1、粗煤泥分选设备与新工艺摘要：主要介绍了粗煤泥分选设备螺旋分选机、煤泥重介质旋流器以及干扰床分选机的工作原理和特点，同时提出了粗煤泥分选的新工艺，以便更好地提高粗煤泥的分选和回收效率。Abstract：Mainly introduces the Coarse Slime Separator. Including spiral separator, heavy medium cyclone for slime and teetered bed separator working principle and characteristics, and puts forward a new techno
2、logy of coarse coal slime separation, in order to improve the coarse coal slime separation and recovery efficiency.关键词：粗煤泥； 螺旋分选机；煤泥重介质旋流器；干扰床分选机；新工艺Keywords：coarse slime; spiral separator; teetered bed separator; new process1 引言随着机械化采煤程度的提高， 选煤厂洗选入料中原煤中细粒煤的含量越来越高，还有有些选煤厂为了从原煤中更多的回收低灰分的精煤，要将大块原煤进行破碎
3、，使得入选原煤中的细粒煤含量进一步增大， 随着物料颗粒粒度的减小，采用一般重力分选方法的分选效率无法达到满意的结果。因此，无论是新建选煤厂还是现有选煤厂都必须更好的解决细粒煤的分选和回收问题。为了提高分选效率，适应入选物料性质的不断变化，近几年重介质选煤工艺越来越受欢迎，使得重介质旋流器成为末煤分选的主流设备。由于入选原煤中细粒煤含量较大，如果采用不预先脱泥方法入洗，那么原煤中所含有的大量煤泥会进入介质系统，严重影响脱介筛的处理能力，同时严重恶化了脱介筛的脱介效果，只有通过调节合格介质的分流量，这样才能使得系统中所含介质的煤泥总量达到动态平衡。然而增大介质分流量既增加了磁选机的处理量，又使得磁
4、选机的磁选效率下降，因此，应该在原煤入洗前进行脱泥。为实现较好的脱泥效果，脱泥筛的筛孔尺寸一般为1-3mm。脱泥筛的筛下物进行煤泥水处理，煤泥水的分选工艺常常采用泡沫浮选工艺。然而浮选分选的有效粒度范围为0-0.3mm。大于0.3mm 的粗煤泥在浮选时会因为气泡的承载能力不足使得该部分的粗煤泥损失在尾煤中从而造成“跑粗”，因此在煤泥水处理的系统中采用粗煤泥分选和泡沫浮选联合工艺，可以最大程度的提高细粒煤的分选效率，从而确保精煤的产率。2 粗煤泥分选设备2.1 螺旋分选机螺旋分选机受水流特性的影响，在分选机中，液流自上端进入槽体，沿螺旋槽向下作回转运动，与此同时液流又在横向作环流运动，这两种运动
5、即形成了螺旋流。矿粒在螺旋槽内分选主要受水流运动特性的影响，不同密度的粒群在螺旋槽面除主要受流体动力的推动外还受重力、惯性离心力和摩擦力的作用。此外，还有横向环水中上层液流像外侧的动压力和下层液流向内侧的动压力以及环流的法向分速度与紊流的脉动速度所形成的动压力。矿粒在螺旋槽内进行松散和分层的过程和一般弱紊流中的作用一样的，矿粒群在沿螺旋槽底运动的过程中，重矿物颗粒逐渐转入下层，而轻矿物颗粒转入上层。分层后，即形成了以重矿物为主的下部流动层和以轻矿物为主的上部流动层。下层颗粒群密集度大，并与槽体接触，又受到上面的压力，因此，运动阻力大。处在上部流动层的颗粒恰恰相反，他它们所受阻力较小。因此，增大
6、了上、下流动层间的速度差，轻矿物颗粒位于纵向流速高的上层液流中，因而派生出较大的惯性离心力，并同时受到横向环流所给与的向外流体的压力，这两种力的合力大于颗粒的重力分力和摩擦力，所以轻矿物颗粒向槽的外缘移动。重矿物颗粒处于纵向流速较低的下层液流，因而具有较小的惯性离心力和摩擦力，其重力分力和横向环流所给与的液体动压力也大于颗粒的惯性离心力和摩擦力，所以推动重矿物颗粒富集于内缘。而悬浮在液流中的矿泥被甩向槽的最外缘，中间密度的连生体则占据着中间带。即轻、重颗粒在横断面上实现了基本按密度分带，在螺旋分选机的底部用产品溜槽分别收集这些物料，从而实现了轻、重颗粒的分离。螺旋分选机的分选粒度为0.1-3m
7、m，它作为粗煤泥的精选设备，已经取得了较好的分选效果。同时，它具有结构简单、无运动部件、占地面积小、基建投资低、生产费用小、操作管理方便等优点，是用来处理粗煤泥的成功设备。2.2 煤泥重介质旋流器煤泥重介质旋流器是利用离心沉降原理进行分选的设备，其工作原理为：矿物和合格介质的混合物以一定的压力沿切线方向从入料管给入旋流器中，在旋流器中形成了强大的外螺旋流。一股沿着重介质旋流器的圆柱部分和圆锥部分的内壁形成向下运动的外螺旋流，而另一股沿着重介质旋流器的轴心形成向上运动的内螺旋流，其轴心为负压，形成空气柱。外旋流在向下的运动过程中，由于圆锥段逐渐收缩，流动阻力增大，到达底流口附近后，外旋流中的流体
