一种新型干法分选设备的研究

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毉

一种新型干法分选设备的研究

梁世红，曾

鸣，李凌月，魏汝晖，王向浩，朱学帅，韦鲁滨

（中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京100083）

摘

要：分析了当前空气重介质流化床分选技术存在的问题，设计了一种新型干法分选设

备，介绍了新设备的分选原理及创新之处，模拟分选煤实验取得了良好效果，为开发新型干法

分选设备和实现工业化提供了可靠依据。

关键词：干法选煤；空气重介质流化床；振动排料；研究

中图分类号：TD455文献标识码：A 文章编号：1005-8397（2011）04-0015-03基金项目：国家自然科学基金资助项目（50774087）；863国家高技术研究发展计划项目（2007AA05Z315）

收稿日期：2011-04-28作者简介：梁世红（1985—），男，山西怀仁人，中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院2008级矿物加工工程专业在读硕士研究生，研究方向：矿物加工理论、工艺与设备。

我国大部分煤炭资源分布在西北缺水地区，相当数量的年轻煤种遇水易泥化，在严寒地区冬季易冻结，贮运困难，难以采用常规的湿法选煤工艺。西部大开发是我国的一项重要发展战略，西部地区丰富的矿产资源需要合理开发、洁净利用，以实现可持续发展。研究开发干法选煤工艺技术有利于我国煤炭工业的战略西移，促进洁净

煤事业的全面发展［1］

。

空气重介质流化床干法选煤是将气固流态化技

术应用于选煤的一种新的高效分选技术［2］

。新型空气重介质流化床分选设备的研究为开发新型干法分选设备和实现工业化提供了可靠的依据。与普通空气重介质流化床相比，该设备将振动能量引入了流化床，强化了气固之间的接触，改善了床层的流化效果，使床层密度均匀稳定。更重要的是省去了刮板装置，利用加入振动的反倾角工作面排出重产物，解决了气体分布板易损坏等缺点。1

空气重介质流化床干法选煤技术

我国空气重介质流化床干法选煤技术的研发

经过了模型试验、小试、中试，1988年底建成了5 10t /h 空气重介质流化床干法选煤半工业试验厂，并于1989年通过国家通配煤矿总公司技术发展局组织的专家技术鉴定。1994年6月，处理量为50t /h 的空气重介质流化床干法选煤厂通过国家技术鉴定和工程验收，其可能偏差E p 值

为0.05 0.07［3］

。

空气重介质流化床分选原理是以具有一定粒级的磁铁矿粉（或其他特定的固体颗粒）作为固相加重质，当通入空气使加重质颗粒完全流化后，床层静压力沿床高的分布与静止流体相似，形成密度均匀稳定的气固两相流化床，入选煤炭进入流化床后根据阿基米德定律按床层密度分层，轻者上浮，重者下沉，实现精煤与尾煤的有效分离。悬浮体的密度与分选密度基本相等，属干法重介质分选。实践证明，空气重介质流化床干法分选技术具有分选精度高、投资省、无环境污染、分选密度范围宽、处理量大的优点，理论上是最佳的干法分选方法。

目前空气重介质流化床分选机还存在以下缺点：重产物采用刮板输送，刮板运行阻力大，造成刮板弯曲，甚至引起断链；刮板与工作面间的挤压使某些颗粒堵塞气体分布板，造成气体分布板布风不均匀、不稳定，长期运行可靠性差，影响正常生产

［4］

。

1No.4，2011

煤炭加工与综合利用

COAL PROCESSING ＆COMPREHENSIVE UTILIZATION

新型干法分选机的技术创新

为了解决空气重介质流化床干法选煤技术存在的问题，结合振动流化床的优点与振动工作面物料输送的特点，中国矿业大学科研人员设计了一种新型空气重介质流化床干法分选机。该设备利用振动输送代替刮板输送解决了气体分布器局部堵塞的问题。分选机的纵向长度即为分选区域的长度，从而有效提高了机内分选面积的利用率，实现了分选机的大型化；轻重产物的交错输送方式与床层均匀稳定流化的协调，有助于改善流化床的流化和分选特性，有效提高了生产效率和单位面积处理能力，还可以减少重介质的循环量。新型干法分选机主体部分示意图如图1所示。该设备的技术特点如下

