侯曉紅

(山西西山煤電股份有限公司西曲礦選煤廠，山西 太原 030200)

在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中煤炭資源儲(chǔ)量占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)的支柱性能源。在能源消費(fèi)比例中，煤炭占到了96%以上，煤炭的高產(chǎn)量對(duì)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。目前，對(duì)于粗煤泥選煤工藝，我國(guó)較為成熟的技術(shù)為重介質(zhì)旋流器分選和煤泥浮選[3-4]。但前者選煤工藝復(fù)雜，分選成本太大；后者選煤效率較低，分選得到的粗煤泥粒度在0.3 mm～2.5 mm。本文擬通過(guò)干擾床分選機(jī)進(jìn)行原煤粗煤泥分選的實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)對(duì)該選煤工藝進(jìn)行合理性評(píng)價(jià)[1-2]。

1 干擾床分選機(jī)選煤機(jī)理

不同地質(zhì)條件下煤體的密度不同，煤體的粒度特征也不盡相同，在同種選煤工藝下，煤在流體中的沉降速率隨著粒度的不同而改變，而沉降速率與粒度的大小呈正相關(guān)關(guān)系。設(shè)大粒度煤在流體中的沉降速率為V1，小粒度煤在流體中的沉降速率為V2，給流體提供一個(gè)與不同粒度煤沉降方向相反的速率V，當(dāng)該速率滿足條件V2

將需要進(jìn)行分選的煤通過(guò)給料管置于分選機(jī)內(nèi)部，分選機(jī)分配器內(nèi)裝有流體，處于分選機(jī)底端的位置，這樣利于分配器提供上升方向且具有一定速率的流體。當(dāng)所提供的流體速率與某些粒度煤的沉降速率相等[5]時(shí)，則這類(lèi)煤將會(huì)在流體中保持懸浮狀態(tài)，形成逐漸趨于穩(wěn)定的懸浮層。當(dāng)分選的煤不再流體中下沉或者上浮時(shí)，則意味著分選工作完成。下沉的煤進(jìn)入底流形成尾礦，而上浮的煤進(jìn)入溢流形成精礦，這就是干擾床分選機(jī)(如圖1所示)的選煤機(jī)理。

圖1 干擾床分選機(jī)示意圖

2 原煤篩分

對(duì)本次實(shí)驗(yàn)所選的原煤進(jìn)行篩分，得到粒度篩分測(cè)試結(jié)果如第31頁(yè)表1所示。從篩選結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，粗煤泥的粒度主要集中在2 mm以下，占到了總產(chǎn)率的近85%；同時(shí)，煤泥灰分隨著粒度的增大而增大，但原煤中總的灰分僅為14.27%，灰分含量較低，意味著原煤具有較高的分選特性，煤泥分選會(huì)取得較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

表1 煤泥粒度篩分測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3 分選工藝的影響因素分析

結(jié)合本次選煤的流程以及前人經(jīng)驗(yàn)，分選工藝的影響因素主要包括分選流體特性以及原煤性質(zhì)。

分選流體的特性主要指流體流速以及黏性等。原煤分選過(guò)程中所受的浮力隨著流體黏性的增大而增大，表現(xiàn)為沉降速率的減小和上浮速率的提高。干擾床分選機(jī)的型號(hào)和原煤顆粒的性質(zhì)決定了流體的流速，流體合理的流速可保證不同粒度煤分選的有效性。當(dāng)流體流速過(guò)高時(shí)，上浮的煤進(jìn)入溢流的時(shí)間過(guò)早，而下沉的煤容易在槽底集中，故而降低了分選工藝的高效性。

原煤性質(zhì)主要指煤的粒度和密度。原煤在分選流體中的運(yùn)移方向和速率均隨著原煤性質(zhì)的改變而變化。干擾床分選機(jī)分選的難度隨著原煤密度的變化而變化，進(jìn)而影響分選效果。一般情況下，分選機(jī)對(duì)粒度在3 mm以下原煤的分選效果較為顯著。如果原煤粒度過(guò)大，則密度相對(duì)較大且粒度相對(duì)較小的煤會(huì)對(duì)溢流形成的精礦造成一定程度的污染；另一方面，密度相對(duì)較小且粒度相對(duì)較大的煤會(huì)進(jìn)入底流的尾礦中，從而降低了分選工藝的有效性。本次實(shí)驗(yàn)所選原煤的粒度普遍集中在3 mm以下，故也說(shuō)明了原煤在干擾床分選機(jī)中具有較好的分選效果。

4 分選結(jié)果分析

為了對(duì)原煤中的不同粒度粗煤泥分選效果進(jìn)行定量分析和評(píng)價(jià)，此次所選粗煤泥的粒度分別為0.3 mm～1.0 mm以及1.0 mm～2.0 mm。通過(guò)干擾床分選實(shí)驗(yàn)得到了2種粒度粗煤泥分選結(jié)果，分別見(jiàn)表2和表3所示。

