粗煤泥分选机械设备工艺及比较选择

收稿日期:2008-11-26
作者简介:刘传志(1966-),男,黑龙江双鸭山人,工程师,从事选煤技术工作。

粗煤泥分选机械设备工艺及比较选择
刘传志
(七煤集团公司龙湖选煤厂,黑龙江七台河 154600)
摘 要:主要介绍了粗煤泥分选设备螺旋分选机和煤泥介质旋流器的工作原理和应用情况。

结合螺旋分选和重介分选工艺进行了比较分析。

关键词:选煤厂;粗煤泥;螺旋分选机;重介旋流器;工艺
中图分类号:TD 94 文献标识码:B 文章编号:1005-2798(2009)03-0045-02
目前,我国的重介选煤工艺大多采取不分级入
选和不脱泥入选,设备趋向大型化,这虽然简化了工艺,但不利于提高全粒级煤炭的分选效率,而且现有设备分选精度也达不到工艺要求。

重介质旋流器的分选粒度范围是50~0.5mm,重介旋流器直径超过750mm 时,对于<3mm 粒级(3~0.5mm )物料的分选精度较差;浮选机的分选粒度范围是<0.5mm,但在生产中仅仅能对<0.3mm 物料实现有效分选,>0.3mm 的粗煤泥在浮选过程中极易因气泡的携载能力不足而损失。

因此,在重选和浮选之间存在一个有效分选粒度的缺口,即重选随着粒度的减小,分选效率下降,而浮选则随着粒度的增大,分选效率逐步降低。

粒度处于重选和浮选有效分选范围交界附近的煤粒分选效率最低。

因此,实现粗煤泥的有效分选意义重大。

1 粗煤泥分选设备
近些年来,国内外的煤炭科研院所、机械行业和
各大型煤炭企业,研制出很多粗煤泥分选设备,例如螺旋分选机、小直径重介旋流器、水介质旋流器、干扰床分选机(TBS)等。

但最常用的是螺旋分选机和重介旋流器。

1.1 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。

螺旋分选机最早用于动力煤选煤厂分选粗煤泥,入料粒度为3~0.1mm 。

螺旋分选机分选精度较高,分选下限低,能出精、中、尾三种产品,并可任意调节;设备占地面积小,单位面积处理能力大;其本身没有运动部件,不用药剂和介质,入料不需要压力,操作简便,维修量小,加工费低。

分级浓缩设备的底流可自流到螺旋分选机上方的矿浆分配器,再由矿浆分配器分配给螺旋分选机组中的各台设备。

其缺点是机身高度大,煤质变化时工艺参数不易调节;分选密度较低时,分选效果较差。

1.2 煤泥重介旋流器
煤泥重介旋流器是利用离心沉降原理进行分选的设备,本身没有运动部件,结构简单。

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(摆线或渐开线)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。

因此,旋流器内的流体流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。

煤泥重介旋流器的有效分选粒度范围为1~0.045mm 。

在分选过程中,小直径旋流器可产生
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问题探讨
总第113期
较高的离心系数,使粉煤颗粒受到远大于其在重力场及大直径重介旋流器中受到的分选力,从而实现煤粉(泥)的有效分选。

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,而且煤泥重介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。

它的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。

2 粗煤泥螺旋和重介分选工艺
2.1 螺旋分选
螺旋分选机是粉煤、粗煤泥分选设备之一,并已系列化。

适合分选炼焦煤、动力煤,可以生产不同灰分的精煤,在工业上已推广应用。

典型的粗煤泥螺旋分选工艺流程是原煤经过脱泥筛脱泥,筛上物料进入重介分选系统,筛下细泥经过浓缩旋流器浓缩后,底流进入螺旋分选机,分选出精、中、尾煤三种产品。

螺旋精煤采用弧形脱水筛和离心机脱水,传统工艺中一般都把中煤和矸石合并脱水,再视各厂实际情况选择作为中煤还是矸石销售。

脱水筛的筛下水,离心机的离心液及浓缩旋流器的溢流进入后续的分选(如浮选)或澄清浓缩如浓缩机环节。

该工艺的特点是:由于螺旋分选机可以实现2~0.10mm物料的有效分选,脱泥筛的筛孔尺寸可选择2mm或1mm。

这样不仅保证了脱泥筛的脱泥效率,而且对重介分选精度的提高也很有好处。

重介旋流器对3~0.5mm物料的分选效果不是很理想,当分选下限提高到2mm或1mm时,不仅使分选精度大大提高,而且由于进入重介分选系统煤泥量的减少,使合格介质中的煤泥量也相应减少,有利于降低介耗。

同时由于只有<0.10mm级物料进入煤泥水系统,可有效缩小煤泥水系统的规模,降低全厂的运行成本。

2.2 煤泥重介工艺
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,经料桶用泵以一定压力打入小直径重介质旋流器组进行分选。

煤泥重介旋流器组的溢流和精煤稀介混合进入精煤磁选机回收磁铁粉;底流进入中煤磁选机。

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筛下第一段合格介质一起回合格介质桶,作为分选介质循环使用。

本工艺的特点是:煤泥重介旋流器的有效分选粒度范围是1~0.045mm,能对在大直径旋流器中得不到有效分选的煤泥实现有效分选,提高精煤产率;分选细粒煤的小直径重介旋流器与大直径重介旋流器联合使用,充分利用了大直径旋流器本身特有的对介质的浓缩分级作用,使溢流悬浮液中磁铁矿粉较细,两者可以共用一套介质系统,勿需单独设置超细粒介质系统。

小直径重介旋流器分选出的细粒煤产品随悬浮液一起进磁选机脱介。

3 工艺选择
螺旋分选机操作简便,运行成本比煤泥重介旋流器低得多,但只适宜分选易选和中等可选煤。

采用煤泥重介旋流器工艺处理粗煤泥,分选密度宽、对入选原煤质量波动的适应性强、分选精度高,且可与大直径重介旋流器共用一套介质系统。

缺点是分选精度直接受到大直径重介旋流器运行状况的影响,生产调节困难。

具体选用何种粗煤泥分选工艺,应结合实际情况确定。

采用选前脱泥分选工艺的,脱泥筛筛下物料浓度较大,经过浓缩旋流器的适当调节,很容易达到螺旋分选机适宜的入料浓度,则可采用螺旋分选机分选粗煤泥。

另外,采用该工艺,可将脱泥筛筛缝适当增大,提高重介分选下限,以改善大直径旋流器的分选效果。

对于不脱泥重介质分选工艺,一般选用煤泥重介旋流器来进一步分选粗煤泥。

这不仅可弥补大直径重介质旋流器分选下限高,无法对煤泥进行有效分选的缺陷,而且能解决煤泥分流问题,有效回收粗煤泥,使精煤灰分更容易控制。

4 结 语
虽然现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,能与工艺较好结合的设备更少。

较成熟的粗煤泥分选设备是螺旋分选机和小直径重介旋流器,但这两种工艺依然存在着缺陷,还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。

粗煤泥分选不仅可以提高精煤产率,减少入浮量,降低生产成本,带来经济效益,而且也可减少煤泥对环境的污染,具有明显的社会效益。

参考文献:
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[责任编辑:魏晋英]
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2009年3月 刘传志:粗煤泥分选机械设备工艺及比较选择 第18卷第3期。