粗煤泥分选设备及其应用分析

第 29 卷第 3 期 2008 年 3月
煤 矿 机 械 Coal Mine Machinery
Vol 29No 3 Mar. 2 00 8
粗煤泥分选设备及其应用分析
谢国龙 1 , 俞和胜 2 , 杨
1
( 1. 潞安集团 司马煤业公司 , 山西 长治 047105; 2. 中国矿业大学 化工学院 , 江苏 徐州 221008)
3
带。沉于下层的重颗粒沿收敛的螺旋线逐渐移向内 缘 , 浮于上层的轻颗粒沿扩展的螺旋线逐渐移向中 间偏外区域, 煤泥被甩到最外缘。与之相伴随的是 误入槽底的轻颗粒及误入槽底的重颗粒重新分层、 分带, 这一阶段持续时间最长。第 3 阶段是运动达 到平衡。不同密度的颗粒沿各自的回转半径运动, 轻、 重颗粒沿横向从外缘至内缘均匀排列 , 使设在排 料端的截取器将矿带沿横向分割成精煤、 中煤和尾 煤 3 部分。 ( 2) 螺旋分选机的应用与分选效果 螺旋分选机具有以下特点: 运行成本比重介 旋流器和浮选机要低 , 有效分选密度在 1. 6 kg L 以 上 , 低于该 值, 会 影响分选效果; 无运 动部件, 维修工作量小 ; 占地面积小 , 可用双头甚至三头 螺旋提高单台设备的处理能力。 目前, 螺旋分选机工艺已应用到国内不同的动 力煤和炼焦煤选煤厂中 , 并取得理想的效果。就绝 大多数动力煤分选来说 , 由于最终产品的灰分比较 高 , 相对应的分选密度也比较高, 多在 1. 6 kg L 以 上 , 可选性好, 非常适合螺旋分选机的分选条件, 故这一工艺在动力煤分选中的应用得到普遍认同。 鹤岗益新炼焦煤选煤厂应用也比较成功 , 精煤灰分 由入料 16. 00% 降至 6. 90% , 产率为 87. 55% , 实际 分选密度为 1. 69 kg L。 E p = 0. 11, I = 0. 16。 1. 4 干扰床分选机( TBS) 1964 年, TBS 首先在英国用于煤炭的分选。进 入 21 世纪, 该技术在煤炭领域发展迅速。至今, 全 世界已有 240 多台 TBS 安装使用, 其中约 140 台用 于处理煤炭, 其余用在建筑砂的净化、 铸造砂分级、 玻璃砂生产、 矿砂和赤铁矿的加工等。 ( 1) 干扰床分选机的工作原理 TBS 干扰床主体部分是一个简单的柱形槽体, 槽体的底部有 一个布满冲孔并呈一定 角度的布水 板。水按一定的压力由底部给入, 经过布水板进入 干扰床工作室, 形成上升水流。布水板的作用是使 水在工作室内均匀分布。干扰床的上部有 1 个入料 井 , 矿浆切向给入入料井 , 入料浓度一般在 40% ~ 60% 。干扰床的顶部设有 溢流槽, 从外观上看 T BS 干扰床与浮选柱有点相象。 入料经入料井向下散开 , 与上升水流相遇, 使矿 物颗粒在工作室内做干扰沉降运动。由于颗粒密度 的不同 , 其干扰沉降速度存在差异, 从而为分选提供 了依据, 其分选过程主要取决于各种颗粒相对于水 的沉降速度。沉降速度大于上升水流流速的颗粒进 入底流, 而沉降速度小于上升水流流速的颗粒进入 溢流。在干扰床的下部形成由悬浮颗粒组成的流化 床层, 该床层中颗粒高度富集, 成为自生介质层。与
Vol 29No 3
粗煤泥分选设备及其应用分析
谢国龙, 等
第 29 卷第 3 期
