1、主要粗煤泥分选设备及其在选煤厂的应用 摘 要：粗煤泥分选效果的好坏，越来越显著地影响企业的整体经济效益。文章对当今国内主要粗煤泥分选设备及其在选煤厂的应用进行了简要介绍。通过在生产中引进或流程改造过程中采用这些分选设备，或回收了粗煤泥，提高了精煤产率，或优化了流程，使粗煤泥的分选效果有了很大提高。关键字： 粗煤泥； 分选设备； 流程； 产率 The major equipment for the separation of coarse slime and their application in plants Abstract: The effect of the separation of
2、 coarse slime is having an more and more significant influence on plants benefits .This article gives a brief introduce of equipment for the separation of coarse slime and their application in plants. By introducing these equipment in plants, coarse slime is recovered ,then the productivity of clean
3、 coal is improved ,or flow sheets are optimized ,and the effect of the separation of coarse slime is improved .Key words : coarse slime ; separation equipment ; flow sheet ; productivity前言近年来，随着煤炭开采的日益机械化，原煤中煤泥的含量呈上升趋势，由于入洗比例的逐年提高，煤泥也大量进入了分选系统。几乎所有重选和浮选设备均有相应的分选下限和上限，粗煤泥的粒度介于二者分选粒度范围之间，因此无论是在重选还是在浮选
4、系统中，都不能得到有效分选，常常有跑粗和污染精煤的事故发生。为了有效分选回收粗煤泥，提高精煤产率，为企业创效益，各种粗煤泥分选设备被开发出来，并被应用在国内许多选煤厂中。 本文将对这些粗煤泥分选设备及其应用进行介绍。1 TBS干扰床分选机1.1 结构及工作原理 TBS干扰床分选机主要由入料井、执行器、探测器、梭形阀门及梭形阀座、紊流板、控制系统等部件构成。它是一种利用槽体底部的具有一定压力的上升水流在槽内产生紊流作用进行分选粗颗粒物料（0.152mm）的干扰沉降式分选机。当上升水流以预定的压力和流速送到压力箱，再通过紊流板从压力箱均匀地分散到TBS箱体底部,干扰床的下部形成由悬浮颗粒组成的床层
5、，该床层中颗粒物高度富集，形成自生介质。颗粒在下降过程中相互干扰，在悬浮物中形成不同的密度梯度，以限制物料通过底流。物料进入TBS后分层，粗或重的物料集中于槽体的底部，细物料和全部轻物料则朝上部走，随着新物料的给入，细而轻的物料通过溢流堰到溢流水槽，沉降到底部大而粗或重的物料通过锥形阀门排出，锥形阀门则由PLC控制器自动控制。探测器浸入到TBS槽体内的紊流层一定计算高度，用于连续监测槽体内的密度，一旦床层密度低于或者超过预先设定值，控制器即送出一个420mA的信号到执行器。通过执行器来开启或关闭锥形阀门排料直至床层密度接近或达到预先设定值。执行器能在0100mm范围内自由、平稳地运动，锥形阀门