：

图1

新型干法分选系统示意

（1）采用振动方式排出重产物，省去了刮板，解决了因使用刮板造成气体分布板易堵塞等问题；

（2）激振器与气体分布板有一定安装倾角，产生的振动一方面用来排出重产物，另一方面有效抑制和消除流化床中的气泡，改善空气重介质流化床的流化状态；

（3）整个流化床分为分选区和排矸区，其风室独立，易于调节，通过调整排矸区的风量，来控制重介质和重产物的排出速度；

（4）采用反倾角床体设计，可使重介质流回分选区，在分选过程中使产品带介量减少，从而降低重介质的循环量，节省成本；

（5）轻产物并非完全靠流化床的溢流作用排出，而是采用拨料轮以一定提升高度排出，提高了溢流排出速度，同时也减小了产品带介量；

（6）分选后的轻重产物交错运行，提高了设备的生产效率和单位面积处理量。

新型干法分选机工作原理

经筛分后的块状物料与重介质分别加入分选机中，来自风包的有压气体经底部空气室通过气体分布器和激振器带动床体振动，使加重质均匀流化，在一定工艺条件下形成具有一定密度的比较稳定的气—固悬浮体。物料在流化床中分层，轻者上浮，重者下沉，分层后的床层底部高密度矸石在底板摩擦力和振动产生的惯性力作用下沿分选机纵向运动，经矸石排料口排出；床层上部的低密度物料受到流化的重介质作用悬浮在流化床的上部，由于振动能量随着床高的增加而衰减，浮物得不到底板赋予的振动惯性力作用而沿分选机横向运动，在拨料轮的作用下经精煤排料口排出，实现连续分选。4

重介质分选实验

实验用粒度为50 25mm 的块煤，其浮沉实验结果如表1所示。

实验时，将重介质通过电磁振动给料机给入流化床分选槽中，然后通入空气，并将气体流量调到设定值，打开激振器，待床层充分流化并达到稳定状态时，即可通入物料进行分选试验。加重质和物料不断给入并混合，分选后的尾煤在底板摩擦力与惯性力的作用下沿分选机纵向运动，经尾煤排料口排出；精煤受到流化的重介质作用悬浮在流化床上部，在拨料轮的作用下经精煤排料口排出，从而实现轻重物料的分离。对分选出的尾煤作浮沉实验，画出累计沉物分配曲线，计算E p 值，以评价分选效果。实验结果如图2所示

。

图2分选产品分配曲线

由图2可知，新型空气重介质流化床分选机

的分选密度为1.67g /cm 3

，可能偏差值E p 为

0.055g /cm 3，分选效果良好。

61煤炭加工与综合利用

2011年第4期

选煤厂主输煤系统常用耐磨衬板的选择

王盟，于冰

（山东博润工业技术有限公司，山东淄博255000）

摘要：介绍了高铬铸铁、铸石、超高分子量聚乙烯、氧化铝陶瓷、耐磨硬堆焊板5种耐磨衬板材料的特性，经对比分析几种材料的耐磨性、抗冲击性、价格等因素，确定耐磨硬堆焊板性价比较高，更适于用作选煤厂主输煤系统的耐磨衬板。

关键词：选煤厂；输煤系统；耐磨衬板；耐磨硬堆焊板；性价比

中图分类号：TB37文献标识码：A文章编号：1005-8397（2011）04-0017-03

在选煤厂主输煤系统中，每天的输送量高达数万吨至数十万吨。在输送、贮存过程中，为了解决设备、管道、溜槽、料仓等的磨损问题，通常采用的耐磨衬板有铸石、高铬铸铁、氧化铝陶瓷、超高分子量聚乙烯等。由于选煤厂洗选出的精煤、中煤、矸石等物料的莫氏硬度为4 7，对收稿日期：2010-12-20

作者简介：王盟（1983—），男，山东省临沂人，2007年毕业于山东建筑大学材料成型及控制专业，工学学士，山东博润工业技术有限公司设计研发中心工程师，电话：0533－3818667。设备、溜槽、料仓壁的内衬磨损严重，增加了大量的检修工作，同时给安全生产带来了很大的隐患。矸石的密度大、硬度大，对溜槽的磨损最严重，如宝泰隆选煤厂矸石溜槽采用12mm厚的锰钢板内衬，仅使用几个月溜槽底部就磨穿了。在大中型选煤厂主输煤系统中采用12mm锰钢板内衬，也仅仅使用了3 5个月就被磨穿。因此，提高设备衬板的耐磨性和耐冲击性十分重要，选择适应不同工况的衬板材料可使物料输送顺畅，经久耐用，是实现安全、高效生产的重要保障

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。

表150 25mm入料浮沉实验结果

密度级/g·cm－3

本级

产率/%

灰分/%

浮物累计

产率/%灰分/%

沉物累计

产率/%灰分/%

分选密度+0.1含量

密度级/g·cm－3产率/%

＜1.3010.638.8410.638.84100.0037.51 1.3020.82 1.30 1.4010.1810.9620.829.8889.3740.93 1.4022.58 1.40 1.5012.4015.9833.2112.1579.1844.78 1.5024.45 1.50 1.6012.0624.0145.2715.3166.7950.13 1.6020.96 1.60 1.708.9028.4554.1717.4754.7355.88 1.7020.62 1.70 1.8011.7242.2365.8921.8845.8361.21 1.8019.49 1.80 2.0015.5361.2381.4229.3834.1167.73 1.9015.53

