趙森

摘? 要：該文為了幫助煤炭企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員掌握并持續(xù)提升重介質(zhì)選煤工藝流程的方法，強(qiáng)化其實(shí)際應(yīng)用的效果，著重探討了重介質(zhì)選煤工藝流程的主要作業(yè)內(nèi)容、工作原理和有關(guān)選煤裝置，且在此前提下重點(diǎn)研究了5類典型的重介質(zhì)選煤工藝流程及其適用的各個(gè)類型的選煤廠的相關(guān)推進(jìn)過程的合理化建議，得出如下結(jié)論：重介質(zhì)法選煤工藝盡管在成本及技術(shù)上具備較大的優(yōu)勢(shì)，然而其流程依然存在很多問題及需要關(guān)注的環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：煤炭企業(yè);重介質(zhì)選煤;技術(shù)優(yōu)勢(shì)

中圖分類號(hào)：TD94? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著煤炭開采行業(yè)中，機(jī)械化及自動(dòng)化水平日益提高，但是國內(nèi)的優(yōu)質(zhì)煤炭資源漸漸匱乏，其品質(zhì)較差，或者復(fù)雜煤炭層資源的挖掘占比也持續(xù)提升，這樣的狀況給煤炭分選工作帶來了比較大的難度，同時(shí)對(duì)寶貴的不可再生資源造成了不必要的浪費(fèi)。為此，煤炭企業(yè)的相關(guān)技術(shù)人員研究并開發(fā)出高精確程度、高作業(yè)效率的重介質(zhì)模式的選煤方法具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義，可以在適應(yīng)不同類型煤體品質(zhì)要求的情況下取得更佳的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。

1 重介質(zhì)選煤工藝流程簡介

重介質(zhì)選煤方法是現(xiàn)階段國內(nèi)煤炭行業(yè)進(jìn)行煤礦資源分選作業(yè)的一類非常重要的主流模式，此方法的基本原理為常規(guī)的阿基米德原理，該原理的主要內(nèi)容為沉浸在某種液體里的顆粒受到的浮力等于該顆粒排開的相同體積的液體的重量。一般來說，顆粒在液體中無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，會(huì)受到重力及液體的浮力的共同作用，同時(shí)還會(huì)受到此懸浮液體給予該顆粒的阻力的作用。這些顆粒初始狀態(tài)對(duì)于懸浮液體是做加速運(yùn)動(dòng)的，最后經(jīng)過一系列能量交換后以其最后的速率進(jìn)行懸浮狀態(tài)的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。顆粒的體積越大，就會(huì)具備越大的相對(duì)速率，進(jìn)行分選操作的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生越快的速率，分選作業(yè)的效果也會(huì)越好。從中我們不難發(fā)現(xiàn)，重介質(zhì)選煤方案是一類能夠精確依照待篩選的顆粒狀物質(zhì)的密度差別來實(shí)施分選工作的方法，相關(guān)的顆粒的形狀只會(huì)對(duì)此方法的分選速度產(chǎn)生影響，這也可以說明為何重介質(zhì)選煤方案能在精度相對(duì)較高的同時(shí)具備現(xiàn)有的重力選煤方案中最高的作業(yè)效率。現(xiàn)階段，重介質(zhì)選煤方法在難選煤炭、極難選煤炭、稀少的煤種及高硫煤炭的選煤作業(yè)過程中得到了廣泛的推廣，該方案中的分選介質(zhì)通常是鐵磁性礦粉和水按照一定配比調(diào)和成的懸浮液體。

根據(jù)采用的分選機(jī)理的差異，現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)的重介質(zhì)選煤相關(guān)的裝置通常可以分為2種，即重介質(zhì)分選裝置及重介質(zhì)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)裝置，其中，重介質(zhì)分選裝置通常使用在重力場中，通常包括雙錐形、斜輪形及立輪形的重介質(zhì)分選裝置，此類裝置分選出來的煤炭具有精度高、效果好的特點(diǎn)，并能夠進(jìn)行較大的粒度范圍內(nèi)的分選作業(yè)，所以在塊狀煤炭主選、分選等領(lǐng)域里得到了廣泛的應(yīng)用;另一方面，重介質(zhì)旋流裝置通常使用在離心力場中，此方法的工藝流程相對(duì)來說比較簡單、前期投入較少，而且自動(dòng)化程度較高，經(jīng)過相關(guān)企業(yè)工程技術(shù)人員多年來的努力，重介質(zhì)旋流裝置已經(jīng)能夠基本達(dá)到55 mm不脫泥入洗的效果[1]。

