細粒煤分選技術現狀及其發展方向分析

摘? 要：細粒煤的分選是我國目前礦物加工技術領域的重要研究方向，本文闡釋了細粒煤分選對于煤炭工業的重要性，概述了目前用于細粒煤分選的常用技術與工藝，并分析了我國細粒煤分選的發展趨勢。

關鍵詞：細粒煤;分選技術;分選工藝;發展方向

伴隨著我國科學技術的蓬勃發展，社會對于能源的需求量在不斷增加。近幾年隨著地質環境的不斷變化，選礦工業處理的原礦呈現“貧、細、雜的趨勢”，這也對選礦技術提出了新的要求。對于大多數選煤廠來說，寬粒級（0.5mm～13mm）煤炭的分選由于各類選礦工藝的不斷完善和選礦機械設備的不斷改進，分選精度和效果已經得到了明顯的改善。但是不斷增加的原生煤泥和次生煤泥含量成為了選礦廠面臨的主要問題，需要選礦廠進行分級和分選的物料量明顯增加。因此，細粒煤的有效分選對于煤炭資源利用以及環境保護均有重大意義。

1 常規的細粒煤分選技術

1.1 浮選技術

由于重選的局限性，細粒煤的分選不能再依賴密度差異進行分選，而是需要通過表面性質的差異進行分選。依靠物質的表面性質的差異進行的分選，稱之為浮選。在浮選工藝中，主要根據礦物的親疏水性，通過藥劑和設備對其進行調節。浮選過程中，細粒煤由于疏水親氣在與氣泡碰撞之后粘附并隨之升浮至泡沫層，成為浮選精礦;而矸石是親水礦物難以隨氣泡升浮，從而在浮選機底部形成尾礦，實現細粒煤的分選。目前的分選方法主要有浮選機分選和浮選柱（無機械攪拌式）分選。本文重點介紹浮選柱分選工藝：

根據氣泡產生以及礦化的方式不同，國內外研發了許多各具特點的柱式浮選設備。目前我國研制的適合中國煤泥的柱式浮選設備有：FCMC、FCSMC）。設備具有以下特點：集浮選與重選于一體，強化分選：浮選段保證選擇性、旋流重選段強化回收。外置型自吸式氣泡發生器：循環泵與氣泡發生器共同完成吸氣和粉碎成泡，并伴有空氣析出微泡的過程;與此同時，實現氣液固三相的強烈混合（管流礦化）。國際上短體噴射式浮選柱的代表：Jameson浮選柱也因其高效礦化、靜態分離;槽體短;氣泡靜態升浮等特點而廣泛應用于細粒煤分選中。此外，國外選煤廠應用的浮選柱還有：美國的mtu充填介質浮選柱以及加拿大的cfcc浮選柱和khd浮選柱等等。旋流微泡浮選柱的工作示意圖見圖1。

1.2 重介旋流器分選技術

要實現細粒煤在重介旋流器中的高效分選，一方面要適當增加旋流器的給料壓力，另一方面要調整旋流器的結構參數。加大旋流器的給料壓力，在提升進料速度，增加處理量的同時，可以強化分選過程中煤顆粒受到的分選力，加速分選過程。縮小旋流器的直徑，可使細粒物料所受離心力得到顯著提升，強化物料分離效果。此技術已經廣泛應用于實際生產當中，對于細粒煤分選，脫除煤炭中的黃鐵礦硫均有明顯效果。

1.3 水力分級旋流器分選技術

水力旋流器主要通過以水為介質的離心力場對細顆粒煤進行分選。旋流器形成三維速度力場，在與旋流器外形相似的零速包絡面兩側形成的內、外旋流作用下實現細顆粒物料的分級。由于離心作用力遠大于重力，也形成了旋流器分級效率高，占地面積小，處理量大等優點;但與重介旋流器類似，該設備受壓力波動、排量口磨損引起的過程波動較大，在實際生產中分選精度較低。

1.4 搖床分選技術

搖床是通過床面的往復運動以及淺層水流的沖洗作用對物料進行分級。顆粒受床面差動運動作用產生縱向運動速度，受橫向水流影響產生分布梯度。低密度粗顆粒運動偏離程度最大，高密度細顆粒偏離最小，其他顆粒介于兩者之間，最終導致輕重產物的扇形分布。扇形分帶的寬窄由顆粒間的運動速度差異決定，分帶越寬，分離精度越高。搖床分選技術廣泛應用于稀有金屬和貴金屬礦石的分選，對煤的脫硫脫灰也具有良好效果。

