重介淺槽選煤介質(zhì)與煤泥的關(guān)系分析

摘要：隨著煤炭的大規(guī)模開發(fā)以及大型機(jī)械采煤技術(shù)的廣泛應(yīng)用，我國開采出來的煤炭質(zhì)量呈現(xiàn)出下降勢(shì)頭，導(dǎo)致煤炭質(zhì)量變差，優(yōu)質(zhì)煤炭變少。在開采煤炭的同時(shí)，為了增強(qiáng)煤炭的利用率以及為了減少燃燒煤炭而造成的環(huán)境污染，對(duì)煤炭的質(zhì)量要求逐漸提高。文章介紹了重介淺槽選煤工藝以及與煤泥的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：重介淺槽；選煤介質(zhì)；煤泥；采煤技術(shù)；煤炭開采 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD942 文章編號(hào)：1009-2374（2017）02-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.072

1 重介淺槽選煤工藝

重介淺槽選煤工藝現(xiàn)階段主要適用于動(dòng)力煤洗煤廠，主體工藝為塊煤（一般為13mm以上，現(xiàn)階段入選下限正在逐步研究降低，已有部分重介淺槽工藝選煤廠入選下限降至6mm）進(jìn)淺槽分選，排除矸石，小于13mm末煤不入洗。部分煉焦煤選煤廠采用重介淺槽-重介旋流器-浮選的聯(lián)合洗選工藝。重介淺槽主要代替人工選矸提高生產(chǎn)效率。

1.1 重介淺槽的工作原理

重介淺槽工藝在選煤工藝中是非常重要的一項(xiàng)技術(shù)。

在重介淺槽選煤工藝中，懸浮液通過重介淺槽分選機(jī)的兩個(gè)不同的位置進(jìn)入到重介淺槽分選機(jī)的分選槽里面。從分選機(jī)的下部注入的稱作上升流，上升流可以通過帶孔的布料板進(jìn)入到重介淺槽中，這樣一來可以充分地使其分布均勻。上升流的作用非常巨大，它可以保持重介淺槽的分選機(jī)中懸浮液均勻、穩(wěn)定，也可以保證矸石床層松散，提高淺槽分選效率。另一種就是從重介淺槽分選機(jī)的側(cè)面進(jìn)入的稱之為水平流，通過分重介淺槽分選機(jī)布料箱的限制與反擊，可以充分地使得分選機(jī)的水平流均勻、全寬地進(jìn)入重介淺槽的分選槽中。水平流的作用也是非常的明顯，它最主要的就是保證分選槽的上半部分中的懸浮液密度的平衡、穩(wěn)定，維持穩(wěn)定的同時(shí)也形成由原料進(jìn)入一側(cè)向著出料端口的水平介質(zhì)流，對(duì)上部分中的精煤進(jìn)行運(yùn)輸。輸入原料煤進(jìn)入到分選槽之后，使其全部浸入到分選槽的懸浮液中。之后出現(xiàn)分層，精煤漂浮在上層，其余的矸石沉入槽底，漂浮的精煤由水平流推動(dòng)通過分選機(jī)溢流堰排出，下沉的矸石通過底部的矸石刮板排出。

1.2 重介淺槽加重介旋流器選煤工藝

在煤炭行業(yè)中，煤炭的質(zhì)量關(guān)系著煤炭事業(yè)的前途與發(fā)展，因此重介淺槽加重介旋流器選煤工藝應(yīng)運(yùn)而生。重介旋流器就是在離心力場(chǎng)中，利用物理學(xué)原理來對(duì)原料按照密度的不同進(jìn)行分別選擇。原料在重介旋流器中由徑向力（方向向上的離心力）以及阿基米德力，這兩個(gè)力作用來對(duì)原料進(jìn)行選擇。而重介旋流器也不是特別復(fù)雜。

F=V（S-P）v?/r

式中：

F——礦物在懸浮液中所受的徑向力，N

V——固體礦物的體積，m?

s——固體礦物的密度，kg/L

P——懸浮液的密度，kg/L

v——旋轉(zhuǎn)時(shí)的切向速度，m/s

r——旋轉(zhuǎn)半徑，m

根據(jù)以上的公式我們可以了解到，原料在重介旋流器中無論是背離圓心運(yùn)動(dòng)還是向圓心運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)最主要的是根據(jù)原料和重介旋流器中的懸浮液的密度之差。由s和p的大小來決定：當(dāng)s>p時(shí)，原料會(huì)向器壁運(yùn)動(dòng)背離圓心；當(dāng)s