2 重介質(zhì)選煤方法的整體流程

煤炭企業(yè)為了滿足用戶針對(duì)不同煤炭品質(zhì)的需求，配合原料的煤炭大小粒度及客戶要求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類型，重介質(zhì)選煤方案的工藝持續(xù)升級(jí)進(jìn)步，而且逐漸多樣化。將質(zhì)選煤方案的不同工藝之間進(jìn)行對(duì)比，分選出來的最終成果也不同，現(xiàn)階段，國內(nèi)煤炭行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛并且效果相對(duì)比較理想的工藝流程通常包括4類。

2.1 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流裝置分級(jí)別分選煤炭工藝方法

此類分選方法的工藝流程是源于三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流裝置分選解決方案的原理，通常包括大直徑及小直徑重介質(zhì)旋流裝置這兩類核心的部件及一整套相關(guān)介質(zhì)回收再利用的綜合凈化裝置，該工藝方法能夠?qū)崿F(xiàn)0～78 mm的不同規(guī)格的原煤的分級(jí)入選作業(yè)，具體的作業(yè)步驟有2個(gè)。1）針對(duì)初始投入的煤炭原料實(shí)施預(yù)先去除泥土等雜質(zhì)的處理工作，通過分選將粗粒煤炭及細(xì)粒煤炭區(qū)分出來，一般情況下，粗粒煤炭的顆粒直徑約為2 mm～78 mm，細(xì)粒煤炭的顆粒直徑通常處于0.13 mm～2.2 mm。2）粗粒煤炭投入大直徑重介質(zhì)旋流裝置進(jìn)行分選操作，細(xì)粒煤炭投入小直徑重介質(zhì)旋流裝置進(jìn)行分選操作，煤泥將會(huì)進(jìn)入事先設(shè)置的浮選裝置。該工藝方法使用先進(jìn)的裝置及配合模式，整個(gè)工藝流程相對(duì)比較簡單，裝置的搭建及作業(yè)時(shí)的消耗較小，為實(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)收益及更加令人滿意的煤炭分選效果提供了有力支持。

2.2 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流裝置分選方法的工藝流程

三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流裝置通常是由一套圓柱形旋流裝置及一套圓錐形旋流裝置進(jìn)行合理的串聯(lián)而形成的，該裝置主要關(guān)系到兩類工藝流程的操作。1）主選工藝流程。使用密度相對(duì)較低的懸浮液作為介質(zhì)篩選出精煤及需要再次進(jìn)行分選的入料。2）再選工藝流程。將主工藝流程過程中使用的懸浮液進(jìn)行濃縮操作生成一類密度較高懸浮液作為介質(zhì)，進(jìn)行再選工藝流程操作的同時(shí)篩選得到中煤及矸石。

2.3 重介質(zhì)旋流裝置兩次篩選方法的工藝流程

該類篩選方法的工藝流程以兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流裝置（如圖1所示）為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，即為初始階段使用兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流裝置進(jìn)行粗略的分選工作，該階段的工藝流程的主要目的是為了排除矸石，然后對(duì)塊狀的精煤進(jìn)行粉碎，并且和粗精煤再次投入兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流裝置實(shí)施精細(xì)篩選。兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流裝置篩選是重介質(zhì)篩選的主要模式，該裝置主要是由低密度旋流裝置與高密度旋流裝置2類裝置組成的，低密度旋流裝置在初始階段篩選出精煤和重金屬殘留物，高密度旋流裝置通常負(fù)責(zé)由重金屬殘留物內(nèi)篩選出中煤與矸石。重介質(zhì)旋流裝置二次篩選方法廣泛使用在原煤初始矸石百分比較高并且對(duì)精煤灰分含量規(guī)定相對(duì)不高的選煤企業(yè)，例如國內(nèi)引入的某些非洲標(biāo)準(zhǔn)化選煤廠等，該類企業(yè)煤炭篩選效率較高、在精煤品質(zhì)較高的情況下能夠確?；厥招?，然而，從另一個(gè)層面來說，該模式必須配備2個(gè)物質(zhì)回收裝置，該工藝流程實(shí)施進(jìn)程比較繁瑣、造價(jià)昂貴、生產(chǎn)管控難度較大。