1.5 螺旋分選技術

螺旋分選過程中，顆粒受到重力、慣性離心力、水流動力及摩擦力的綜合作用完成分級。其中水流的動壓力促使顆粒進行沿槽的縱向運動，同時由于不同深度下的水速分布不均，使顆粒按密度分級;在重力、摩擦力的作用下，細粒物料的密度差異最終體現為運動狀態的不同。

螺旋分選機能耗低，操作維護方便，使用壽命長，基本無需檢修等特點，廣泛應用于鐵礦、錫礦、鎢礦等金屬礦及煤等非金屬礦的分選及脫泥。

2 細粒煤分選新技術和設備

2.1 兩段式水介質旋流器

針對上述水力旋流器分級范圍寬泛，粒度不集中，難以滿足精細分級的問題，發明了窄粒級精細分級技術。一次分級便得到了兩級底流和兩級溢流四種窄粒級產品。其中，一段設計成平底結構，壓降低、堵塞率低，為二段分選提供合適的入料壓力、入料粒度和入料密度;二段設計錐角大、錐體短，為分選提供平坦和寬闊的空間，利于物料在離心力、流體曳力、向心浮力等作用下按密度分層。

兩段式水介質旋流器示意圖見圖2。

2.2 三產品旋流篩

該設備在原有水力分級旋流器基礎上加設一層篩網，分選原理與水力旋流器類似，設備內部在從切線方向給入的物料作用下形成內外旋流。極細粒物料（如高灰細泥）隨內旋流上升進入溢流，中間粒級物料（粒度小于網孔直徑）被向下的外旋流帶至器壁，完成透篩后從旋流器下部排出，粗粒物料隨外旋流向下運動至旋流器底流口排出（避免底流夾細）在生產應用中，三產品旋流篩能有效提升溢流中細粒物料含量，在細粒煤脫泥降灰方面作用顯著。

2.3 重介質煤泥分選回收工藝（精磁尾-分級旋流器-TBS分選-弧形篩-離心機回收工藝）

隨著重介旋流器直徑的增大，其分選粒度下限相應升高，導致粗煤泥灰分偏高。此流程借助TBS實現粗煤泥（1-0.25mm）的精確分選，入料可來自脫泥重介篩下或者不脫泥重介精磁尾。TBS溢流在較低濃度下經弧形篩、煤泥離心機脫水脫泥效率高，減輕高灰細泥污染，但仍有一定的局部循環量。特別適用于處理細泥含量較高的物料。

3 選煤技術發展趨勢及展望

從上述技術與設備的實際生產與應用效果來看，當前細粒煤分選過程中存在的突出問題有二：

（1）細粒煤分選過程中的細泥循環產生的高灰細泥罩蓋。

（2）細粒物料的脫水問題。筆者認為，解決上述問題應從優化工藝流程，研發高效分選設備兩方面入手。流程優化方面，直接浮選，半直接浮選流程在生產應用取得了較好的效果，針對原有的濃縮浮選流程存在的問題，選煤廠正在探索應用“底流大排放”和“全底流排放”的運行方法。降低工藝流程中的細泥循環量，仍然是細粒煤分選流程要解決的重點問題。

此外，高灰細泥的處理問題一直是選煤界關注的熱點，對于細粒煤分選設備的改進與研發也同樣具有指向性。TBS（見圖3）、旋流微泡浮選柱、三產品旋流篩、高效濃縮機等一系列新型分選設備正在成為細粒煤分選過程的重要組成部分。因此，降低高灰細泥含量對細粒物料提質降灰，會是細粒煤分選設備的發展趨勢。

4 結束語

隨著我國入選原煤質量的不斷變化，細粒煤的高效分選日趨重要，細粒煤分選技術的進步與發展對于我國煤炭的潔凈利用具有重要意義。全面推廣高效的細粒煤分選技術與新型分選設備的聯合使用的同時，不斷完善已應用于工業生產的常規技術將會成為選煤工業未來發展的主要趨勢。

參考文獻

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作者簡介：姚蒴，（1999，04-），男，山西省陽泉市，學歷：大學本科，研究方向：礦物加工工程。