8、由底流口排出，多数流体转而向上运动，在内部形成向上的回流，从溢流管排出。因此，旋流器内的流体呈双螺旋结构流动。在旋流器内的螺旋场中，由于离心力的作用下，高密度的物料甩向锥体内壁，并随外旋流在底流口排出；低密度的物料集中在锥体中心，髓内螺旋上升运动经溢流管排出。这样，悬浮液中的不同密度的物料得到了分选。煤泥重介质旋流器的有效分选粒度范围为0.045-1mm，在分选过程中，小直径旋流器可产生较高的离心系数，使粗煤泥颗粒所受到的离心力远远大于其在重力场或大直径重介质旋流器中受到的离心力，从而可以实现煤泥的有效分选。同时由于煤泥重介质旋流器本身分选精度高，且没有运动部件，结构简单。因此，在粗煤泥分选中
9、也得到了很大的应用。2.3 干扰床分选机干扰床分选机(简称TBS)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的干扰沉降式分选机，其有效分选粒度范围为0.15-2mm。在分选过程中，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，该床层中颗粒高度富集，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
10、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4-20mA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，锥形阀门可任意定位。干扰床分选机的优点为：分选精度高、操作简单；结构紧凑、占地面积小；可对分选密度进行全自动监控和调整；同时分选密度范围宽，且分选密度可调，精矿和尾矿都可达到理想指标。3 两种粗煤泥分选新工艺3.1 水力旋流器联合螺旋分选机粗煤泥分选工艺使用水力旋流器
11、和螺旋分选机相结合。虽然水力旋流器和螺旋分选机都属于重力分选设备，但二者的分选特点各不相同。水力旋流器主要用于低密度分选，可以生产灰分较低的精煤，然而螺旋分选机在正常处理量的情况下更适用于高密度分选，其精煤的灰分较高，要降低分选密度就必须降低处理能力。对于处理易选或入料煤的灰分比较低时，分选过程中分选密度较大，这时用螺旋分选机来处理该性质的煤可以得到比较好的分选效果。但是在处理可选性较难、入选物料的灰分较高的煤时，想要使得精煤的灰分达到较低的水平而且又要得到较好的分选效果时，相比较而言应该使用两段分选工艺来处理该性质的煤。一段采用水力旋流器进行煤泥的精选，二段采用螺旋分选机进行扫选。水力旋流器
12、在进行较低密度的分选时，可以得到较低灰分的精煤产品。而螺旋分选机在进行较高密度分选时，可以防止精煤的损失从而提高精煤的产率，同时也可以实现高灰难选细粒煤的有效分选。与此同时，水力旋流器还有脱除煤泥的效果，水力旋流器的底流进入螺旋分选机进行分选。其细粒物料含量较少，有利于提高螺旋分选机的分选效率。3.2 三产品旋流分级筛+干扰床分选机+高频细筛粗煤泥分选工艺三产品分级旋流筛具有良好的分级效率，当物料进入三产品分级旋流筛后，产生粗、中、细三种粒级的产品，可以通过调节旋流筛筛下出料口的阀门来控制三种产品所占的比例，从而调节旋流筛溢流的排料量。根据实际的生产情况，三种粒度级的产品可以分别处理，例如旋流
13、筛的底流采用重力分选工艺分选，旋流筛的筛下与溢流分别进行浮选，或者旋流筛的筛下与溢流一起进行浮选。或者根据筛下与溢流的产品质量，筛下不浮选或溢流不浮选，直接成为所需的最终产品。由于三产品分级旋流筛的分选粒度为0.3mm，因此为了提高粗煤泥的回收率，将三产品旋流分级筛的底流产品进入TBS进行分选，溢流和筛下产品一起进行浮选。TBS的溢流进入高频细筛脱泥脱水，筛上再经过煤泥离心机脱水后作为精煤产品。高频细筛的筛下产品再进行浮选，进一步提高煤泥的分选效率。在这样的分级条件下，与-0.5mm物料不分级直接浮选相比可以很大程度的减少浮选入料量，降低生产成本。并可以防止浮选尾矿跑粗，提高浮选尾矿的灰分，减
14、少精煤损失。这种分选工艺最大程度的实现了粗煤泥的分选和回收。参考文献1 谢广元. 选矿学M. 徐州：中国矿业大学出版社，2010：239-2422 高丰. 粗煤泥分选方法探讨J.选煤技术，2006，(3)：40-423 连建华，刘炯天，等. 粗煤泥分选工艺研究进展J.中国科技论文在线，2011，6 (3)：242-2454 刘传志. 粗煤泥分选机械设备工艺及比较选择J.煤，(113)：45-465 张高峰，陈建中，沈丽娟，等. 三产品旋流分级筛在粗煤泥回收工艺中的研究与应用J.煤炭工程，2011，(7)：56-576 李刚等. XJN-14型浮选机在临涣选煤厂的应用J.选煤技术，2006，(6):40-417 沈丽娟，陈建中. XL系列螺旋分选机J.煤，1999，(6):38-408 李亚萍，沈丽娟，陈建中等. 浅谈干扰沉淀床分选机J.矿山机械，2007，(4):91-93