6、可任意定位。1.2 选煤厂中的应用情况河南神火煤电股份有限公司葛店选煤厂原粗煤泥回收系统采用水力分级旋流器高频筛来回收粗煤泥。工艺流程为: 末精煤磁选机尾矿和矸磁选机尾矿经各自旋流器浓缩分级后，底流经高频筛脱泥脱水，旋流器溢流直接进入浮选系统; 高频筛筛上粗煤泥全部进入精煤离心机脱水后作为精煤产品，筛下水则返回各自磁尾桶。然而，该系统自 2007 年初投产后，由于高频筛筛上粗煤泥灰分高达 24%，无法作为末精煤产品掺入重介精煤中 ( 精煤产品灰分要求 13%) ，只能掺入中煤，因而造成大量的粗煤泥损失到中煤。经过不断的探索和实践，葛店选煤厂最终采用了TBS 干扰床分选机 + 德瑞克细筛 + 煤
7、泥离心机的粗煤泥回收工艺，不仅可使回收的粗精煤泥灰分、水分符合产品要求，而且提高了精煤产率，为选煤厂创造了良好的经济效益。TBS干扰床分选机在神火煤电公司的其他选煤厂如薛湖选煤厂、泉店选煤厂也有应用。2 螺旋分选机2.1螺旋分选机的结构和工作原理螺旋分选机的主体工作部件是一个螺旋形溜槽， 螺旋有3-5圈，一般用支架垂直安装。螺旋溜槽在纵向（沿矿浆流动方向）和横向（径向）均有相当的倾斜度。矿粒在螺旋槽内分选主要受水流运动特性影响。由于水的紊流作用，矿粒在溜槽内发生松散和分层。高密度物料集中在下层，并与槽体接触，并且由于上部物料的压力，其运动阻力大；而处在上部流动层的低密度物料所受阻力较小，因此上
8、下层之间产生了流动速度差。低密度物料位于纵向流速高的上层流中，所受离心力较大，同时受到横向环流给予的向外的流体动压力，这两种力的合力大于颗粒的重力分力和摩擦力，所以低密度颗粒向槽的外缘移动；与之相反，高密度颗粒富集于内缘，因而物料得以分选。2.2 螺旋分选机的应用情况 螺旋分选机由于其结构简单，本身无运动部件，操作维护极为方便，工作可靠，无需药剂和介质，并且建厂快，占地面积小，选煤成本低，分选效果较好等优点使其在选煤厂得到了广泛应用。 作为与新庄煤矿配套的神火集团旗下矿井型动力煤选煤厂，新庄选煤厂入选能力3.0Mt/a。随着入洗原煤中的细粒含量不断增加，先前不脱泥无压三产品重介质旋流器分选系统
9、已无法满足生产的需要，因此，2009 年，新庄选煤厂该工艺进行了脱泥改造: 原煤经13 mm分级后， 13 mm 块原煤进入浅槽重介系统分选， 13 mm 末原煤经脱泥后，入转载刮板机，由垂直斗提提升，进入无压三产品重介旋流器分选。为保证脱泥效果，脱泥筛的筛孔尺寸取 1 mm，脱泥筛筛下水进入煤泥水系统。煤泥分选一般采用浮选法，但是浮选法仅可实现 0. 3 mm 粒级煤的有效分选，对于 0. 3 mm 的粗煤泥分选效果不佳，发生跑粗现象，这不仅造成精煤损失，而且还会大大增加浮选药耗。因此，髙效回收粗煤泥，保证精煤产率和缓解浮选压力，是新庄选煤必须解决的问题。经过对新庄选煤厂煤泥的小筛分和浮沉试
10、验结果的分析，新庄选煤厂决定选用螺旋分选机进行原生煤泥的分选。主要分选设备为 ZK LX1100 螺旋分选机，并首次引入了广泛应用于选矿厂的德瑞克高频振动细筛作为螺旋精煤脱泥的把关设备，它们与煤泥离心机等设备构成了粗煤泥分选回收新技术集成。新庄选煤厂经过粗煤泥回收系统的应用和优化，提高了全厂综合精煤产率，降低了选煤厂入浮量以及煤泥水处理系统的设备投资和运行成本，获得了良好的经济效益。3 煤泥重介质旋流器3.1工作原理煤泥重介旋流器的工作原理为：物料和重介悬浮液的混合物以一定的压力由人料管沿切线方向给入旋流器，形成强大的旋流。其中一股是沿着旋流器圆柱体和圆锥体内壁形成一个向下的外螺旋流，另一股是
11、围绕旋流器轴心形成一个向上的内螺旋流，其轴心形成负压，实为空气柱。人料中的轻产物随着内螺旋流向上，从溢流口排出； 重产物随外螺旋流向下，从底流口排出。我国现场使用的煤泥重介旋流器,其典型工艺是作为不脱泥大型无压给料三产品重介质旋流器选煤的配套工艺,其入料来源主要是精煤脱介筛筛下水及合格介质的分流。3.2 实际应用情况 位于云南省曲靖市沾益县白水镇小水冲的沾益县云鑫煤焦有限责任公司选煤厂，设计能力为09 Mta，生产采用无压给料三产品重介质旋流器主选+煤泥重介选+浮选+尾煤压滤回收的联合工艺流程，洗水闭路循环。该厂主要产品为精煤、中煤、矸石、尾煤泥四种产品，其中精煤产品灰分105 。由于该厂原煤