＞2.0018.5873.16100.0037.5118.5873.16

5总结

针对目前空气重介质流化床干法选煤存在的优缺点，结合振动流化床和物料运动的特点，设计了一种新型空气重介质流化床分选机。实验室分选实验结果表明，可能偏差E

值为0.055g/ cm3，分选效果良好，为实现工业化生产打下了坚实的基础，为干法选煤开创了一个新的研究方向。参考文献

［1］陈清如，骆振福．干法选煤评述［J］．选煤技术，2003（6）：34－40．

［2］Qingru Chen，Lubin Wei.Development of coal dry benefic－iation with air－dense medium fluidized bed in china［J］．

China Particuology，2005，3（1－2）：42．

［3］骆振福，刑洪波，何京敏．干法选煤技术应用及研究的新进展［J］．中国煤炭，1996（1）：43－45．

［4］熊建军，等．影响空气重介质流化床干法选煤分选效果的因素探讨［J］．选煤技术，2003（6）：99－102．

No.4，2011煤炭加工与综合利用COAL PROCESSING＆COMPREHENSIVE UTILIZATION

●ENGLISH ABSTRACT●ENGLISH ABSTRACT●

Present status in China of coal preparation

industry＆consideration on its development

in the Twelfth Five-Year Plan

MA Jian

（China Coal Processing＆Utilization，

Beijing100713，China）

Abstract：In the period of the Eleventh Five-Year Plan，raw coal to be cleaned was speedily increased and cleaning technology and equipment were speedily developed，but prob-lems did exist as relatively low ratio of raw coal to be cleaned，inbalanced development of cleaning technology and manage-ment；in pace with the increase of coal production and con-sumption in large extent and more and more pressure from en-vironmental requirement，in the period of the Twelfth Five-Year Plan，target should be the construction of large-scale modernized coal preparation plants with high quality and high efficiency，structure of coal products be optimized，so to pro-mote changing the mode of growth in Chinese coal economy．Keywords：coal；coal preparation；status；quantity of coal to be cleaned；consideration

Development＆application of FJC44jet-aerated

flotation machine for coal

ZHAO Shu-yan et al．

（Tangshan Guohua Int＇l Sc．＆Tech．Co．

Ltd．，Tangshan，Hebei063020，China）

Abstract：Introduced is the FJC44jet aerated machine for coal flotation，being the largest unit capacity in China，regarding is structure，working principle and special features such as large quantity of micro-bubbles evolved and high bub-ble mineralization；renovated was the structure of cell body and jet aeration-mixing component，and optimized was its technical parameters；its application denoted that the energy consumption is the lowest in present，and the separation indi-ces are satisfactory．

Keywords：large-scale jet-aerated flotation machine；bubble mineralization；structure；technical parameter；energy saving An approach to the technical design of slime-

water system at Yushujing Coal Preparation Plant

HAO Jing-shan et al．

（Shanxi John Finlay Huaneng design Co．Ltd．

Beijing filiale，Beijing100004，China）

Abstract：Aiming at the special feature of raw coal in Yushujing Plant as easy sliming of its refuse，in course of technical design，expounded were the selection of thickener，filter press and other equipment，technical arrangement of thickening and filtering shops，installation of automatic sys-tem for reagent addition；proposed was measures for improve-ment against problems confronted during operation；thence，regular operation of the slime-water system achieved and clean production ensured．

Keywords：coal preparation plant；slime-water system；sliming of refuse；thickener；filter press；reagent addition

Study on a new equipment for dry cleaning of coal

LIANG Shi-hong et al．

（Sch．of Envir．＆Chem．Eng．，China Univ．of Mining ＆Tech．（Beijing），Beijing100083，China）

Abstract：Problems confronted in existing air-HM fluid-ized bed analysed；a new equipment for dry cleaning of coal designed；its separation principle and points of innovation in-troduced；simulative experiment of separation gave good re-sults，being a reliable basis for developing a new industrial e-quipment for dry cleaning of coal．

Keywords：dry cleaning of coal；air-HM fluidized bed；discharge by vibration；study

Feasibility of substituting bituminous as

power plant fuel by lignite after drying

LI Gong-min et al．

（Tangshan Shenzhou Manufacturing Group

Tangshan，Hebei063001，China）

Abstract：Introduced is the SZ low-temperature drying system with vibrating mix-flow，regarding its special technical feature，working principle，and equipment components；tak-ing a600MW generator set as example，in which50%fuel substituted by lignite，the required drying system predicted，the project investment，production cost and economic benefit analysed；its successful application will enlarge the space of lignite utilization．

Keywords：lignite；low-temperature drying；power plant；design option；economic benefit

Benefit analysis for power generation by use

of extracted methane at Renlou Coal Mine

WANG Rui-xia

（Renlou Coal Mine，Wanbei Coal＆Elec．

Group Co．，Suixi，Anhui235123，China）

Abstract：Introduced is the present status of methane ex-traction and its utilization at Renlou Mine；in which the trans-portation of low concentration methane，power generation and automatic control of the system are integrated；the first stage construction of power generation by methane gas had been com-pleted and put into operation，evaluation denoted that the total investment will be recovered within less than3years，thence，not only energy resource be save，air quality be promoted，but also remarkable economic benefit be attained．

Keywords：coal mine；mine methane；power genera-tion，benefit