原煤粗煤泥分選的實驗研究

侯曉紅

(山西西山煤電股份有限公司西曲礦選煤廠，山西 太原 030200)

在我國能源結構中煤炭資源儲量占有絕對優勢，是我國的支柱性能源。在能源消費比例中，煤炭占到了96%以上，煤炭的高產量對我國的國民經濟發展具有重要的意義。目前，對于粗煤泥選煤工藝，我國較為成熟的技術為重介質旋流器分選和煤泥浮選[3-4]。但前者選煤工藝復雜，分選成本太大；后者選煤效率較低，分選得到的粗煤泥粒度在0.3 mm～2.5 mm。本文擬通過干擾床分選機進行原煤粗煤泥分選的實驗研究，同時對該選煤工藝進行合理性評價[1-2]。

1 干擾床分選機選煤機理

不同地質條件下煤體的密度不同，煤體的粒度特征也不盡相同，在同種選煤工藝下，煤在流體中的沉降速率隨著粒度的不同而改變，而沉降速率與粒度的大小呈正相關關系。設大粒度煤在流體中的沉降速率為V1，小粒度煤在流體中的沉降速率為V2，給流體提供一個與不同粒度煤沉降方向相反的速率V，當該速率滿足條件V2

將需要進行分選的煤通過給料管置于分選機內部，分選機分配器內裝有流體，處于分選機底端的位置，這樣利于分配器提供上升方向且具有一定速率的流體。當所提供的流體速率與某些粒度煤的沉降速率相等[5]時，則這類煤將會在流體中保持懸浮狀態，形成逐漸趨于穩定的懸浮層。當分選的煤不再流體中下沉或者上浮時，則意味著分選工作完成。下沉的煤進入底流形成尾礦，而上浮的煤進入溢流形成精礦，這就是干擾床分選機(如圖1所示)的選煤機理。

圖1 干擾床分選機示意圖

2 原煤篩分

對本次實驗所選的原煤進行篩分，得到粒度篩分測試結果如第31頁表1所示。從篩選結果可以發現，粗煤泥的粒度主要集中在2 mm以下，占到了總產率的近85%；同時，煤泥灰分隨著粒度的增大而增大，但原煤中總的灰分僅為14.27%，灰分含量較低，意味著原煤具有較高的分選特性，煤泥分選會取得較好的經濟價值。

表1 煤泥粒度篩分測試結果統計表

3 分選工藝的影響因素分析

結合本次選煤的流程以及前人經驗，分選工藝的影響因素主要包括分選流體特性以及原煤性質。

分選流體的特性主要指流體流速以及黏性等。原煤分選過程中所受的浮力隨著流體黏性的增大而增大，表現為沉降速率的減小和上浮速率的提高。干擾床分選機的型號和原煤顆粒的性質決定了流體的流速，流體合理的流速可保證不同粒度煤分選的有效性。當流體流速過高時，上浮的煤進入溢流的時間過早，而下沉的煤容易在槽底集中，故而降低了分選工藝的高效性。

原煤性質主要指煤的粒度和密度。原煤在分選流體中的運移方向和速率均隨著原煤性質的改變而變化。干擾床分選機分選的難度隨著原煤密度的變化而變化，進而影響分選效果。一般情況下，分選機對粒度在3 mm以下原煤的分選效果較為顯著。如果原煤粒度過大，則密度相對較大且粒度相對較小的煤會對溢流形成的精礦造成一定程度的污染；另一方面，密度相對較小且粒度相對較大的煤會進入底流的尾礦中，從而降低了分選工藝的有效性。本次實驗所選原煤的粒度普遍集中在3 mm以下，故也說明了原煤在干擾床分選機中具有較好的分選效果。

4 分選結果分析

為了對原煤中的不同粒度粗煤泥分選效果進行定量分析和評價，此次所選粗煤泥的粒度分別為0.3 mm～1.0 mm以及1.0 mm～2.0 mm。通過干擾床分選實驗得到了2種粒度粗煤泥分選結果，分別見表2和表3所示。

