第3章 煤炭分选(李振)rev

（一）机械搅拌式浮选机 • 利用转子-定子系统作为机械搅拌器实现充
气和搅拌的统称为机械搅拌式浮选机； • 根据供气方式的不同又细分为自吸机械搅
拌式浮选机和充气机械搅拌式浮选机两种 类型。
自吸机械搅拌式浮选机具有如下特点： • ①搅拌力强，可保证密度和粒度较大的矿粒悬
浮，并可以促进难溶药剂的分散与乳化； • ②可依靠叶轮的吸浆作用实现中矿返回，省去
• 在重介质旋流器中，颗粒所受离心力Fc为：
• 则当δ<ρ时，F为负值，颗粒移向内螺旋流；当δ>ρ时， F为正值，颗粒被甩向外螺旋流。由此密度大于介质 的颗粒和密度小于介质的颗粒得以分开。
• 在旋流器中，由于离心力可比重力大几倍到几十倍， 因而末煤的分选速度大大加快并实现分选效果的改善。
第四节 煤炭浮选
（二）煤炭磁选脱硫技术
得到良好的磁选脱硫效果，必须做到以下两点： ①将煤细粉碎使得其中的硫化矿物质等充分解离； ②磁选前采用煤系矿物磁性强化技术以增大硫化矿物的比 磁化率。
第六节 选煤工艺流程
一 典型选煤工艺 二 空气重介质选煤工艺系统
一、典型选煤工艺
• 选煤厂对原煤的加工处理大致可分为原煤准备、分 选和产品处理三个作业。
• 准备作业是对原煤进行筛分、破碎、拣矸等环节， 为分选作业准备好粒度适当的原煤；
• 分选作业是使用各种分选设备将煤和矸石等矿物质 杂物分离；
• 产品处理作业主要是对选后的各类产物进行脱水、 浓缩、过滤、压滤和干燥等。
• 目前中国的选煤工艺流程基本上是两段（粗粒用重 选，细粒用浮选）或两段半（粗粒用重选，粗煤泥 只回收，细粒用浮选）选煤模式，国内大型选煤设 计企业和国外则大多数采用三段选煤模式，即增加 粗煤泥分选。
②起泡剂 • 起泡剂为表面活性物质，主要富集在水、气界
面，促使空气在矿浆中弥散成小气泡，防止气 泡兼并，并提高气泡在矿化和上浮过程中的稳 定性，保证矿化气泡上浮后形成泡沫层刮出。 • 在煤泥浮选过程中，多数起泡剂也在煤粒表面 发生吸附并显示捕收作用，醇类（如仲辛醇） 是得到广泛应用的起泡剂。
③调整剂 • 是改善捕收剂和起泡剂的作用效应的添加剂，
• 跳汰选煤的适应性较强，除非极难选煤， 均可优先考虑采用跳汰的方法处理。
•在一个跳汰周期内，床层 经历了从紧密到松散分层 再紧密的过程，颗粒受到 了分选作用。 分层最终结果是：密度低 的矿粒集中在床层的上层 （此即精煤）；密度高的 矿粒集中在床层的最底层 （此即矸石）。
• 煤用跳汰机主要有空气脉动跳汰机和动筛 跳汰机。
• 风、水、给、排是跳汰机最主要的操作参数， 各操作参数间互相联系，决定了跳汰机分选 床层的状态。
• 床层运动状态决定了矿粒按密度分层的效果。
• 实际操作中跳汰机入料性质波动要尽量小， 给料速度要均匀，宽度方向要均匀，原煤要 润湿。要根据所要求的松散度调风量，各风 室的风量由入料到排料依次减少。
• 风量、风压比筛下水更能影响松散度，增加 风量可以提高吸啜作用，而增加水量却减弱 吸啜作用，应用时要灵活。
第3章 煤炭分选
第一节 概述
煤炭分选（即选煤）：根据煤中各种组分的密 度、表面物理化学性质以及其他性质的差异而 将煤分选成不同质量产品的加工过程。
二
