阻尼脈動干擾床分選細粒煤效果的實驗研究

黃杰 時君 邵長城

對于目前其它選煤設備對粗煤泥不能有效分選的問題，該文提出了用新型流化床阻尼脈動干擾床分選機處理窄粒度（0.9～0.45mm）粗煤泥；同時利用阻尼脈動干擾床對粗煤泥進行了正交和分選實驗，實驗表明，阻尼脈動干擾床能夠對0.9～0.45mm粗煤泥實現分選，并有較好的分選效果。

阻尼脈動干擾床；正交試驗；可選性；分選評定

隨著機械化采煤程度的提高，原煤中的細粒含量越來越多，細粒煤的分選受到廣泛關注，細粒煤中有一部分介于重選和浮選之間的煤粒，利用傳統的寬粒級重選和浮選方法處理都比較困難，而這部分細粒煤即為通常講的粗煤泥[1]。當前我國工業上應用于粗煤泥分選的設備主要有：小直徑重質、水介質旋流器、搖床、螺旋分選機等。這些設備特點各異，但都有其應用的局限性，如：小直徑重介質旋流器系統復雜分選成本較高、水介質旋流器分選下限高且分選精度差[2]。干擾床分選技術是近年來新興的細粒煤分選技術，具有設備占地小、成本較低、處理量大等優勢。

通過查閱已有文獻阻尼脈動干擾床對于3～0.25mm粗煤泥的的分選灰分已達到10%左右，取得了很好的效果，進一步探討粒度效應對阻尼脈動干擾床的分選狀況對提高經濟效益有著重要的作用，本文通過實驗室研究，對0.9～0.45mm小粒級的粗煤泥進行了研究[1]。

1.國內外研究現狀

中國礦業大學李延峰、劉文禮等人對液固流化的研究表明：液固流化分選適合國內的煤質，分選效果良好[3]。

美國能源部煤炭中心AlledoniaOH選煤廠采用Stokes的CMI型干擾床層分選機（TBS），分選粒度范圍為2.0～0.25mm，處理量為240t/h。應用表明其E值為0.06，分選密度為1.86g/cm3，精煤回收率為86.3%，灰分達到9.6%[4]。

河南理工大學惠兵等人針對當前傳統干擾床分選機存在的種種弊端設計了一種新型的干擾床分選裝備——阻尼脈動干擾床，對寬粒級粗煤泥分選取得了很好的效果[5]。本文就利用此種新型干擾床——阻尼脈動干擾床對窄粒級粗煤泥進行了分選研究。

2.阻尼脈動干擾床分選設備

阻尼脈動干擾床是在傳統的干擾床中加入了阻尼塊和脈動裝置，主要包括由分選機主體、脫水室、給排料系統、脈動裝置、供水系統等部分，如圖1：

圖1阻尼脈動干擾床分選設備圖

3.阻尼脈動干擾床的實驗研究

A.實驗設備

表1設備主要參數表

B.實驗步驟

對0.9～0.45mm粗煤泥進行浮沉試驗，確定其可選性。根據可選性資料和假定的精煤灰分確定理論分選密度，進而確定出預測的實際分選密度；對0.9～0.45mm粗煤泥進行正交設計，探討影響因子流量，頻率，振幅之間的影響關系和主次順序。得出最佳的參數組合；由正交試驗得出的最佳參數進行分選實驗，對得到的精煤和尾煤做浮沉實驗；繪制分配曲線；評定阻尼脈動干擾床對0.9～0.45mm粗煤泥分選效果評定。

C.實驗數據處理

a.原煤浮沉實驗及可選性曲線的繪制

表20.9～0.45mm粗煤泥浮沉報告表

圖20.9-0.45mm粗煤泥可選性曲線

可選性曲線作為原煤性質的圖示，是表示了被選原煤的質與量的關系，因此，除用來判斷原煤的可選性，還可解決選煤工藝中的理論工藝指標和分選條件的問題。根據相關資料本次研究要求精煤產率的灰分為8%，從圖1可選性曲線中得到阻尼脈動干擾床理論分選密度為1.582g/cm3。

b.阻尼脈動干擾床正交試驗數據處理

試驗目的是探索阻尼脈動干擾床對0.9～0.45mm粗煤泥分選后，確定精煤灰分和產率與上升水流、脈動機構參數（振幅、頻率）之間的關系，并得出最佳的參數組合。其它參數認為基本穩定。試驗設計基本信息見表3。