1.3 重介淺槽選煤工藝在國際上的應(yīng)用

國際上，重介淺槽的選煤工藝比我們國內(nèi)開發(fā)的早，并且設(shè)備先進(jìn)。在國外一般的選煤工藝都是根據(jù)最終產(chǎn)品精煤的質(zhì)量以及對(duì)原煤的種類不同來選擇不同的選煤工藝。現(xiàn)階段來說，外國的一些煤廠一般在選擇選煤工藝的時(shí)候都采用重介質(zhì)分選以及塊煤跳汰。煤泥分選、搖床分選以及細(xì)粒煤螺旋分選機(jī)也是被煤炭洗選行業(yè)所重視的，另外還有就是干燥工藝以及精煤脫水等工藝也得到普遍重視。國外選煤工藝中，主要的脫水工藝主要是采用濃縮沉降、過濾以及采用離心機(jī)的方式進(jìn)行脫水，而相對(duì)于塊煤來說，最主要的就是采用圓筒離心篩。上述所說的工藝基本上代表了國外選煤廠的全部的選煤工藝現(xiàn)狀。隨著世界經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，重介淺槽的選煤工藝也在全球化發(fā)展，各個(gè)國家的差距都在逐漸減小。

1.4 重介淺槽選煤工藝在國內(nèi)的應(yīng)用

在國內(nèi)，相比于國外的重介淺槽的選煤工藝上存在一定的落后狀態(tài)。我國的重介淺槽選煤工藝發(fā)展相對(duì)來說還處在發(fā)展階段，各方面的工藝都有待提高，根據(jù)對(duì)我國國內(nèi)最主要的選煤工藝進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在我國一些煤礦的選煤工藝中，跳汰占43%；重介占3.76%；浮選占9.2%；其他占5%。如果按照選煤廠的數(shù)量來計(jì)算，重介選煤廠占45.2%；跳汰占44%；浮選占13%；其他占53%。重介消耗在未改造的情況下就會(huì)大大低于標(biāo)準(zhǔn)耗量，改造篩板的效果也比較明顯。

現(xiàn)階段，我國的選煤工藝中機(jī)器設(shè)備都存在一定的問題，設(shè)備從20世紀(jì)50～90年代都有，設(shè)備出現(xiàn)年代化現(xiàn)象。在20世紀(jì)八九十年代之后，我國的選煤技術(shù)得到了巨大發(fā)展，但跟國外的選煤技術(shù)相比還是存在一定的差距。

2 重介聯(lián)合選煤工藝的介質(zhì)與不同煤種的關(guān)系

2.1 重介聯(lián)合選煤工藝的介質(zhì)與煤種、煤粒度的關(guān)系

重介選煤中的選煤介質(zhì)對(duì)于原煤的煤種以及粒度有著非常重要的影響。一般情況下，在進(jìn)行粗顆粒煤分選的過程中所使用的重介質(zhì)旋流器的直徑相對(duì)較小，小直徑的重介質(zhì)旋流器在同樣的壓力之下可以得到高數(shù)值的離心因數(shù)。重介旋流器的離心力足夠大就可以得到不同的煤粒度，并且根據(jù)不同的煤種來選擇不同的選煤介質(zhì)，更加高效。

結(jié)合有效的研究可以得到，在重介旋流器中，粒度相同的礦物質(zhì)顆粒放到不同直徑的重介旋流器中，一旦得到足夠強(qiáng)度的離心力，其最后的結(jié)果也就是分選的效果也是相同的。離心強(qiáng)度Φ：

Φ=a/g

式中：

a——離心加速度，m/s?

g——重力加速度，m/s?

粗煤泥重介旋流器的離心加速度與入料的切線速度以及重介質(zhì)旋流器圓柱段的直徑有關(guān)，即：

a=v?/R=2v?/D

式中：

v——粗煤泥重介旋流器內(nèi)懸浮液的切向速度，m/s

R——粗煤泥重介旋流器的半徑，m

D——粗煤泥重介旋流器的直徑，m

而粗煤泥重介旋流器的切向流速與入料壓力有關(guān)，即為：

v=k（2gp）?

式中：

P——粗煤泥重介旋流器懸浮液給入壓力，m水柱

k——流速系數(shù)

因此，離心強(qiáng)度Φ：

Φ=4k?p/D

2.2 重介聯(lián)合選煤工藝的介質(zhì)與細(xì)顆粒煤的關(guān)系

重介聯(lián)合選煤工藝在選煤的工作中有著非常重要的意義，并且在細(xì)顆粒煤的生產(chǎn)中有著巨大的作用。重介聯(lián)合選煤工藝系統(tǒng)中處理細(xì)顆粒煤的工藝也是具有一定規(guī)模。煤泥重介工藝系統(tǒng)流程具體為：在精煤經(jīng)過脫介弧形篩之后流入到合格介質(zhì)桶中，并用渣漿泵打到重介質(zhì)旋流器當(dāng)中進(jìn)行分選，一般采用有壓上料的重介質(zhì)旋流器。之后分選出兩種產(chǎn)品，并進(jìn)行介質(zhì)的回收。