随着煤炭采掘机械化程度的提高，加之煤炭资 源的日趋“贫、细、杂”化，原煤质量趋向恶 化。在此形势下，选煤已经成为煤炭企业不可 缺少的生产环节。
气泡碰撞，实现气泡的矿化。
（2）新型浮选柱
四、浮选调浆
• 浮选是一个复杂的过程，调浆、矿化、分离等过程 都会对浮选效果产生影响。
• 调浆意味着为浮选药剂和矿物间的反应提供足够的 混合和接触时间，其主要任务是实现矿物的充分分 散以及与药剂的作用完全。
• 近年来，研究人员在煤泥浮选前的矿浆分散、表面 改性及混合动力学方面做了许多研究工作，并在药 剂乳化、颗粒分散等调浆技术方面取得了一些进展。
• 目前我国选煤厂使用的选煤方法的具体情况如下： 跳汰分选大约占26%，重介质分选大约占54%，浮 选大约占14%，风选约占5%，其它方法约占1%。
第三节 煤炭重选
一 跳汰选煤 二 重介质选煤
一、跳汰选煤
• 跳汰选煤是指煤粒在垂直交变介质流中按 密度分选的重选作业。
• 所用的介质可以是水（水力跳汰），也可 以是空气（风力跳汰）。
（一）矿浆预处理器
（二）乳化器
• 提高浮选药剂分散度的有效途径之一是浮选药剂 的乳化。
• 在相同的浮选药剂添加量的条件下，其分散度越 高，则油滴数越多，其直径也越小，比表面积就 越大，和煤粒接触粘附的概率也就越高，从而节 省浮选药剂用量，提高浮选速度，改善分选效果。
• 一般常用的乳化器有机械搅拌器、水喷射式乳化 器、超声波乳化器、胶体磨乳化器等。
• 无论是动力用煤，还是化工用煤或民用煤， 煤中的硫分和灰分都是十分有害的。
• 硫分在燃烧过程中产生SO2、SO3、H2S等酸性 气体严重污染大气，煤炭的含硫量越高，SO2 生成量也越高；
• 就动力煤而言，灰分每增加1%，大约就得多 消耗2%~2.5%的煤炭；
• 国家标准规定炼焦精煤的灰分一般不应超过 11.5%。
• 重液主要包括有机溶液和无机盐水溶液。 • 重悬浮液是指高密度的固体微粒与水配制成悬浮
状态的两相流体。 • 重介质选煤一般都分级入选，分选块煤常采用重
介质分选机，分选末煤常采用重介质旋流器。 • 重介质选煤的基本原理是阿基米德浮力定律，其
分选效率高于其他选煤方法，入选粒度范围宽 （重介质分选机的入料粒度为6~1000mm，重介质 旋流器的入料粒度为0.15~80mm），生产控制易于 自动化，因而得到了十分广泛的应用。
• 选煤是一项经济有效的清洁煤生产技术，是洁 净煤技术的源头技术，具有重大的经济和社会 意义，它已成为煤炭工业现代化水平的重要标 志之一。
第二节 煤炭分选与方法
二
跳汰选煤对不同煤质的煤具有广泛的适应性，长期以来 一直被作为主要的选煤方法。目前在我国的各种选煤方 法中约占1/3的比例。
重介质选煤的重介质旋流器分选技术取得了重大进展。 这主要归功于耐磨材料的应用，它延长了设备和管道的 使用寿命，以及密度自动控制水平的提高，它使生产操 作更加简单。
浮选主要是依据煤和矸石表面物理化学性质的差异对小 于0.5mm细粒煤进行分选的选煤方法，近几年在我国发 展很快，但在应用中，只有炼焦煤选煤厂和用于高炉喷 吹的无烟煤选煤厂选用浮选工艺。
• 干法选煤在西部寒冷、水资源短缺地区以及易泥化 煤种的分选过程中得到应用。但数量较少，且主要 为风力选煤。
