1、专题论文几种粗煤泥分选工艺与设备的比较摘要：介绍了粗煤泥的基本情况及分选回收的必要性，分析了目前生产实际中比较常用的粗煤泥分选工艺和设备，指出了各自的优缺点及其适用的范围。对比分析了不同的设备对粗煤泥分选分选效果，提出了自己对粗煤泥分选的一些想法。关键词：粗煤泥、分选、工艺、设备0引言近几年来选煤技术在我国发展迅速，逐渐形成了重介质旋流器、跳汰分选粗粒级煤，浮选分选细粒煤泥的分选工艺，并且重介旋流器逐步发展为大型化、大直径，重介旋流器的大型化使得分选粒度下限提高，而跳汰选的分选粒度下限本来就高，同时浮选只能对0.5mm以下的颗粒进行有效的分选。这样就会造成介于重介分选、跳汰分选的分选下限和浮选
2、分选上限之间的粗粒煤泥将得不到有效的洗选。所谓粗煤泥在煤矿科技术语选煤中是这样定义的：粒度近于煤泥，通常0.3mm0.5mm以上，浮选不宜处理的颗粒。但随着粗煤泥分选技术的逐步发展，选煤界更多地把粒度在0.3mm2.0mm左右（粒度范围可以有波动）的煤泥定义为粗煤泥。随着采煤机械化程度的不断提高原煤中粗煤泥的含量逐渐提高，同时原煤准备中的破碎作业也增加了粗煤泥的含量。1粗粒煤泥的回收现状及其分选的必要性选煤厂粗粒煤泥的主要来自两个方面：一是选前脱泥入选方式，脱泥筛的筛下物即为粗煤泥；二是选前不进行脱泥的入选方式，由于脱介筛和脱泥筛的筛缝尺寸不均匀以及磨损严重时会造成煤泥水中0.5mm的粗煤泥颗
3、粒增多。无论选前是否脱泥都需要单独用设备对粗煤泥进行回收处理，原因如下：当选前脱泥时为了提高脱泥效率要增加脱泥筛筛缝的宽度（达到2mm或3mm），这就使得筛下物即粗煤泥的粒度远大于浮选的上限，故需用专门的设备处理这部分粗煤泥。当选前不脱泥时，煤泥水中含有大量的0.5mm颗粒。现在很多大型选煤厂将煤泥水中这部分粗煤泥只仅仅采用煤泥离心机和高频筛回收，但这些回收的产品里含有大量的精煤，其灰分较精煤来说高较中煤来说低，当精煤质量要求高时掺入精煤将影响精煤的质量，掺入到中煤产品当中就会造成资源的浪费，影响选煤厂的经济效益。故也需要用专门的分选设备对粗粒煤泥分选后再让煤泥水进入浮选系统。所以为了提高选煤
4、厂的经济效益及合理的利用煤炭资源，要用专门的工艺和设备对粗煤泥进行分选回收。2几种粗煤泥分选工艺与设备的介绍粗煤泥的分选工艺是由选煤厂脱泥和不脱泥的大工艺决定的，选煤厂脱泥入选时是重选+浮选+粗煤泥分选的工艺流程，；不脱泥入选时主要是重选+浮选工艺流程，当然也可在对煤泥水中的粗煤泥进行分选后再进入浮选系统即补充一个粗煤泥分选工艺。下面在两种大工艺的基础上介绍几种粗煤泥的分选设备和工艺。2.1煤泥重介旋流器煤泥重介旋流器在我国的应用主要分为以下两种情况：一种是重介分选工艺不脱泥的情况，煤泥重介旋流器与主洗重介旋流器之间相互配合使用。在这种情况下煤泥重介旋流器没有单独设置的重介系统，因为主洗的重介
5、旋流器对重介质有分级和浓缩作用，所以可以将精煤脱介筛筛下的合格介质分流一部分到煤泥重介旋流器里作为其工作介质对粗粒煤泥进行分选。在不脱泥工艺时应用这种粗煤泥分选工艺，主洗重介旋流器分选下限高，无法对粗煤泥进行有效地分选的问题将会得到解决，分流也降低了主洗重介质的粘度，保证了密度，对主洗的分选效果有利，同时也减少了浮选系统的压力。这种粗煤泥分选的工艺流程相对比较简单，而且粗煤泥的分选问题能够在一定层度上得到解决，但主洗重介旋流器决定粗煤泥重介旋流器的入料的性质，这样就会造成粗煤泥分选部分的工艺参数不易控制，介耗较高，工作不稳定，也就是说主洗重介旋流器的工作状况影响粗煤泥的分选效果。实习时所去的两
