复合式干法选煤技术的研究与应用

复合式干法选煤技术的研究与应用

1 复合式干法选煤的发展概况

据统计，2000年全国有选煤厂1600座，实际入洗原煤386Mt。随着各种煤炭洗选加工技术的不断开发应用，在风力选煤基础上发展起来的复合式干法选煤得到了迅速发展。在短短四年中，已在全国20个省、市、自治区新建了89座复合式干法选煤厂(车间)，年入选原煤能力达到3000多万吨，使复合式干法选煤在我国选煤方法中所占比例由零迅速增加到5．7％，而且今后增长势头会更快，已成为一种不可忽视的新的选煤技术。这对于开发利用我国西部煤炭资源极其重要。

复合式干法选煤是我国独创的一种新型选煤方法，具有不用水、工艺简单、投资少、生产成本低、回收率高、能耗低、对环境无污染、设备事故率低、建设周期短等一系列优点。受到煤矿、煤炭集运站、焦化厂、煤气厂、选煤厂等企业的欢迎。

复合式干法选煤技术能够全面符合国家保护水资源、节能、环境保护及煤炭深加工等一系列政策，具有广阔的应用前景。

复合式干法分选机已被列入“中国最新高精专利技术2000项”，获“全国专利科技成果精品城”金奖，获1998年煤炭工业科技进步奖，获第十届“中国新技术新产品博览会”金奖，获首届“河北省优秀发明奖”。并被确定为2001年国家重点环保实用技术。

获得“河北省科技企业”称号的唐山市选煤成套设备厂专业生产的各种规格、型号的复合式干选机已发展到8种系列产品，年产值达2．0X107元以上。

2 发展复合式干法选煤的意义

第一，我国煤炭资源丰富，而占全国78％的煤炭资源蕴藏在干旱缺水的西部地区。水资源缺乏已成为西部煤炭开发和加工的制约因素。复合式干法选煤技术为我国能源基地战略西移提供了一条新的煤炭加工的技术途径。

第二，我国煤炭产品结构单一。2000年全国原煤人选比例平均38．5％左右，动力煤人选比例仅为14．6％。动力煤质量必须不断提高才能满足市场要求。复合式干法选煤作为动力煤排矸的有效分选技术，以其独有的特点适合我国

煤炭企业的要求而得到迅速推广应用。而且成为提高我国动力煤入选比例的一种切实可行的方法。

第三，解决了易泥化煤的分选加工问题。同时，解决了严寒地区煤炭洗选带来的产品冻结问题。

第四，复合式干法选煤突破了传统风力选煤的模式，使濒临淘汰的风力选煤技术获得新的发展，推动了科学技术进步。

3 复合式干选机的结构、原理和创新

3．1 结构

复合式干选机采用自生介质(入选原煤中所含细粒煤)与空气组成气固两相混合介质分选；借助机械振动使分选物料做螺旋翻转运动，形成多次分选；并充分利用逐渐提高的床层密度所产生的颗粒相互作用的浮力效应而进行分选。按照这个总体思路，对床面形状、振动形式、物料运动轨迹、床层厚度控制、风力分布、风量控制、床面角度调节以及供风除尘工艺配套等作出了相应的结构设计，创造出一种全新的复合式干法分选机，其结构示意如图1。

图1复合式干法选机结构示意图

式干法分选机由分选床、振动器、风室、机架和吊挂装置等组成。

分选床由床面、背板、格条、排料挡板组成。床面下有可控制风量的风室，由离心通风机供风，气流通过床面上的风孔作用于分选物料。由吊挂装置将分选床、振动器悬挂在机架上，可任意调节分选床的纵向和横向角度。

3．2 分选原理

3．2．1 物料在螺旋运动中的分选作用

入选物料由给料机送到分选床的给料口，在床面上形成具有一定厚度的床层。最下层的物料直接与振动的床面接触，床面振动产生的惯性力使下层物料由排料挡板向背板运动，由于背板的阻挡，引导物料向上运动。而上层物料受背板的推力和重力作用，沿表层向排料边下滑，在整个物料层上下形成正反方向速度梯度。最上层密度最小的煤首先通过排料挡板排出，其余物料继续做下一周期循环运动。如图2所示。

图2 物料在螺旋运动中的分选作用

由于振动力和连续进入分选床的物料压力，使不断翻转的物料形成近似螺旋运动，并向矸石端移动。因床面宽度逐渐减缩，上层密度相对较低的煤不断排出，直到最后排出密度大的矸石和黄铁矿。风力的作用一方面加强粒群的松散，另一方面就是与细粒煤组成气固两相混合介质，提高分选精度。

3．2．2 自生介质的分选作用

传统风力跳汰机的人料粒度比为2．5：1，粒度上限20mm，而复合式干选机人料粒度是80—0mm，大大突破了风力跳汰机的人料粒度范围。在干选机床面上方，由细粒物料和空气组成了气固两相混合介质，形成具有一定密度、相对稳定的气固悬浮体，加上风力向上的托力，使密度低的煤上浮，而密度高的物料下沉。随着分选过程进行，细粒粉煤不断随大粒度精煤排出，剩余粒度较粗、密度较高的中等颗粒又与空气组成新的密度更高的气固悬浮体。有利于中煤和矸石的分选。

3．2．3 离析作用及风力作用的综合效应

复合式干法分选机床面上物料的松散与分层是由机械振动和上升气流的悬浮作用而实现的，松散强度随机械振动强度和风速的提高而增加。

根据热力学第二定律，任何体系都倾向于自由能降低。分层前床层的位能高于分层后的位能，只要给以适当的松散条件，重矿物就要进入下层，从而实现分层，即通过不同密度矿粒的再分布达到位能降低的过程。如果仅靠振动松散，就不可避免使矿粒群造成“离析分层”，密度小的大颗粒被挤入上层，密度小的细粒煤漏到底层，达不到按密度分层的目的。如果仅有风力作用，只能是将细粒物料吹向上层，也不能按密度分层。只有在风力和振动力的综合作用下，物料才能按密度分层。如图3所示。

图3 矿粒发层作用示意图

由于综合作用的结果，使分选过程趋于完善，并在床面上形成一层矸石床层。矸石床层主要是由密度较高的矸石、黄铁矿组成。高密度颗粒相互作用产生的浮力效应可以有效地阻止低密度煤再混入矸石产品中，从而保证了排出矸石的纯度。

综上所述，复合式干选机的分选原理就是在使物料做螺旋翻转运动的条件下，利用振动力和风力的综合作用造成床层松散和矿粒按密度分层。在不同区段有自生介质(粉煤)与空气形成的混合介质分选作用(精煤段)，又利用了颗粒相互作用的浮力效应(中煤段)。形成了一种不同于任何选煤设备的综合分选机理。3．3 复合式干法选煤对传统风力选煤的创新和发展

复合式干法选煤突破了国内外传统风力选煤的模式，创造出一种分选原理独特的新型干法选煤设备。与传统风选相比，主要创新点如下：

(1)复合式干选机采用入选原煤中所含细粒煤(自生介质)与空气组成气固两相混合介质分选，而不是单以空气做分选介质，因此分选物料粒度范围宽，可达到80—0mm，而传统风选只能分选较窄粒级。

(2)复合式干法选煤可用常规重力选煤指标衡量其分选效果，可能偏差Ep= 0．20，不完善度I=0．1，数量效率，η=95％，分选粒度下限3mm，单位面积处理能力10t／(h．m2)。大大优于传统风选.。