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粗煤泥的分选工艺与分选设备
摘要：通过对粗煤泥分选现状的分析，介绍了目前常用的粗煤泥分选设备煤泥重介旋流器、螺旋分选机、水介质旋流器、TBS的结构原理和使用特点，并结合分选设备介绍了煤泥重介粗煤泥分选工艺和粗煤泥组合分选工艺。
关键词：粗煤泥分选工艺分选设备旋流器
近年来,随着选煤技术的快速发展和采煤机械化程度的提高,使得原煤中的细粒级煤的含量越来越高,另外重介旋流器不断向大型化发展,其分选粒度下限不断上升,在浮选中具有更高选择性的旋流微泡浮选柱的广泛应用使得浮选粒度上限下降,最终导致介于重介旋流器有效分选下限和浮选有效分选上限之间的2到0·25mm的粗煤泥得不到有效分选。对20到25mm粒度范围内粗煤泥的分选,是现有选煤工艺的薄弱环节。然而,粗煤泥不经过分选,或者虽经分选但效果较差,则其灰分就偏高,如直接掺入精煤,会导致总精煤灰分升高,使重选和浮选为其“背灰”,从而导致总精煤产率降低;如果掺入中煤,因粗煤泥中含有部分灰分较低的精煤,则会造成精煤损失。因此,粗煤泥的有效分选,近年来得到了我国选煤行业的普遍关注,并且多家煤炭生产企业也已进行尝试,并取得了较好的社会效益和经济效益。
1常用粗煤泥分选设备
1.1煤泥重介旋流器
煤泥重介质旋流器的选煤过程为:固、液悬浮液以一定的压力从进料口切线给入旋流器,在柱段器壁的导流作用下,悬浮液强烈旋转,并同时沿着器壁向下做螺旋运动,形成向下的外旋流;外旋流在向下的运动过程中,由于锥段渐渐收缩,流动阻力增大,到达底流口附近后,迫使外旋流中除部分流体从底流口流出外,大部分流体转而向上运动,在内部形成向上的回流,即内旋流,并从溢流管流出动呈双螺旋结构模型。在旋流器内的旋转流场中,悬浮液中密度大的颗粒在离心力的作用下容易移向器壁附近,并随外旋流在底流口排出;密度小的颗粒,来不及到达器壁即随内旋流从溢流口排出。这样,悬浮液中的不同密度组分得到了分选。采用煤泥重介旋流器工艺处理粗煤泥,其分选密度调节范围宽,对入选原煤质量波动的适应性强,而且煤泥重旋流器中重悬浮液的密度接近分选密度,因而分选精度高,费用比常规浮选低。其缺点是分选效果易受煤泥加重质的粒度和分选密度控制等因素的影响。
1.2螺旋分选机
螺旋分选机是一种依靠液流特性,在重力和离心力的作用下实现不同密度矿物分离的分选设备。入料自螺旋分选机上端给入,沿螺旋槽向下作回转运动。料流在螺旋槽内运动的过程中,沿槽的内侧至外侧,水层的厚度逐渐增大,矸石等重矿物颗粒逐渐移入下层,煤等轻矿物浮于料流上层,形成了以重产物为主的下部流动层和以轻产物为主的上部流动层。颗粒群实现分层后,由于重产物位于下层,与槽体接触,又受到上层液流的压力,运动阻力加大,与轻产物形成一个速度差。轻产物受螺旋料流的作用向槽的外缘运动,重产物在重力、流体动压力、摩擦力和惯性离心力的作用下向槽的内缘运动,中间密度物料则占据槽的中间带,即轻、重颗粒在横断面上实现了基本按密度分带。在螺旋分选机底部,用产品溜槽分别收集这些物料,从而实现轻、重产物的分离。
1.3水介质旋流器
水介质旋流器分选原理是:在一定压力下,物料以切线或渐开线给料方式进入旋流器筒体,形成螺旋运动。在离心力场中,高密度颗粒离心沉降速度大,集中在旋流器外层,随外螺旋流向底流口运动;低密度颗粒离心沉降速度小,集中在旋流器内层,随内旋流向溢流管运动,形成按密度分层的规律。水介质旋流器的锥体有一个大的锥角,锥体角度的增大会产生一个向上的推力,使得高密度颗粒产生悬浮的旋转床层,可起到类似重介质的作用,密度低的颗粒不能穿透该床层进入底流而通过溢流管排出,成为精煤产品,重产物则通过底流口排出。水介质旋流器结构简单、布置方便,分选细粒煤生产成本低。水介质旋流器应用范围很宽,既可以作为主选设备分选<50mm级原煤,也可以作为分选细粒末煤的设备,还可以代替“九五”工艺中粗煤泥回收旋流器组,直接采用水介旋流器分选粗煤泥,可起到很好的降灰效果。
1.4TBS
TBS是一种利用上升水流在槽内产生紊流的干扰沉降分选设备。TBS槽内的紊流床层被视为自生介质床层,它可把粒度<5mm物料分为两个粒度级,或利用物料密度的不同来分选物料。工作时,物料由上部入料口给入,在上升水流带动下,颗粒在矿浆分配盘上方形成流态化床层,同时产生出适合于原煤分选密度的自生介质。低密度颗粒从上部的溢流槽中排出,高密度颗粒则由底部的底流口排出。它利用入料中的重产物在上升水流作用下实现流态化以提高悬浮液的密度,从而将物料按照沉降速度的不同进行分离。当入料的粒度范围较窄时,密度对沉降速度的影响起主导作用,这时可视为按密度分选。
干扰床分选机处理能力大,就其分选原理来说,上升水流速是影响其精煤质量和产率的重要操作参数,而对底流的控制又直接影响上升水流速。TBS的底流控制是靠对流速的测定来进行自动