2.4 塊狀煤炭重介質(zhì)分選裝置—末煤重介質(zhì)旋流裝置篩選方法的工藝流程

該工藝方法是根據(jù)塊狀煤炭及末煤的構(gòu)成及特征不同，目的明確地挑選重介質(zhì)分選裝置及重介質(zhì)旋流裝置2類篩選方案，其中，重介質(zhì)分選裝置具備篩選大量煤炭的能力，然而旋流裝置則反應(yīng)了重介質(zhì)方案篩選精度較高的特性，能夠基本符合國內(nèi)絕大多數(shù)大規(guī)模選煤企業(yè)煤泥百分占比較高、矸石容易產(chǎn)生泥化現(xiàn)象或者對(duì)最終成品有特定使用要求的生產(chǎn)需求，從而在實(shí)踐中大范圍使用。其次，此篩選方法的操作過程中相關(guān)介質(zhì)回收操作比較困難，生產(chǎn)管控執(zhí)行過程也比較復(fù)雜。

2.5 塊狀煤炭跳汰—末煤重介質(zhì)旋流裝置分流選煤工藝流程

此類篩選方法通常是指針對(duì)塊狀煤炭實(shí)施跳汰裝置篩選作業(yè)，對(duì)于末煤則是采用重介質(zhì)旋流裝置實(shí)施篩選作業(yè)的一類煤炭篩選工藝方法，該工藝流程將跳汰裝置的運(yùn)行成本較低并且煤炭處理量較大，與重介質(zhì)旋流裝置的篩選精細(xì)程度佳這2類優(yōu)勢(shì)進(jìn)行結(jié)合，在選煤成本大幅度降低的同時(shí)兼顧了產(chǎn)出成品的高品質(zhì)，一般情況下，在某些塊狀煤炭選擇性好、末煤篩選難度大并且存在塊精煤用戶的選煤企業(yè)內(nèi)得到了比較廣泛的應(yīng)用。該方法雖然能夠保證精煤成品的最終品質(zhì)，但是會(huì)對(duì)其出產(chǎn)率產(chǎn)生一定的影響。

3 不同篩選方法使用進(jìn)程中的建議

3.1 入選原煤矸石及煤泥含量較高并且對(duì)精煤品質(zhì)的要求較高

選煤企業(yè)需要關(guān)注矸石的去除和脫泥入選。其中，針對(duì)矸石占比較高的原煤，使用兩產(chǎn)品旋流裝置去除矸石以后需要依據(jù)粗煤、精煤的粒度大小的不同及夾矸煤含量等要素，明確后續(xù)步驟的粉碎顆粒程度，從而在此前提下使用兩產(chǎn)品旋流裝置對(duì)其實(shí)施精確篩選，盡最大努力保證精煤品質(zhì)，并且提升其回收效率。針對(duì)煤泥占比高的原煤材料，需要最大限度地進(jìn)行脫泥操作，也能夠提升細(xì)粒煤炭在重介質(zhì)旋流裝置中的篩選狀況，提升篩選工作的效率。

3.2 大直徑三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流裝置篩選方法的工藝流程

粒度不一致的物質(zhì)材料的現(xiàn)場篩選密度可能由于相關(guān)流體流動(dòng)阻力的差異而產(chǎn)生不同。通常狀況下，煤炭粒度的數(shù)值越大，篩選粒度的范圍就會(huì)越廣，進(jìn)而現(xiàn)場的篩選密度也可能不同，從而給整體篩選結(jié)果帶來不理想的結(jié)果[2]。與此同時(shí)，針對(duì)顆粒較大的中煤來說，其中大部分含有夾矸煤，將中煤粉碎以后能夠篩選出精煤。

3.3 大規(guī)?；蛘叱笠?guī)模選煤廠企業(yè)

選煤企業(yè)篩選煤料的塊煤及末煤密度差異較大，在條件允許的情況下，需要使用分級(jí)篩選的方案，開始利用淺槽重介質(zhì)分選裝置針對(duì)塊煤實(shí)施排矸作業(yè)，然后將粉碎后的粗煤、精煤、塊煤和末煤一并投入三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流裝置實(shí)施篩選作業(yè)。

4 結(jié)語

綜上所述，重介質(zhì)選煤方法作為當(dāng)前煤炭領(lǐng)域關(guān)鍵的分選解決方案，篩分選精度高、效率高，為煤炭篩選提供優(yōu)良技術(shù)輔助的同時(shí)也提高了煤炭的整體效率。隨著重介質(zhì)選煤工藝方法的逐漸優(yōu)化，給煤炭挖掘及處理技術(shù)帶來新的思路。

參考文獻(xiàn)

[1]劉峰.選煤技術(shù)綜合述評(píng)[J].選煤技術(shù)，2003（6）：1-13.

[2]吳式瑜.中國選煤迅速發(fā)展25年[J].煤炭加工與綜合利用，2007（5）：3-5.