粒则留在内层, 形成具有一定松散度的旋转床层, 并 沿螺旋线向下运动, 当达到锥体上部时 , 由于筒体和 锥体连接区的角度较小, 旋转床层会产生 错位 , 床 层松散程度加大, 同时产生析离作用。密度大的小 颗粒从床层错动时产生的缝隙间钻到外层, 密度小 的粗粒被密度大的细粒挤进内层 , 从而实现按密度 差重新分层。由于溢流口与底流口距离较近, 加强 了分选作用 , 使重新分层的内层易随上升流从溢流 口排出, 而外层则 沿着锥体 器壁继续 下降成为 底 流, 实现按密度分选。 ( 2) 水介质旋流器的应用与分选效果 古交市某选煤厂, 用水介质旋流器作为分选设 备, 从灰分为 25% 左右的炼焦煤煤泥中分选出灰分 10. 5% 以下的精煤泥作为焦炭的生产原料。 粗煤泥与冲洗水混合成均匀矿浆由泥 浆泵以 0. 12~ 0. 14 MPa 压力切向给入旋流器组( 24 台 150 mm 水介质旋流器) 进行分选 , 旋流器溢流汇入缓冲 池由泥浆泵以一定压力给入浓缩机 , 浓缩机底流均 匀分配给 6 台 mm) 将粗尾煤筛去 , 弧形筛、 高频筛筛下水和浓缩机溢流入沉淀池 , 沉淀 池溢流作为循环水 ( 冲洗水 ) , 细泥在沉淀池中沉淀 定期挖除。 系统处理矿浆量为 350~ 400 m h, 煤泥处理量 在 40 t h, 精煤产率在 30% 左右。分 2 班 ( 每班 6 h) 生产, 日生产精煤可达 100 t 以上, 纯利润高达万元。 水介质旋流器分选细粒煤 , 对煤质的适应性强 , 使用寿命长, 无其他运动部件 , 易管理。但其分选 密度低, 精煤产率偏低。 1. 3 螺旋分选机 螺旋分选机是选矿和选粉煤、 粗煤泥的设备之 一, 近年来在澳大利亚和其他一些国家选煤厂中得 到广泛应用。我国选煤用螺旋分选机在 20 世纪 80 年代经过鉴定后 , 只得到有限的推广。 ( 1) 螺旋分选机的工作原理 矿粒在螺旋槽内分选主要受水流运动特性的影 响, 不同密度的粒群在螺旋槽面除主要受流体的推 动外还受到重力、 惯性离心力和摩擦力的作用, 此 外, 还有槽面环流中上层液流向外的动压力和下层 液流对内侧的动压力以及环流的法向分速度与紊流 的脉动速度所形成的动压力的作用。 矿粒在螺旋槽中的分选大致经过 3 个阶段 : 第 1 阶段是颗粒群分层。颗粒群在槽面上的运 动过程中 , 重颗粒沉降速度快 , 沉入液流下层, 轻矿 粒浮于液面上层 , 这一阶段还伴随着上层的轻颗粒 向槽的外缘移动 , 下层的重颗粒向槽的内缘移动; 第 2 阶段是轻、 重颗粒在第 1 阶段的基础上沿 横向分 118
摘 要 : 分析了粗煤泥分选的重要性和必要性, 介绍了常用的粗煤泥分选设备机理和应用情 况, 并对各种粗煤泥分选方法的特点进行了初步探讨, 总结出 一段水介质旋流器+ 螺旋分选机 的 分选工艺是一种经济有效的粗煤泥分选方法 。 关键词 : 粗煤泥分选 ; 水介质旋流器; 螺旋分选机; 干扰床分选机; 逆流分选机 中图分类号 : TD45 文献标志码: B 文章编号: 1003 - 0794( 2008) 03 - 0117 -03
Analysis of Coarse Slime Separator and Application
Abstract : The significance and necessity of coarse slime separat ion were discussed, the operation principle and status of several coarse slime separators were also introduced. Through the analysis of these methods of coarse slime separation, the water- only cyclone+ spiral