几种粗煤泥分选设备分析

几种粗煤泥分选设备分析
摘要: 阐述了粗煤泥分选现状, 介绍了目前应用的煤泥重介旋流器、螺旋分选机、水介质
旋流器和干扰床分选机设备的工作原理及其在现场粗煤泥分选中的应用情况, 通过分析比
较各设备的优缺点, 指出了干扰床分选机分选粗煤泥所具有的优势。

关键词: 粗煤泥分选; 煤泥重介旋流器; 螺旋分选机; 水介质旋流器; 干扰床分选机
1 粗煤泥分选现状
随着采煤机械化程度的提高, 选煤厂入厂原煤中粉煤的含量越来越高, 加之部分选煤厂为
了从原煤中更多地回收低灰精煤, 有目的地将大块物料破碎, 使得入选原煤中的粉煤量进
一步增加。

入选物料粒度的减小, 导致一般重力分选方法的分选速度和分选效率均有所降低。

因此, 无论是新建选煤厂,还是现有选煤厂, 都必须认真面对和妥善解决粉煤的分选问题。

为了提高分选效率, 适应入选原煤煤质的不断变化, 近几年来, 重介质选煤工艺已成为新
建选煤厂的首选工艺。

但在国内, 目前仍有许多选煤厂采用<50mm原煤混合跳汰工艺。

由于跳汰分选作用机理, 决定了其对细粒煤的分选有限。

对于重介分选工艺, 国内大部分炼焦型选煤厂采用不脱泥大直径重介旋流器+粗煤泥回收+细煤泥浮选的联合流程。

这种工艺投资相对跳汰较大,但简单易行, 精煤产率高, 但其回收的的粗煤泥灰分偏高, 如果将其掺入精煤, 势必导致精煤灰分增高, 使重选和浮选因“背灰”而降低全厂精煤产率, 从而降低选煤厂经济效益; 如果将其掺入中煤, 那么粗煤泥中将有60%左右的低灰( 10%左右) 精煤损失, 同
样影响企业经济效益。

因此,寻求新型、高效的粗煤泥分选设备对提高选煤企业的经济效益十分重要。

2 粗煤泥分选设备
作为衔接重介选和浮选的粗煤泥分选设备, 其作用主要是降低煤泥水系统负担, 对粗煤泥
高效分选, 从而使其达到总精煤灰分的要求, 提高全厂精煤产率。

目前, 国内外主要的粗煤泥分选设备有煤泥重介旋流器、螺旋分选机、水介质旋流器、干扰床分选机( TBS) 等。

2.1煤泥重介旋流器
2.11 工作原理
煤泥重介旋流器的工作原理(图1) 为: 物料和重介悬浮液的混合物以一定的压力由入料管
沿切线方向给入旋流器, 形成强大的旋流。

其中一股是沿着旋流器圆柱体和圆锥体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, 其轴心形成负压, 实为空气柱。

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。

2.12应用情况
近年来, 我国对煤泥重介旋流器分选粗煤泥工艺进行了应用研究。

但是, 由于加重质的粒度和分选密度控制等因素的影响, 因此, 应用状况不甚理想。

当加重质粒度较细, 被分选煤泥粒度较粗(一般为加重质粒度的10 倍以上) 时, 在一定的固体浓度范围之内, 重悬浮液被看作是真重液, 为使悬浮液保持均匀和稳定所施加的机械扰动或定向流对在其中被分选的煤粒影响不大; 当煤的粒度逐渐接近加重质的粒度时, 干扰沉降的规律开始起作用。

因此, 随着入选煤粒度的减小, 分选精度明显下降。

为了使有效分选粒度更细, 一是要使用更细的加重质, 二是要减小旋流器直径, 并加大入料的压力, 以提高离心力。

但是, 使用微细粒加重质不仅会增加介质费用,同时也会增加介质回收难度, 增加介耗。

例如南桐选煤厂用
<150mm重介旋流器处理< 015mm粒级煤泥, 所使用加重质粒度< 40μm约占95%, 分选精度E p =0106～01075, 吨原煤平均介耗为118kg[ 1 ] 。

据国外生产经验, 煤泥重介旋流器的有效分选粒度范围为1～011 mm。

为保证较好的分选效果,应尽可能做到: ①预先脱除< 011mm 级煤泥; ②加重质粒度组成中< 40μm 的要在90%以上,< 10μm的要在50%以上; ③循环介质要退磁。

采用煤泥重介旋流器工艺处理粗煤泥,分选精度高,分选密度范围宽,但是,小直径旋流器分选所需的细介质来源于大直径旋流器的溢流,由于两个悬浮液系统相互影响,因而对实现全厂介质系统平衡及自动控制难度较大。

