粗煤泥的分选工艺与分选设备

粗煤泥的分选工艺与分选设备

摘要：通过对粗煤泥分选现状的分析，介绍了目前常用的粗煤泥分选设备煤泥重介旋流器、螺旋分选机、水介质旋流器、TBS的结构原理和使用特点，并结合分选设备介绍了煤泥重介粗煤泥分选工艺和粗煤泥组合分选工艺。

关键词：粗煤泥分选工艺分选设备旋流器

近年来,随着选煤技术的快速发展和采煤机械化程度的提高,使得原煤中的细粒级煤的含量越来越高, 另外重介旋流器不断向大型化发展,其分选粒度下限不断上升,在浮选中具有更高选择性的旋流微泡浮选柱的广泛应用使得浮选粒度上限下降,最终导致介于重介旋流器有效分选下限和浮选有效分选上限之间的2到0·25mm的粗煤泥得不到有效分选。对20到25mm粒度范围内粗煤泥的分选,是现有选煤工艺的薄弱环节。然而,粗煤泥不经过分选,或者虽经分选但效果较差,则其灰分就偏高,如直接掺入精煤,会导致总精煤灰分升高,使重选和浮选为其“背灰”,从而导致总精煤产率降低;如果掺入中煤,因粗煤泥中含有部分灰分较低的精煤,则会造成精煤损失。因此,粗煤泥的有效分选,近年来得到了我国选煤行业的普遍关注,并且多家煤炭生产企业也已进行尝试,并取得了较好的社会效益和经济效益。

1 常用粗煤泥分选设备

1.1 煤泥重介旋流器

煤泥重介质旋流器的选煤过程为: 固、液悬浮液以一定的压力从进料口切线给入旋流器 , 在柱段器壁的导流作用下 , 悬浮液强烈

旋转 , 并同时沿着器壁向下做螺旋运动 , 形成向下的外旋流; 外旋流在向下的运动过程中 , 由于锥段渐渐收缩, 流动阻力增大 , 到达底流口附近后 , 迫使外旋流中除部分流体从底流口流出外 , 大部分流体转而向上运动 , 在内部形成向上的回流 , 即内旋流 , 并从溢流管流出动呈双螺旋结构模型。在旋流器内的旋转流场中 , 悬浮液中密度大的颗粒在离心力的作用下容易移向器壁附近 , 并随外旋流在底流口排出; 密度小的颗粒 , 来不及到达器壁即随内旋流从溢流口排出。这样 , 悬浮液中的不同密度组分得到了分选。采用煤泥重介旋流器工艺处理粗煤泥 , 其分选密度调节范围宽 , 对入选原煤质量波动的适应性强 , 而且煤泥重旋流器中重悬浮液的密度接近分选密度 , 因而分选精度高 , 费用比常规浮选低。其缺点是分选效果易受煤泥加重质的粒度和分选密度控制等因素的影响。

1.2 螺旋分选机

螺旋分选机是一种依靠液流特性 , 在重力和离心力的作用下实现不同密度矿物分离的分选设备。入料自螺旋分选机上端给入 , 沿螺旋槽向下作回转运动。料流在螺旋槽内运动的过程中 , 沿槽的内侧至外侧 , 水层的厚度逐渐增大 , 矸石等重矿物颗粒逐渐移入下层 , 煤等轻矿物浮于料流上层 , 形成了以重产物为主的下部流动层和以轻产物为主的上部流动层。颗粒群实现分层后 , 由于重产物位于下层 , 与槽体接触 , 又受到上层液流的压力 , 运动阻力加大 , 与轻产物形成一个速度差。轻产物受螺旋料流的作用向槽的外缘运动 , 重产物在重力、流体动压力、摩擦力和惯性离心力的作用

下向槽的内缘运动 , 中间密度物料则占据槽的中间带 , 即轻、重颗粒在横断面上实现了基本按密度分带。在螺旋分选机底部 , 用产品溜槽分别收集这些物料 , 从而实现轻、重产物的分离。

1.3 水介质旋流器

水介质旋流器分选原理是: 在一定压力下 , 物料以切线或渐开线给料方式进入旋流器筒体 , 形成螺旋运动。在离心力场中 , 高密度颗粒离心沉降速度大 , 集中在旋流器外层 , 随外螺旋流向底流口运动; 低密度颗粒离心沉降速度小 , 集中在旋流器内层 , 随内旋流向溢流管运动 , 形成按密度分层的规律。水介质旋流器的锥体有一个大的锥角, 锥体角度的增大会产生一个向上的推力, 使得高密度颗粒产生悬浮的旋转床层, 可起到类似重介质的作用,密度低的颗粒不能穿透该床层进入底流而通过溢流管排出, 成为精煤产品, 重产物则通过底流口排出。水介质旋流器结构简单、布置方便 , 分选细粒煤生产成本低。水介质旋流器应用范围很宽, 既可以作为主选设备分选< 50mm级原煤, 也可以作为分选细粒末煤的设备, 还可以代替“九五”工艺中粗煤泥回收旋流器组, 直接采用水介旋流器分选粗煤泥, 可起到很好的降灰效果。

1.4 TBS

TBS是一种利用上升水流在槽内产生紊流的干扰沉降分选设备。TBS槽内的紊流床层被视为自生介质床层, 它可把粒度< 5mm物料分为两个粒度级, 或利用物料密度的不同来分选物料。工作时, 物料由上部入料口给入 , 在上升水流带动下, 颗粒在矿浆分配盘上方形成

