重介質選煤工藝流程的使用與探討

趙森

摘? 要：該文為了幫助煤炭企業相關技術人員掌握并持續提升重介質選煤工藝流程的方法，強化其實際應用的效果，著重探討了重介質選煤工藝流程的主要作業內容、工作原理和有關選煤裝置，且在此前提下重點研究了5類典型的重介質選煤工藝流程及其適用的各個類型的選煤廠的相關推進過程的合理化建議，得出如下結論：重介質法選煤工藝盡管在成本及技術上具備較大的優勢，然而其流程依然存在很多問題及需要關注的環節。

關鍵詞：煤炭企業;重介質選煤;技術優勢

中圖分類號：TD94? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

隨著煤炭開采行業中，機械化及自動化水平日益提高，但是國內的優質煤炭資源漸漸匱乏，其品質較差，或者復雜煤炭層資源的挖掘占比也持續提升，這樣的狀況給煤炭分選工作帶來了比較大的難度，同時對寶貴的不可再生資源造成了不必要的浪費。為此，煤炭企業的相關技術人員研究并開發出高精確程度、高作業效率的重介質模式的選煤方法具有非常重大的現實意義，可以在適應不同類型煤體品質要求的情況下取得更佳的經濟回報。

1 重介質選煤工藝流程簡介

重介質選煤方法是現階段國內煤炭行業進行煤礦資源分選作業的一類非常重要的主流模式，此方法的基本原理為常規的阿基米德原理，該原理的主要內容為沉浸在某種液體里的顆粒受到的浮力等于該顆粒排開的相同體積的液體的重量。一般來說，顆粒在液體中無規則運動，會受到重力及液體的浮力的共同作用，同時還會受到此懸浮液體給予該顆粒的阻力的作用。這些顆粒初始狀態對于懸浮液體是做加速運動的，最后經過一系列能量交換后以其最后的速率進行懸浮狀態的不規則運動。顆粒的體積越大，就會具備越大的相對速率，進行分選操作的時候就會產生越快的速率，分選作業的效果也會越好。從中我們不難發現，重介質選煤方案是一類能夠精確依照待篩選的顆粒狀物質的密度差別來實施分選工作的方法，相關的顆粒的形狀只會對此方法的分選速度產生影響，這也可以說明為何重介質選煤方案能在精度相對較高的同時具備現有的重力選煤方案中最高的作業效率。現階段，重介質選煤方法在難選煤炭、極難選煤炭、稀少的煤種及高硫煤炭的選煤作業過程中得到了廣泛的推廣，該方案中的分選介質通常是鐵磁性礦粉和水按照一定配比調和成的懸浮液體。

根據采用的分選機理的差異，現階段行業內的重介質選煤相關的裝置通常可以分為2種，即重介質分選裝置及重介質旋轉流動裝置，其中，重介質分選裝置通常使用在重力場中，通常包括雙錐形、斜輪形及立輪形的重介質分選裝置，此類裝置分選出來的煤炭具有精度高、效果好的特點，并能夠進行較大的粒度范圍內的分選作業，所以在塊狀煤炭主選、分選等領域里得到了廣泛的應用;另一方面，重介質旋流裝置通常使用在離心力場中，此方法的工藝流程相對來說比較簡單、前期投入較少，而且自動化程度較高，經過相關企業工程技術人員多年來的努力，重介質旋流裝置已經能夠基本達到55 mm不脫泥入洗的效果[1]。

2 重介質選煤方法的整體流程

煤炭企業為了滿足用戶針對不同煤炭品質的需求，配合原料的煤炭大小粒度及客戶要求的產品結構類型，重介質選煤方案的工藝持續升級進步，而且逐漸多樣化。將質選煤方案的不同工藝之間進行對比，分選出來的最終成果也不同，現階段，國內煤炭行業中應用比較廣泛并且效果相對比較理想的工藝流程通常包括4類。

2.1 三產品重介質旋流裝置分級別分選煤炭工藝方法

此類分選方法的工藝流程是源于三產品重介質旋流裝置分選解決方案的原理，通常包括大直徑及小直徑重介質旋流裝置這兩類核心的部件及一整套相關介質回收再利用的綜合凈化裝置，該工藝方法能夠實現0～78 mm的不同規格的原煤的分級入選作業，具體的作業步驟有2個。1）針對初始投入的煤炭原料實施預先去除泥土等雜質的處理工作，通過分選將粗粒煤炭及細粒煤炭區分出來，一般情況下，粗粒煤炭的顆粒直徑約為2 mm～78 mm，細粒煤炭的顆粒直徑通常處于0.13 mm～2.2 mm。2）粗粒煤炭投入大直徑重介質旋流裝置進行分選操作，細粒煤炭投入小直徑重介質旋流裝置進行分選操作，煤泥將會進入事先設置的浮選裝置。該工藝方法使用先進的裝置及配合模式，整個工藝流程相對比較簡單，裝置的搭建及作業時的消耗較小，為實現更好的經濟收益及更加令人滿意的煤炭分選效果提供了有力支持。