此外,分选后的细粒煤与悬浮液一同进磁选机,导致磁选物料浓度高、粒度大,还会降低磁选机的介质回收率,介耗相对较高。

2.2螺旋分选机
2.21 工作原理
螺旋分选机主要由矿浆分配器、中心柱、螺旋溜槽和产品截取器等组成(图2)。

矿浆由分配器进入螺旋溜槽后, 颗粒群在槽面上的运动过程中, 重矿物沉降速度快, 沉入液流下层, 轻矿物则浮于液流上层; 接着, 轻、重矿物沿横向展开, 沉于下层的重矿物沿收敛的螺旋线逐渐移向内缘, 浮于上层的轻矿物沿扩展螺旋线逐渐移向中间偏外区域; 不同密度的矿粒沿各自的回转半径运动, 轻重矿物沿横向从外缘至内缘均匀排列, 设在排料端部的截取器将矿物带沿横向分割成精、中、尾煤三个部分,使其通过各自的排料管排出, 从而完成分选过程。

2.22应用情况
螺旋分选机没有运动部件, 不需要药剂和介质, 入料不需要压力, 占地面积小, 操作简单, 维修量小。

但是, 其有效分选密度一般在116kg/L以上, 低于该值时, 分选效果会受到影响。

对于动力煤选煤厂, 由于要求产品灰分比较高, 相对应的分选密度也比较高, 多在116kg/L 以上, 可选性好,非常适合螺旋分选机的分选条件, 故在国内动力煤选煤厂, 螺旋分选机应用比较成功。

2.3水介质旋流器
2.31工作原理
水介质旋流器(图3)工作时,矿浆由水介质旋流器上部的入料口切向给入旋流器筒体部分,在离心力场的作用下,矿浆在向下旋转的同时,固体颗粒实现按粒度、密度分层,密度较小的颗粒随上升流进入溢流管,密度较大的颗粒沿器壁向下运动,从底流口排出旋流器,从而实现颗粒的按密度分离。

2.32 应用情况
在国内, 山西吕梁柳林兴无煤矿选煤厂采用水介质旋流器从灰分为20%左右的1～0125mm的粗煤泥中分选出了灰分在10%以下的精煤泥[ 2 ] 。

水介质旋流器分选粗煤泥, 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。

2.4干扰床分选机( TBS)
2.41 工作原理
TBS (图4) 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, 一定压力和流速的上升水流进入压力水箱, 通过紊流板均匀地分布到TBS 底部; 固体物料进入TBS后, 在上升水流的作用下开始分层,粗颗粒高密度的物料集中于槽
体的底部, 细颗粒和低密度物料则流向槽体上部。

随着物料的连续给入, 细而轻的物料不断溢流至溢流收集槽, 高密度的物料通过由P ID
闭环控制器控制的排料阀门排出。

密度传感器浸入到紊流层中相应高度, 对槽体内的床层密度进行不间断的监测, 当床层的密度达到或超出设定值, 控制器即送出一个4～20mA的信号到气动执行机构, 气动执行机构开始动作,并打开底流排料阀排料, 直至床层密度降低至设定值, 排料阀门关闭。

通过P ID控制器控制排料阀门开启, 可使槽体内干扰床层保持稳定的设定密度。

气动执行机构的行程大约为40mm, 在此范围内可自由、平稳地运动, 排料阀在气动执行机构的作用下同时动作。

2.42 应用情况
目前, 国内已经有多家选煤厂引进TBS干扰床分选机, 并取得了很好的效果。

几个月的试生产表明, TBS对粗煤泥分选效果较好, 而且对重介质和浮选系统工作效果的影响明显改善, 精煤产率显著提高, 介耗大幅降低。

3结论
综上所述, 在几种粗煤泥分选设备中, 干扰床分选机(TBS) 相对煤泥重介旋流器、螺旋分选机和水介质旋流器具有更多优点:
(1) 分选下限可达011mm, 上限可达4mm,且分选密度可调, 有效分选密度在114 ～119g/m之间。

(2) 可改善重介旋流器和浮选的分选效果,一般情况下, 使用干扰床分选机( TBS) 可使全
厂精煤产率提高4～5个百分点。

(3) 干扰床分选机(TBS) 对入料煤质变化的适应性强。

(4) 0150 ～0120mm 粗粒级煤泥采用TBS分选, 可避免大直径旋流器分选细颗粒煤泥效果差的缺点, 又可充分发挥浮选分选细煤泥的优势, 从而最大限度地减少重介系统和浮选系统的入料量, 同时, 还提高了脱介设备的处理能力和脱介效果。

(5) 干扰床分选机(TBS) 可全自动控制, 无需人员操作。

(6) 工艺设计紧凑, 占用空间小。

(7) 设备本身无动力消耗, 设备维护费用低,无需重介质和化学药剂, 无需复杂的入料分配系统。

基于上述诸多优点, 可以相信, 干扰床分选机(TBS) 必将成为新建选煤厂粗煤泥分选工艺和已建选煤厂补套粗煤泥分选工艺的最佳设备选择, 具有良好的应用前景。