流态化床层 , 同时产生出适合于原煤分选密度的自生介质。低密度颗粒从上部的溢流槽中排出 , 高密度颗粒则由底部的底流口排出。它利用入料中的重产物在上升水流作用下实现流态化以提高悬浮液的密度 , 从而将物料按照沉降速度的不同进行分离。当入料的粒度范围较窄时 , 密度对沉降速度的影响起主导作用 , 这时可视为按密度分选。

干扰床分选机处理能力大 , 就其分选原理来说 , 上升水流速是影响其精煤质量和产率的重要操作参数 , 而对底流的控制又直接影响上升水流速。T BS的底流控制是靠对流速的测定来进行自动调节的 , 但是现行的自动检测和控制系统并不完善 , 对底流的控制不能完全实时跟踪 , 这样就会导致整个分选过程的不稳定 , 影响精煤的质量和产率。因此该设备本身还有待进一步完善。

2 煤泥重介粗煤泥分选工艺

目前我国重介质旋流器选煤的研究与利用已居世界前列，近几年来煤泥重介旋流器配合大直径重介质旋流器分选煤泥的工艺在南桐、太原、邢台、双柳等选煤厂被广泛采用。我国采用煤泥重介工艺其目的是：对于不脱泥重介质分选工艺，弥补大直径重介质旋流器分选下限粗。无法对煤泥进行有效分选的问题ｉ解决煤泥分流问题，有效地回收粗煤泥，使精煤灰分更容易控制；对于有浮选系统的选煤厂。减轻浮选压力，降低洗水浓度。我国的煤泥重介工艺流程基本上是从精煤弧形筛筛下的精煤分流箱分流出来一部分含有介质和精煤泥的悬浮液。经人料桶泵人小直径重介质旋流器组进行分

选。经煤泥重介旋流器组分选的溢流和精煤稀介混合进入精煤磁选机回收磁铁粉；分选的底流进人中煤磁选机。精煤磁选机的精矿和精煤弧形筛分流箱的另一部分合格介质与精煤脱介筛第一段筛下合格介质一起回合格介质桶，作为分选介质循环使用。采用该流程主要是考虑到尽管原生及次生煤泥在大直径主旋流器中得不到有效的分选，但是由于重介质旋流器本身的分级、浓缩作用使绝大部分0.5ｍｍ的煤泥与0.074ｍｍ磁性介质一起随轻产物从溢流口排出。溢流中重介质悬浮液密度低、粒度细，从而较好地解决了煤泥重介选需要特细介质的问题，勿需单独设置超细粒介质系统，即可实现对＋0.045mm各粒级原煤的重介分选。

目前煤泥重介质旋流器在我国应用所出现的问题主要有以下几点：１）只有部分煤泥随主旋流器精煤合格介质分流进入煤泥重介质旋流器分选，其余煤泥仍随未分流的合格介质在系统中循环并产生过粉碎，增加了介质粘度、损失了部分细粒精煤。２）煤泥重介质旋流器组的有效分选下限虽然已达0.045mm，但尚缺乏有效的精煤产品脱泥设备来清除其中的高灰细泥以保证精煤泥的质量和降低后续浮选作业的人料量。３）为了满足主选设备尽可能低的分选粒度下限所必须的入料压力，造成重介旋流器以及管道磨损严重，使用寿命短，影响系统工艺水平正常发挥等问题。４）选后微细介质的净化回收设备及流程仍待改进、研究。５）主选大直径旋流器与煤泥重介质旋流器之间的配合问题，部分煤泥被重复分选。

3 粗煤泥组合分选工艺

针对目前选煤厂粗煤泥分选设备分选精度差的问题,提出了一种TBS分选机精选、螺旋分选机扫选和螺旋分选机低密度轻产物返回T BS分选机再选的粗煤泥分选组合工艺流程,实现了TBS分选机和螺旋分选机优势互补的系统集成,并采用重力选煤过程的计算机优化程序对分选效果进行了模拟预测。该组合工艺流程可将单独使用TBS分选机和螺旋分选机时的分选精度E_p值由0.1和0.11通过系统组合后提高到0.077,效果较为理想。

粗煤泥重介分选设备受入选粒度范围和可选性影响较大，采用T BS分选机精选，螺旋分选机扫选和螺旋分选机低密度轻产物返回TB S分选机进行再选的粗煤泥分选组合工艺流程，充分利用TBS分选机低密度分选来保证精煤灰分，螺旋分选机高密度分选来提高尾煤灰分，同时通过将螺旋分选机的低密度轻产物返回TBS分选机再选来保证精煤产率，从而一定程度上提高了粗煤泥的分选效果。

4 结语

（1）现场较成熟的粗煤泥分选工艺依然存在着缺陷 , 各自具有一定的适用范围或局限性, 用户应根据具体情况作技术经济比较后选用。

（2）虽然已有不少粗煤泥分选设备可选用,但多数设备的分选精度尚不能对粗煤泥进行有效分选 , 因此粗煤泥组合分选工艺是粗煤泥分选工艺的最佳选择, 具有良好的应用前景。

（3）复合力场引入粗煤泥分选设备，是提高粗煤泥分选设备处理能力和分选效率的有效途径。

（4）粗煤泥分选一方面可以提高选煤厂精煤产率，从而提高选煤厂经济效益，另一方面避免了资源浪费，促进了资源综合再利用，并有利于环境保护。

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