6、个选煤厂在设计时都有该种工艺流程，但都没有进行实际应用，我认为就是这方面的问题。二是在重介分选工艺脱泥情况下，对煤泥重介旋流器设置独立的介质循环回收系统。这样就可以比较容易的调节煤泥分选部分的工艺参数，保证了煤泥重介旋流器工作的稳定性。同时可以提高主洗重介旋流器的入料下限（煤泥重介旋流器的入料上限），有效减轻了前面分级与脱泥作业的工作负荷，筛孔变大，提高筛分效率，提高整体的分选系统的工艺效果。但煤泥重介旋流器对介质的粒度要求较高，不仅要求重介质粒度比较细，而且真密度要高，使得重介质回收比较困难。同时两个重介系统会使工艺变的复杂，生产管理起来比较困难，生产成本较高。2.2水介质旋流器水介质旋流器
7、以水为工作介质，在离心力场中按密度对物料进行分选，又称自生介质旋流器。其结构如下图：图1.水介质旋流器示意图由水介质旋流器示意图可知，与普通的水力旋流器相比煤泥水介质旋流器的锥体粗、锥角大，锥角能够达到80140，溢流管直径很大，插入筒体长度比较深，差不多穿过了整个旋流器的圆柱体部分。与重介旋流器相比，二者工作原理相同，但分选介质不同。脱泥入选时，粗煤泥分选工艺流程中常用到水介质旋流器，大致流程如下：图2.用水介质旋流器分选粗粒煤泥的工艺流程图它的优点是以水作为介质不需要重介回收系统，结构简单，工艺灵活，设备投资少，建设周期短，系统更容易维护。我们知道当悬浮液密度与实际分选密度之间相差越小分选
8、效果越好，但当采用水作为分选介质时分选密度会比较低。由于分选密度难以提高，当采用水介质旋流器分选粗煤泥时分选精度较差、精煤产率不高、分选粒度下限会比较高，导致粒度较细的煤泥得不到有效的分选，由于粒度较细故会进入溢流。所以为了保证产品质量，对水介质旋流器的分选溢流我们需要进行脱泥处理，除去其中的高灰细泥，否则产品灰分太高不能满足精煤产品对灰分的要求。综上，水介质旋流器只适合处理易选或中等可选末煤和粗煤泥。同时其设备难以大型化，若增大旋流器直径将导致分选效果恶化，直径较小时处理量又比较小，且入料上限受到严格的控制。所以它的应用受到限制，只在少部分中小型选煤厂得到应用。2.3螺旋分选机螺旋分选机是一
9、种依靠液体流动的特性，在重力场和离心力场中对不同密度的矿物进行分选的设备。它的结构如下图：图3.螺旋分选机结构示意图工作原理如下：物料从螺旋分选机的上部给入，由于重力的作用物料沿着螺旋槽向下做回转运动。由于有弱紊流，矿粒会受弱紊流作用，在这种作用下物料在螺旋溜槽内逐渐松散并且分层，重颗粒将会集中在溜槽的下层，并与槽体接触，上部的物料对下层重颗粒的压力作用使得下层重颗粒运动阻力比较大，而处在上部流动层的轻颗粒所受的运动阻力相对比较小，这样上下层之间流动速度相差就会增大。 质量轻的矿物颗粒处于上层流中且上层流纵向流速高，受到的离心力是比较大的，同时受到了来自于横向环流的向外的流体动压力，由于颗粒的
10、重力分力和摩擦力小于这两种力的合力，因此轻颗粒会向着分选槽的外缘移动；然而重矿物颗粒将在内缘逐渐得到富集。螺旋分选机处理粗煤泥的工艺流程有以下两种形式：图4.螺旋分选机分选粗煤泥工艺流程图螺旋分选机不需要任何形式的运动部件、不需要任何介质和药剂、入料也不需要任何的压力，故其操作起来就简单方便，故障率也会很低，维修工作量很小。但螺旋分选机也有很多不足和缺点：单台处理量小，多台占地面积大，从上端给料使得机身较高，给料和循环中矿需要用泵输送，本身参数不宜调节；有效的分选密度高，一般不低于1.6g/cm3，低于该值分选效果很差，而且对给料性质的适应性也比较差。故这种工艺只能分选原煤较易选和精煤灰分要求
11、比较宽的煤种，也可作为粗煤泥的粗选环节，与其它粗煤泥分选设备配合使用。2.4TBS干扰床分选机TBS是由古老的水利分级机发展而来的，它是一种利用上升水流在槽内产生的紊流对不同密度、粒度、形状的矿粒进行分选的干扰沉降分选设备。它的结构示意图如下：图5.干扰床分选机结构示意图工作原理：矿浆由切向进入入料井，在上升水流的作用下矿粒在槽体内做干扰沉降运动，沉降末速小于上升水流速度的矿粒随会上升水进入溢流，大于水流速度的矿粒就会进入底流，沉降末速与上升水流相同的颗粒将会在槽体中间悬浮，这些悬浮的矿粒逐渐形成一定厚度的干扰床层。当干扰床层达到了要求的稳定状态时有一个稳定的密度，矿粒将按照密度进行分选，密度