• 摇床分选、螺旋分选、滚筒分选、水介质旋流器分 选在我国小型易选煤矿也有应用，但应用的较少。
• 煤泥在调浆设备内配制成 一定浓度的煤浆，加入浮 选药剂后充分搅拌以促进 煤浆与浮选药剂作用，调 浆完成后的煤浆进入浮选 设备，在浮选设备内的流 场与充气作用下，煤粒与 气泡相互碰撞。
• 由于煤粒的表面润湿性差， 碰撞时易粘附到气泡上， 并随着气泡的升浮被气泡 带到水面的矿化泡沫层形 成浮选精煤；而矸石的润 湿性好，碰撞时不易与气 泡附着，仍留在矿浆中成 为浮选尾煤。
是FX型风力摇床和FGX型干选机； • 这两种型号的干选机都是以空气做分选介
质的重力分选方法，在气流和机械振动的 共同作用下，使原煤在床面上按不同密度 分为轻、重产品。
二、煤炭的电磁选
（一）煤粉摩擦电选技术
微粉煤摩擦电选的原理： • 煤和矿物质颗粒在气流夹带作用下通过摩擦器，
颗粒与摩擦器壁及颗粒与颗粒之间相互碰撞摩擦 使得煤中的有机质和矿物质颗粒分别带上极性相 反的电荷； • 然后带电颗粒群被引入高压电场中，在电场力下， 有机质和矿物质颗粒因带电极性不同分别被吸引、 吸附到极性相反的极板上，从而实现两者的分离。
•物料在流化床中按密度分层。
•小于床层密度的物料上浮，称为浮物；大于床层 密度的物料下沉，称为沉物。
•分层后的物料分别由低速运行的无极链刮板输送 装置逆向输送，浮物如精煤从左端排料口排出， 沉物如矸石或尾煤从右端排料口排出。
（二）FX型风力摇床分选和FGX型干法选煤 • 在我国得到比较广泛应用的干法分选设备
一 浮选原理 二 浮选药剂 三 浮选机 四 浮选调浆
一、浮选原理
图中矿物的上方是空气中水滴在矿物表面的铺展形态，从左至右，随着矿物亲水 程度的减弱，水滴越来越难于铺开而成为球形； 图中矿物下方是水中气泡在矿物表面附着的形态，气泡的形状正好同水滴的形状 相反，从右向左，随着矿物表面亲水性的增强，气泡变为球形。 显然，在水中亲水性矿物难以与气泡附着，可浮性差；而疏水性矿物易与气泡附 着，可浮性好。
具有增溶、分散和乳化作用。 • 它在气-液、液-液和固-液界面显示作用，调整
矿浆的性质，提高浮选过程的选择性。 • 调整剂多为表面活性物质，具有杂极性分子结
构，如胺类链烷醇胺-妥尔油脂肪酸缩合物等。
三、浮选机
• 浮选机的种类繁多，差别主要表现在充气 方式、充气搅拌装置结构等方面。
• 目前应用最多的分类法是按充气和搅拌方 式的不同将浮选机分为两大类，即机械搅 拌式和无机械搅拌式。
• 而中国的煤层赋存条件差，断层多，顶底板比较破 碎，原煤性质差异大，随着采煤机械化程度及原煤 人选比例的提高，煤泥的产量将会大量增加。
二、浮选药剂
• 浮选过程加入的能够帮助浮选过程顺利进 行的药剂称为浮选药剂。
• 选煤用浮选药剂既有有机化合物又有无机 化合物，既有酸有碱又有不同的盐类，按 药剂的用途可分为三类。
①捕收剂 • 能选择性地作用于矿物表面并使其疏水的有
机物质称为捕收剂。 • 捕收剂作用于矿物-水界面，通过提高矿物的
疏水性，使矿粒能更牢固地附着于气泡上而 升浮。 • 煤油和轻柴油是选煤使用最多的捕收剂。
（1）重介质分选机分选原理
• 在静止的悬浮液中，作用在颗粒上的力有重力G和 浮力G0。因此，悬浮液中颗粒所受的合力F为：