從表2和表3中可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于2種粒度的粗煤泥，低密度級(jí)的分選效果要更好，在0.3 mm～1.0 mm的粗煤泥中，1.5 g/mL密度級(jí)以下的精煤產(chǎn)率達(dá)到了91.66%；在1.0 mm～2.0 mm的粗煤泥中，1.5 g/mL密度級(jí)以下的精煤產(chǎn)率達(dá)到了89.73%。均保持在90%左右。同時(shí)，分選機(jī)分選過(guò)程中存在的可能性偏差基本上隨著密度級(jí)的增大而減小，說(shuō)明分選機(jī)對(duì)粗煤泥的分選效果隨著密度級(jí)的減小而增強(qiáng)。表4給出了2種粒度粗煤泥的分選指標(biāo)，2種粒度粗煤泥的分配曲線如圖2所示。

表2 0.3 mm～1.0 mm分選實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表3 1.0 mm～2.0 mm分選實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表4 2種粒度粗煤泥分選指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

圖2 2種粒度粗煤泥分配曲線示意圖

從表4中可以發(fā)現(xiàn)，粒度在1.0 mm～2.0 mm的粗煤泥在分選后獲得了79.89%的精煤，而粒度在0.3 mm～1.0 mm的粗煤泥在分選后獲得了88.5%的精煤，分選密度大約為1.6 g/mL。圖2中，Q為流體流速。從圖2中可以看出，對(duì)于粒度在0.3 mm～1.0 mm粗煤泥的分選控制流體流量為28PLM，而粒度在1.0 mm～2.0 mm粗煤泥的分選控制流體流量為38PLM。在不同的流體流速下，2種粒度的分選效果都比較好。但總體上粒度在1.0 mm～2.0 mm粗煤泥的分選效果要更好一些。究其原因，粒度在0.3 mm～1.0 mm粗煤泥在流體中分選時(shí)，少量的煤通過(guò)錯(cuò)配物的形式進(jìn)入溢流，從而對(duì)精礦造成一定程度的污染。從分選結(jié)果綜合分析，干擾床分選機(jī)可實(shí)現(xiàn)粗煤泥的高效分選，獲得高產(chǎn)率的精煤，從而節(jié)約了分選成本，彌補(bǔ)了原有分選技術(shù)的不足。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)干擾床分選機(jī)進(jìn)行了原煤不同粒度粗煤泥分選的實(shí)驗(yàn)研究，得到了分選后精煤和尾煤的產(chǎn)率和灰分特征，進(jìn)而對(duì)該選煤工藝進(jìn)行合理性評(píng)價(jià)。得到主要結(jié)論為：

1) 對(duì)0.3 mm～1.0 mm和1.0 mm～2.0 mm這2種粒度粗煤泥的分選結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為低密度級(jí)的分選效果要更好。分選機(jī)分選過(guò)程中存在的可能性偏差基本上隨著密度級(jí)的增大而減小，說(shuō)明分選機(jī)對(duì)粗煤泥的分選效果隨著密度級(jí)的減小而增強(qiáng)。

2) 粒度在1.0 mm～2.0 mm的粗煤泥在分選后獲得了79.89%的精煤，而粒度在0.3 mm～1.0 mm的粗煤泥在分選后獲得了88.5%的精煤，分選密度大約為1.6 g/mL。

3) 粒度在1.0 mm～2.0 mm粗煤泥的分選效果要更好一些。究其原因，粒度在0.3 mm～1.0 mm粗煤泥在流體中分選時(shí)，少量的煤通過(guò)錯(cuò)配物的形式進(jìn)入溢流，從而對(duì)精礦造成一定程度的污染。從分選結(jié)果綜合分析，認(rèn)為干擾床分選機(jī)可實(shí)現(xiàn)粗煤泥的高效分選，獲得高產(chǎn)率的精煤，從而節(jié)約了分選成本，彌補(bǔ)了原有分選技術(shù)的不足。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張金鎖,姚書(shū)志,齊琪,等.我國(guó)煤炭資源安全綠色高效開(kāi)發(fā)研究綜述[J]. 資源與產(chǎn)業(yè),2013(2):73-78.

[2] Yaodong J, Hongwei W, Yixin Z, et al. The influence of roadway backfill on bursting liability and strength of coal pillar by numerical investigation[J].Procedia Engineering,2011,26:1125-1143.

[3] 趙建剛.TBS干擾床分選機(jī)對(duì)趙官能源粗煤泥分選效果技術(shù)研究[J].山東煤炭科技,2015(7):196-197,200.

[4] 孫亞君,段旭琴,王海濤,等.TBS干擾床分選機(jī)分選太原選煤廠粗煤泥的試驗(yàn)研究[J].選煤技術(shù),2013(1):18-20,27.

[5] 陳子彤,劉文禮,趙宏霞,等.干擾床分選機(jī)分選粗煤泥的試驗(yàn)研究[J].煤炭工程,2006(5):69-70.