粗煤泥分选

粗煤泥分选设备在选煤厂的应用摘要我国是一个以煤炭为主要能源的国家，难选煤和高硫煤所占的比重较大。

随着采煤机械化程度的提高，入选原煤中煤泥的含量也逐渐增多，浮选法可以实现<0.3mm煤的有效分选，>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在尾矿中，解决粗煤泥分选的问题日显迫切，这也是困扰国际选煤界的一个重要问题。

目前，在选煤工艺中获得工业应用的粗煤泥分选设备主要有煤泥重介质旋流器、螺旋分选机、TBS干扰床分选机、水介质旋流器等。

本文介绍了国内外粗煤泥分选设备的发展状况和分选性能，总结了相关流程的特点关键词：粗煤泥分选，TBS干扰床，螺旋分选机，煤泥重介旋流器水介质旋流器1 引言粗煤泥的分选一直是困扰国际选煤界的一个重要问题。

传统的跳汰—浮选工艺存在严重的跑粗现象; 而新建的采用预先脱泥的重介 - 浮选工艺的选煤厂, 由于磨损, 脱泥筛筛缝变大, 跑粗现象仍然存在, 浪费了大量的资源。

另外, 按015mm脱泥,脱泥效率存在问题, 相当部分的 - 015mm的物料进入重介系统, 影响重介旋流器的高效运行。

随着采煤机械化程度的提高, 入选原煤中煤泥的含量也逐渐增多, 解决粗煤泥分选的问题日显迫切。

为此,国内外都做了大量研究, 取得了一定成果, 包括螺旋分选机和小直径重介质旋流器等。

然而, 尽管螺旋分选机操作成本较低, 但其分选密度受到限制, 而且对入选原煤量和性质变化适应性差, 设备参数不易确定和调节,入料分配系统复杂, 同时占地面积也较大。

小直径重介质旋流器提高了分选效率, 但需要使用和回收更细的磁铁矿粉, 系统复杂, 操作成本较高, 设备、管路、阀门容易磨损, 维护保养困难, 并且操作、调整方面比其它选煤方法要求更严格。

2 常用的粗煤泥分选设备及比较2.1 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。

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。

在选煤厂设计时，主要根据原煤种类、粒度、可选性和对精煤的灰分要求等来确定选煤方法和机械设备。

炼焦煤的选煤厂采用重选-浮选联合流程。

动力煤选煤厂，通常采用全重选流程，当-0.5mm原煤也需要分选时，则采用螺旋分选机或水介质旋流器进行分选。

对于炼焦煤选煤厂或适宜采用重选-浮选联合流程的选煤厂，一般情况下+0.5mm粒级被认为在重选环节已经分选完毕，只需分级脱水就可直接进入精煤，-0.5mm粒级进入浮选进行分选。

粒度是影响重选分选过程的主要因素，粒度越小，分选效果越差，实际重选过程中0.5-3mm粒级分选效果明显比+3mm粒级差；由于分级的不彻底，有相当一部分1mm左右的煤粒进入浮选作业，而浮选对于+0.3mm粒级的分选效率也较差。

此种情况说明，在常规重选和浮选工艺间，需要增加一个分选环节，来提高0.3-3mm粒级的分选效果，以实现流程的最佳衔接。

国内将0.5-3mm粒级称为粗煤泥。

国际上常用螺旋分选机分选粗煤泥，但螺旋分选机在1.7以上的较高的分选密度下才能达到较好的分选效果，所以当原煤可选性差，密度分选低时，螺旋分选机适应性较差，这也是我国一些选煤厂螺旋分选机停用的主要原因。

2.2 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。

据国外生产经验 , 煤泥重介旋流器的有效分选粒度范围为 1～01045mm。

在分选过程中 , 小直径旋流器可产生较高的离心系数 , 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。

2.3 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。

渐开线入料方式可以将湍流程度降至最低 , 而最大程度地将动能转化为离心力。

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。

2.4 TBST BS的分选原理是基于颗粒在流态化床层中的干扰沉降原理。

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。

TBS干扰床有以下主要特点: 不用磁铁矿粉或类似的介质, 不用药剂, 生产成本低; 无运动部件,几乎无动力消耗 (仅控制系统用少量电能) ; 用水量低。

根据所处理物料的粒度和性质不同, 一般每平方米工作面积用水 10～20m3 能实现低密度分选,生产低灰精煤; 分选密度可以全自动调节, 简单易行; 对入料的变化适应性强; 结构紧凑, 占地面积小, 可降低基建费用; 运行过程无须专人看守, 且维护保养简单方便。

用于处理煤炭的 TBS干扰床, 能有效分选 4～0.1mm 的细粒煤, 但入料粒度上下限之比以 4 ∶1为宜。

干扰床结构紧凑, 占地小,维护简单, 生产成本低; 本身无运动部件, 无需动力, 无需压力给料泵, 能耗低; 不用药剂和铁粉等介质, 生产费用低; 可自动控制和调节分选密度; 入料粒度范围较窄, 上限和下限之比以4为宜; 入料悬浮液浓度以40%～60%为宜。

干扰床适合处理1～0125mm级的粗煤泥, 可用以处理浮选和重选之间的粗煤泥即原煤脱泥后、浮选前排粗的物料。

3 典型的粗煤泥分选工艺3.1 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。

该工艺的主要特点是: 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。

3.2 煤泥重介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。