2.2 三產品重介質旋流裝置分選方法的工藝流程

三產品重介質旋流裝置通常是由一套圓柱形旋流裝置及一套圓錐形旋流裝置進行合理的串聯而形成的，該裝置主要關系到兩類工藝流程的操作。1）主選工藝流程。使用密度相對較低的懸浮液作為介質篩選出精煤及需要再次進行分選的入料。2）再選工藝流程。將主工藝流程過程中使用的懸浮液進行濃縮操作生成一類密度較高懸浮液作為介質，進行再選工藝流程操作的同時篩選得到中煤及矸石。

2.3 重介質旋流裝置兩次篩選方法的工藝流程

該類篩選方法的工藝流程以兩產品重介質旋流裝置（如圖1所示）為基礎結構，即為初始階段使用兩產品重介質旋流裝置進行粗略的分選工作，該階段的工藝流程的主要目的是為了排除矸石，然后對塊狀的精煤進行粉碎，并且和粗精煤再次投入兩產品重介質旋流裝置實施精細篩選。兩產品重介質旋流裝置篩選是重介質篩選的主要模式，該裝置主要是由低密度旋流裝置與高密度旋流裝置2類裝置組成的，低密度旋流裝置在初始階段篩選出精煤和重金屬殘留物，高密度旋流裝置通常負責由重金屬殘留物內篩選出中煤與矸石。重介質旋流裝置二次篩選方法廣泛使用在原煤初始矸石百分比較高并且對精煤灰分含量規定相對不高的選煤企業，例如國內引入的某些非洲標準化選煤廠等，該類企業煤炭篩選效率較高、在精煤品質較高的情況下能夠確保回收效率，然而，從另一個層面來說，該模式必須配備2個物質回收裝置，該工藝流程實施進程比較繁瑣、造價昂貴、生產管控難度較大。

2.4 塊狀煤炭重介質分選裝置—末煤重介質旋流裝置篩選方法的工藝流程

該工藝方法是根據塊狀煤炭及末煤的構成及特征不同，目的明確地挑選重介質分選裝置及重介質旋流裝置2類篩選方案，其中，重介質分選裝置具備篩選大量煤炭的能力，然而旋流裝置則反應了重介質方案篩選精度較高的特性，能夠基本符合國內絕大多數大規模選煤企業煤泥百分占比較高、矸石容易產生泥化現象或者對最終成品有特定使用要求的生產需求，從而在實踐中大范圍使用。其次，此篩選方法的操作過程中相關介質回收操作比較困難，生產管控執行過程也比較復雜。

2.5 塊狀煤炭跳汰—末煤重介質旋流裝置分流選煤工藝流程

此類篩選方法通常是指針對塊狀煤炭實施跳汰裝置篩選作業，對于末煤則是采用重介質旋流裝置實施篩選作業的一類煤炭篩選工藝方法，該工藝流程將跳汰裝置的運行成本較低并且煤炭處理量較大，與重介質旋流裝置的篩選精細程度佳這2類優勢進行結合，在選煤成本大幅度降低的同時兼顧了產出成品的高品質，一般情況下，在某些塊狀煤炭選擇性好、末煤篩選難度大并且存在塊精煤用戶的選煤企業內得到了比較廣泛的應用。該方法雖然能夠保證精煤成品的最終品質，但是會對其出產率產生一定的影響。

3 不同篩選方法使用進程中的建議

3.1 入選原煤矸石及煤泥含量較高并且對精煤品質的要求較高

選煤企業需要關注矸石的去除和脫泥入選。其中，針對矸石占比較高的原煤，使用兩產品旋流裝置去除矸石以后需要依據粗煤、精煤的粒度大小的不同及夾矸煤含量等要素，明確后續步驟的粉碎顆粒程度，從而在此前提下使用兩產品旋流裝置對其實施精確篩選，盡最大努力保證精煤品質，并且提升其回收效率。針對煤泥占比高的原煤材料，需要最大限度地進行脫泥操作，也能夠提升細粒煤炭在重介質旋流裝置中的篩選狀況，提升篩選工作的效率。

3.2 大直徑三產品重介質旋流裝置篩選方法的工藝流程

粒度不一致的物質材料的現場篩選密度可能由于相關流體流動阻力的差異而產生不同。通常狀況下，煤炭粒度的數值越大，篩選粒度的范圍就會越廣，進而現場的篩選密度也可能不同，從而給整體篩選結果帶來不理想的結果[2]。與此同時，針對顆粒較大的中煤來說，其中大部分含有夾矸煤，將中煤粉碎以后能夠篩選出精煤。

3.3 大規模或者超大規模選煤廠企業

選煤企業篩選煤料的塊煤及末煤密度差異較大，在條件允許的情況下，需要使用分級篩選的方案，開始利用淺槽重介質分選裝置針對塊煤實施排矸作業，然后將粉碎后的粗煤、精煤、塊煤和末煤一并投入三產品重介質旋流裝置實施篩選作業。

4 結語

綜上所述，重介質選煤方法作為當前煤炭領域關鍵的分選解決方案，篩分選精度高、效率高，為煤炭篩選提供優良技術輔助的同時也提高了煤炭的整體效率。隨著重介質選煤工藝方法的逐漸優化，給煤炭挖掘及處理技術帶來新的思路。

參考文獻

[1]劉峰.選煤技術綜合述評[J].選煤技術，2003（6）：1-13.

[2]吳式瑜.中國選煤迅速發展25年[J].煤炭加工與綜合利用，2007（5）：3-5.