12、水分较低、黏性弱、较松散，并且原煤煤泥含量大(40 一50)， 灰分较高(20左右)，所以粗煤泥的分选效果直接影响着精煤灰分及产率的高低。云鑫选煤厂结合生产实际情况，采用了以NZX4+250煤泥重介旋流器为主要设备的成熟的煤泥重介分选工艺，实现了粗煤泥的有效分选，并取得了良好的效果。实践表明，该旋流器的分选下限为0075 mm，可以弥补大直径旋流器(分选下限05 mm)对细粒煤不能有效回收的缺点，特别是在当今机械化采煤程度不断提高，煤质不断恶化，粗煤泥含量不断提高的情况下，NZX4+250煤泥重介旋流器实现对粗煤泥的有效回收为其他选煤厂提供了很好的借鉴。3.3 存在的问题(1) 入料来源。入料
13、来源主要是精煤脱介筛筛下水及合格介质的分流。来料数质量不稳定，对入料中的微细粒煤分选效果较差。（2）旋流器直径的选择。采用较大直径的旋流器虽能增大处理能力，并且对使用的磁铁矿粉的粒度要求较低，但其入料压力高，增加了功耗和旋流器的磨损；采用小直径的旋流器，入料压力相对较低，但在同样处理能力条件下，需要配备多个小直径的旋流器，使得入料压力和入料量不易均匀，影响分选效果。综合考虑,目前现场偏向于采用较大直径的煤泥重介质旋流器。（3） 加重质粒度的控制。 我国煤泥重介系统没有单独的介质系统，和大型重介质旋流器共用一套介质系统，虽简化了煤泥重介工艺，造成加重质粒度不易控制，使得煤泥重介质旋流器的悬浮液流
14、变性不稳定,从而对粗煤泥分选效果的稳定性造成一定影响。如果单独设立煤泥重介介质系统,又会使工艺系统复杂化,且增加管理和运行的成本。因此,如何在保证工艺简化的条件下并能改善粗煤泥分选效果，是个值得研究的课题。（4）自动控制系统的应用。我国几乎没有对煤泥重介质旋流器的自动控制的研究和应用，在这方面应该有更高的研究价值。4 新型粗煤泥分选设备的研究4.1 MJXJ型粗煤泥分级分选机 MJXJ型粗煤泥分级分选机是煤炭科学总院唐山分院的研究成果，它是在深人研究颗粒干扰沉降理论的基础上，借鉴吸收国外上升流水力分选机的先进经验，在无数次实验研究的前提下，研制的粗煤泥分级分选一体化设备。它实际上是水力分级旋流
15、器与上升流水力分选机的组合体，二者和而为一，不仅实现了粗煤泥(3003mm)与细煤泥(03mm)之间的分级，而且有效地实现了粗煤泥的分选。该设备主要技术参数如表1所示。n 4.1.1 工作原理煤泥水以一定压力沿切线方向给人粗煤泥分级分选机上部的旋流器，在旋流器段完成粗细煤泥的分级。旋流器底流粗煤泥再由中央给料箱进入粗煤泥分级分选机下部的分选槽中，水由泵打人分选槽底部的流体分配器，并在槽体内产生向上水流，在分选槽中完成粗煤泥的分选。 该设备集分级与分选作业于一体，若在选煤厂中采用改种设备，则可以简化生产工艺流程，减少设备投资与维护费用， 还可以减少基建投资和生产运行成本 ，比较适合大型选煤厂。4.2 新型髙效粗煤泥干扰床分选机的研究n 4.2.1 传统干扰床分选机的不足干扰床分选机的基本原理是基于干扰沉降状态下不同密度、粒度和形状的颗粒运动状态的差异。当人料粒度范围较宽时，粒度对分选的不利影响显著增强。虽然增加上升水流流速能够改善低密度粗粒的分选效果，但同时却加剧了高密度细粒的错配，主要是由于传统的干扰床分选机仅仅采用了单一的上升水流，且在整个分选腔内上升水流的流场状况基本不变。中心入料的方式使干扰床分选机在很多情况下都不能形成稳定的流态化分选床层，这也是影响干扰床分选效率的一个主要原因。此外，传统的干扰床分选机结构简单，仅包括流体分布器、床体、入料筒和密度控