從表2和表3中可以發現，對于2種粒度的粗煤泥，低密度級的分選效果要更好，在0.3 mm～1.0 mm的粗煤泥中，1.5 g/mL密度級以下的精煤產率達到了91.66%；在1.0 mm～2.0 mm的粗煤泥中，1.5 g/mL密度級以下的精煤產率達到了89.73%。均保持在90%左右。同時，分選機分選過程中存在的可能性偏差基本上隨著密度級的增大而減小，說明分選機對粗煤泥的分選效果隨著密度級的減小而增強。表4給出了2種粒度粗煤泥的分選指標，2種粒度粗煤泥的分配曲線如圖2所示。

表2 0.3 mm～1.0 mm分選實驗結果統計表

表3 1.0 mm～2.0 mm分選實驗結果統計表

表4 2種粒度粗煤泥分選指標統計表

圖2 2種粒度粗煤泥分配曲線示意圖

從表4中可以發現，粒度在1.0 mm～2.0 mm的粗煤泥在分選后獲得了79.89%的精煤，而粒度在0.3 mm～1.0 mm的粗煤泥在分選后獲得了88.5%的精煤，分選密度大約為1.6 g/mL。圖2中，Q為流體流速。從圖2中可以看出，對于粒度在0.3 mm～1.0 mm粗煤泥的分選控制流體流量為28PLM，而粒度在1.0 mm～2.0 mm粗煤泥的分選控制流體流量為38PLM。在不同的流體流速下，2種粒度的分選效果都比較好。但總體上粒度在1.0 mm～2.0 mm粗煤泥的分選效果要更好一些。究其原因，粒度在0.3 mm～1.0 mm粗煤泥在流體中分選時，少量的煤通過錯配物的形式進入溢流，從而對精礦造成一定程度的污染。從分選結果綜合分析，干擾床分選機可實現粗煤泥的高效分選，獲得高產率的精煤，從而節約了分選成本，彌補了原有分選技術的不足。

5 結束語

本文通過干擾床分選機進行了原煤不同粒度粗煤泥分選的實驗研究，得到了分選后精煤和尾煤的產率和灰分特征，進而對該選煤工藝進行合理性評價。得到主要結論為：

1) 對0.3 mm～1.0 mm和1.0 mm～2.0 mm這2種粒度粗煤泥的分選結果進行統計，認為低密度級的分選效果要更好。分選機分選過程中存在的可能性偏差基本上隨著密度級的增大而減小，說明分選機對粗煤泥的分選效果隨著密度級的減小而增強。

2) 粒度在1.0 mm～2.0 mm的粗煤泥在分選后獲得了79.89%的精煤，而粒度在0.3 mm～1.0 mm的粗煤泥在分選后獲得了88.5%的精煤，分選密度大約為1.6 g/mL。

3) 粒度在1.0 mm～2.0 mm粗煤泥的分選效果要更好一些。究其原因，粒度在0.3 mm～1.0 mm粗煤泥在流體中分選時，少量的煤通過錯配物的形式進入溢流，從而對精礦造成一定程度的污染。從分選結果綜合分析，認為干擾床分選機可實現粗煤泥的高效分選，獲得高產率的精煤，從而節約了分選成本，彌補了原有分選技術的不足。

參考文獻：

[1] 張金鎖,姚書志,齊琪,等.我國煤炭資源安全綠色高效開發研究綜述[J]. 資源與產業,2013(2):73-78.

[2] Yaodong J, Hongwei W, Yixin Z, et al. The influence of roadway backfill on bursting liability and strength of coal pillar by numerical investigation[J].Procedia Engineering,2011,26:1125-1143.

[3] 趙建剛.TBS干擾床分選機對趙官能源粗煤泥分選效果技術研究[J].山東煤炭科技,2015(7):196-197,200.

[4] 孫亞君,段旭琴,王海濤,等.TBS干擾床分選機分選太原選煤廠粗煤泥的試驗研究[J].選煤技術,2013(1):18-20,27.

[5] 陳子彤,劉文禮,趙宏霞,等.干擾床分選機分選粗煤泥的試驗研究[J].煤炭工程,2006(5):69-70.