旋流器二段的分选效果略差于两段两产品重介质旋流器二段的分选效果。总体上看，两者的分选效果差距不大。

(4)公乌素三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器对0.5～0.30mm细粒级的分选可能偏差分别为0.085g/cm3和0.097g/cm3，根据MT/T811—1999《关于煤用重选设备分选下限的评定方法》，重介质旋流器的可能偏差＜0.1g/cm3时，可以认为是有效分选；三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器对0.3～0.15mm细粒级的分选可能偏差分别为0.100g/cm3和0.106g/cm3，三产品重介质旋流器的有效分选下限为0.15mm，两段两产品重介质旋流器分选下限为0.3mm，但接近于0.15mm。

(5)两个系统的其它指标对比见表5。

4、结论

公乌素选煤厂同时采用三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器分选同一种煤，通过对两种旋流器分选各粒级煤的效果评价，得到如下结论：

(1)三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器对各粒级煤的分选效果相当且都较好。

(2)三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器一段对50～25、25～13mm粒级煤的分选可能偏差Ep在0.01～0.12g/cm3之间；对13～6、6～3mm粒级煤的分选可能偏差Ep在0.04～0.06g/cm3之间；对3～1、1～0.5mm粒级煤的分选可能偏差Ep在0.06～0.09g/cm3之间。

(3)公乌素老厂三产品重介质旋流器分选下限为0.15mm，两段两产品重介质旋流器分选下限为0.3mm，但接近于0.15mm。

(4)三产品重介质旋流器一段分选效果优于两段两产品重介质旋流器一段；三产品重介旋流器二段分选效果略差于两段两产品重介质旋流器二段。

由于我国采用三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器同时分选同一种原煤的选煤厂甚少，此次研究仅对YTMC900/700三产品重介质旋流器和2NZX900两段两产品重介质旋流器的分选效果进行了评价，后续还应对具备条件的大直径三产品重介质旋流器和两段两产品重介质旋流器的分选效果进行评价。

◎作者简介：刘文礼(1965—)，男，山东莱阳人，教授，博士生导师，从事洁净煤技术的研究的工作。

◎引用格式：刘文礼，曹育洵.三产品重介质旋流器与两段两产品重介质旋流器分选效果对比研究［J］.选煤技术，2019(1)：87－91.