3 煤質(zhì)對(duì)介質(zhì)系統(tǒng)影響以及磁選機(jī)對(duì)介質(zhì)浪費(fèi)的影響

3.1 煤質(zhì)對(duì)介質(zhì)系統(tǒng)影響

在生產(chǎn)中，影響介質(zhì)系統(tǒng)的因素很多，最主要的就是煤礦自身的品質(zhì)對(duì)介質(zhì)系統(tǒng)的影響。在選煤介質(zhì)中以磁鐵礦粉最為重要。磁鐵礦粉對(duì)介質(zhì)系統(tǒng)的影響大體可以分為四個(gè)方面，包括磁鐵礦的全水分、粒度組成、磁性物含量以及磁性。每個(gè)因素對(duì)介質(zhì)系統(tǒng)的影響都不容小覷。第一，磁鐵礦的全水分，介質(zhì)的水分對(duì)介質(zhì)的浪費(fèi)有著非常大的影響。介質(zhì)的水分升高，會(huì)促進(jìn)介質(zhì)凝結(jié)，這樣不僅會(huì)造成抱團(tuán)現(xiàn)象還會(huì)造成系統(tǒng)加介困難，在進(jìn)入到懸浮液之后不利于介質(zhì)粉分散，這樣會(huì)使得懸浮液不穩(wěn)定；第二，粒度組成方面，磁鐵礦粉的粒度組成也會(huì)對(duì)介質(zhì)系統(tǒng)造成一定影響，磁鐵礦粉粒度越細(xì)（325目以下顆粒占比多）懸浮液密度越穩(wěn)定，但是磁鐵礦粉回收率越低，反之磁鐵礦粉粒度越粗（325目以下顆粒占比少）懸浮液密度越不穩(wěn)定，但是磁鐵礦粉回收率越高，因此在保證正常工作的前提下，盡量選擇更好的粒度組成；第三，磁性物含量，為了充分降低系統(tǒng)介質(zhì)的消耗，盡量要求磁鐵礦粉中的磁性物含量大于95%；第四，磁鐵礦的磁性問題，磁鐵礦的磁性問題不僅僅會(huì)影響到介質(zhì)的消耗，還會(huì)影響到分選的效果，為了充分降低系統(tǒng)介質(zhì)的消耗，盡量要求磁鐵礦粉中的強(qiáng)磁性物含量大于95%。

3.2 磁選機(jī)對(duì)介質(zhì)浪費(fèi)的影響

現(xiàn)階段，我國重介淺槽中的磁選機(jī)的性能對(duì)于介質(zhì)的浪費(fèi)是有一定影響的，并且磁選機(jī)的現(xiàn)實(shí)工作狀態(tài)對(duì)重介質(zhì)的回收起著尤為重要的作用。在工作的時(shí)候，一旦磁選機(jī)的工作效率降低，那么介質(zhì)的損失會(huì)升高。在現(xiàn)實(shí)生活中，影響磁選機(jī)的工作效率的因素有很多，比如懸浮液的液位、礦物質(zhì)的濃度以及磁偏角等。從經(jīng)濟(jì)角度來看，現(xiàn)在我國的磁選機(jī)設(shè)備的性價(jià)比非常高，只要在設(shè)備中的磁選能力強(qiáng)、運(yùn)行平穩(wěn)，那么磁選機(jī)的工作效率會(huì)接近100%。但是日常工作狀態(tài)中，因?yàn)楣ぷ魅藛T的管理不善以及監(jiān)管、維護(hù)不及時(shí)，會(huì)直接造成磁選機(jī)的效率低下，對(duì)介質(zhì)造成浪費(fèi)。

4 結(jié)語

在我國，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)煤炭的需求量也在不斷增多，煤炭行業(yè)也隨之蓬勃發(fā)展。隨著時(shí)間的推移，優(yōu)質(zhì)煤炭逐漸變少。同時(shí)隨著煤炭的大規(guī)模開發(fā)以及大型機(jī)械采煤技術(shù)的廣泛應(yīng)用，我國開采出來的煤炭質(zhì)量呈現(xiàn)出下降勢(shì)頭，煤炭質(zhì)量變差。煤炭洗選將由部分入洗逐步向全部入洗轉(zhuǎn)變，在煤炭全部入洗的工藝流程中重介聯(lián)合選煤工藝將是重要的發(fā)展方向。重介聯(lián)合選煤工藝的發(fā)展將會(huì)帶動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。在重介聯(lián)合選煤工藝中介耗高低是重介選煤廠衡量全廠生產(chǎn)工藝水平和管理水平的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，介質(zhì)消耗過大，不但造成介質(zhì)的損失，污染產(chǎn)品，降低產(chǎn)品質(zhì)量，造成經(jīng)濟(jì)損失，而且還會(huì)影響重介系統(tǒng)生產(chǎn)的正常、穩(wěn)定。它反映了選煤廠的管理水平，必須足夠重視。

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作者簡介：高旺（1981-），男，中國神華股份有限公司哈爾烏素露天煤礦選煤廠工程師，研究方向：洗選工藝優(yōu)化與選煤設(shè)備管理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）