12、小于干扰床层平均密度值的颗粒就向上运动，进入了溢流，密度大于干扰床层平均密度值的矿粒向下运动，从底流口排出。干扰床分选机分选粗煤泥常用的工艺流程如下：图6.干扰床分选机分选粗煤泥工艺流程干扰床分选机有很多的优点：1.结构紧凑、占地面积小、无运动部件、无需压力给料泵，故其维修简单、能耗低、生产成本低。2.不需要加任何的药剂和重介质，并且分选密度可自动控制和调节。3.有效分选密度宽，范围达到1.4g/cm31.9 g/cm3，因此对入料煤质变化适应性强，分选效率和分选精度高。但干扰床分选机的应用也有很多的限制和缺点：1.由于是利用干扰沉降的原理分选，故对入料的粒度要求比较严格，要求入料的粒度范围较
13、窄，上限和下限之比以4为宜，对上游分级设备的要求比较高，这在生产实际中难以做到。2。入料悬浮液的浓度以40%60%为宜。3.分选密度不宜太低，故处理难选煤时分选效率不高。4. TBS的底流口开口大小的调节是靠对流速的测定来进行自动调节的,但现行的检测系统以及控制系统对底流的不能实时检测和控制，这样整个分选过程就会不稳定, 影响精煤的品质和产率。3对比分析和结论综上几种粗煤泥的分选设备及其工艺，煤泥重介旋流器的分选效果最好、适应性最强最广，但系统复杂、成本高的问题不容忽视。而水介质旋流器和螺旋分选机无论从适应性还是分选效率、分选精度方面都达不到理想的效果。而TBS干扰床分选机无论从机器结构、生产
14、成本还是从适应性、分选效果方面都比较适中，但其技术还需要进步还需要完善。同时我认为脱泥工艺较不脱泥工艺更能有效的利用这些粗煤泥分选的工艺环节和设备，增加精煤产率保证精煤的品质，减小浮选系统的压力，克服很多因煤泥影响重选分选效果的问题，虽然使得工艺变得复杂，但是资源得到了充分的利用。在现在这个追求对资源充分利用的时代我想脱泥工艺更应推广。以上几种粗煤泥回收工艺各有其优缺点，在选煤厂设计和改造时要考虑选煤厂的类型、厂型，要考虑原煤的性质、产品的质量要求等多方面，选择适宜的高效的工艺和设备。因为这几种粗煤泥分选设备都有其适用的范围，所以我想可以将这些设备组合应用而不单单利用一种粗煤泥分选设备，弥补各
15、自的不足，开发新的粗煤泥分选工艺。国外就有这样的实例，如水介质旋流器精选螺旋分选机扫选工艺，TBS干扰床分选机精选螺旋分选机扫选，两段螺旋分选机组合工艺，两段水介质旋流器组合工艺。这就弥补了单种或单台设备分选粗煤泥的不足，提高了分选效率。随着技术发展，粗煤泥的分选越来越受到重视，但其分选工艺和设备还不够成熟，还存在着这样和那样的问题，所以粗煤泥的分选是亟待解决的问题，我们选煤工作者应为之努力。参考文献：【1】 史红军. 粗煤泥回收和分选工艺评述J.煤炭技术，2011（5）.【2】 连建华，刘炯天，白素玲，等. 粗煤泥分选工艺研究进展J.中国科技论文在线，2011,6（3）.【3】 曹育洵，郭德，衡玉华，等. 我国粗煤泥分选设备现状J.选煤技术，2010（1）.【4】 于进喜，刘文礼,姚嘉胤,等. 粗煤泥分选设备及其特点对比分析J.煤炭科学技术，2010，38（7）.【5】 庞亮.粗煤泥分选技术进展与发展方向J.煤炭科学技术，2011,39（专刊）.【6】 梁志晨. 粗煤泥分选的探讨J.煤质技术，2012（3）.【7】 张燕丽.粗煤泥分选设备技术的比较J.煤炭加工与综合利用，2012（4）.【8】 张晴，张明华，付才，等. 浅谈粗煤泥分选技术现状J. 能源技术与管理，2013,38（2）.