表3試驗設計基本信息表

注：振幅最小值4.000代表導桿向下調整4mm，最大值4.000代表導桿向上調整4mm。

表4正交試驗測試結果

表5正交實驗結果分析

有數理統計理論知。極差R的大小反映了各因子對實驗結果的影響程度。極差R越大，則該因子對實驗的影響越大，結合表中R值，精煤產率：RA>RC>RB，所以流量是主要影響因子，振幅其次，最后是頻率；精煤灰分：RA>RB>RC。所以流量是主要影響因子，頻率其次，最后是振幅。

上圖是精煤產率和各水平因子的關系，從圖中可以看出各因子哪個水平的指標最高，結果是流量的選擇：流量（2）。頻率的選擇：頻率（2）。振幅的選擇：振幅（2）。

上圖是精煤灰分和各水平因子的關系，從圖中可以看出各因子哪各水平的指標最高，結果是流量的選擇：流量（3）。頻率的選擇：頻率（2）.振幅的選擇：振幅（1）。

由以上可知，提高0.9～0.45mm粗煤泥精煤產率的組合為A2B2C2，即：流量3.7，頻率20，振幅0。滿足精煤灰分的組合為A3B2C1，即：流量4.5，頻率20，振幅4。

c.阻尼脈動干擾床的分選效果的評定

通過上述確定的滿足精煤灰分的阻尼脈動干擾床最佳參數組合流量4.5，頻率20，振幅4，進行了阻尼脈動干擾床分選，精煤產率為66.568683%，灰分為7.96841%。尾煤產率為33.431317%，灰分為28.85944%。

表6分配率計算表

圖30.9～0.45mm粗煤泥分選的分配曲線

分配率為50%處的密度稱為分配曲線的實際分選密度，分配曲線的統計意義說明分配率為50%時的密度級別進入到輕重兩種產物中去的機會均等，各為50%，通過上述分配曲線圖2上分配率50%的分選密度（1.578g/cm3），與通過原煤可選性曲線確定的實際分選密度1.592g/cm3基本相同。

根據可能偏差公式，Ep=（d75～d25）/2，并結合分配曲線，得到阻尼脈動干擾床可能偏差為0.113。這一結果表明，阻尼脈動干擾床分選機能夠對0.9～0.45mm粗煤泥實現分選，并且分選效果較好。

4.結論

通過正交設計，得出影響阻尼脈動干擾床分選效果的因子之間的主次順序為：精煤產率的影響順序為流量>振幅>頻率，對精煤灰分的影響順序為流量>頻率>振幅。所以提高精煤產率的最佳組合：流量3.7，頻率20，振幅0，滿足精煤灰分的最佳組合：流量4.5，頻率20，振幅4。

本文要求干擾床分選的精煤灰分為8%，作者利用正交試驗得出滿足此灰分的最佳操作參數（流量4.5，頻率20，振幅4）進行了0.9～0.45mm粗煤泥的分選。通過分配曲線，可能偏差進行對阻尼脈動干擾床的分選效果進行了評價。得出阻尼脈動干擾床對0.9～0.45mm粗煤泥的分選效果良好。優化阻尼脈動干擾床的操作制度對粗煤泥分選會取得更好的效果。今后要對阻尼脈動干擾床用于不同粒度范圍，不同種類煤的分選進行更深一步研究，以評價其選煤效果。

[1]焦紅光，惠兵等.新型粗煤泥干擾床分選技術的研究[J].煤炭工程.2009.02

[2]王建軍，焦紅光等.干擾床分選技術的發展與應用[J].選煤技術.2007.06

[3]李延峰.粗煤泥在液固流化床中的高效分離研究[D].江蘇徐州：中國礦業大學，2004

[4]K.P Galvin， S.J.Pratten and S.K.Nico1. Dense Medium Separation Using A Teetered Bed Separator[J]. Minerals Enginering.1999.12（9）

[5]惠兵，杜高仕等.干擾床分選技術的研究[J].煤炭加工與綜合利用，2005.02