separator separat ion craft was improved as an efficient and economical way of separat ing coarse slime. Key words: coarse slime separation; water- only cyclone; spiral separator; TBS; RC 1 分选设备 作为衔接常规重选和浮选的粗煤泥分选设备, 其 作用有: 对粗煤泥实现高效分选, 达到总精煤灰分 要求 , 提高精煤产率 ; 提高浮选入料质量, 减少入 浮量, 改善浮选效果。为了很好地分选 2~ 0. 25 mm 级粗煤泥, 国内外都做了大量研究 , 取得了一定成果, 主要分选设备有煤泥重介漩流器、 水介质旋流器、 螺 旋分选机、 干扰床分选机和逆流分选机等。 1. 1 煤泥重介旋流器 近几年, 大型无压给料三产品重介质旋流器选 煤工艺得到迅猛发展, 煤泥重介工艺作为其延伸配 套工艺也已应用于生产实践。 ( 1) 煤泥重介旋流器的工作机理 重介质旋流器的选煤过程是物料和悬浮液以一 定压力沿切线方向给入 旋流器, 形 成强大的旋流。 其中一股沿着旋流器内壁形成 一个向下的外 螺旋 流, 另一股是围绕旋流器轴心形成一个向上的内螺 旋流。由于内旋流具有负压而吸入空气, 从旋流器 轴向形成空气柱。入料中的轻产物随着内螺旋流向 上, 从溢流口排出; 重产物随外螺旋流向下 , 从底流 口排出。 ( 2) 煤泥重介旋流器的应用与分选效果 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、 晋阳等选 煤厂被广泛采用 , 取得了很好的分选效果。 在太原选煤厂 , 煤泥重介质旋流器组的溢流精煤 灰分由入料 16. 92% 降至 11. 83% , 降灰 5. 09% , 底流 灰分高达 41. 66% , 降灰效果显著。邢台选煤厂煤泥 117 重介旋流器分选效果同样明显, 溢流精 煤中 - 1. 4 kg L 密度级占本级达 90% 左右 , 灰分仅 5% 左右, 而 底流灰分高达 57% 以上 , 实现了按密度分选。 采用煤泥重介旋流器工艺处理粗煤泥, 分选精 度高, 分选密度宽, 对入选原煤质量波动的适应性 强。但是 , 由于小直径旋流器分选所需的细介质来 源于大直径旋流器溢流 , 2 个悬浮液系统相互影响, 生产管理不方便, 实现全厂介质系统平衡及自动控 制难度较大。另外 , 分选后的细粒煤与悬浮液一同 进磁选机的物料浓度高、 粒度大, 降低了磁选机的 介质回收率, 介耗居高不下。目前这一工艺还在不 断改进完善中。 1. 2 水介质旋流器 由加拿大的魏斯曼博士提出的水介质旋流器是 一种高效的细粒物料分选设备, 不用磁铁矿粉作加 重质 , 而是利用入料中的细矿粒作加重质 , 在离心 状态下分选物料。随着现代工业的发展 , 自生介质 旋流器得到了进一步的研究与发展, 并在工业领域 中得到广泛应用, 取得了良好的分选效果。 ( 1) 水介质旋流器的工作原理 水介质旋流器的结构与传统重介旋流器和水力 分级旋流器相比主要区别在于其锥角大, 锥体短 , 溢 流管直径大且插入筒体长度深。工作时 , 矿浆以一 定的压力自入料管切线给入旋流器筒体内 , 在筒体 部分高速旋转 , 在旋转流场中, 以离心力代替重力。 在离心力的作用 下, 物料 以最快的速度偏 聚分层。 密度高、 粒 度大的颗粒被甩向 器壁形成外层 ; 密度 高、 粒度小的颗粒紧随后面; 而粒度小、 密度低的颗