蘇 芮

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦選煤廠，山西 古交 030205）

0 引言

煤炭作為我國的主要能源之一，其在未來很長時間內(nèi)的主導地位不容易被改變。煤炭主要以燃燒為主，在燃燒過程中會產(chǎn)生的有害氣體和粉塵等均會對環(huán)境造成污染，對公民身體健康造成影響。因此，對煤炭進行洗選加工是非常必要的；尤其是最近幾年隨著工作面機械化采煤能力的提升，原煤中的中細粒、粗煤泥的含量越發(fā)增多，對其洗選再加工的要求越來越高。干擾床作為與螺旋分選機、重介質(zhì)旋流器同等地位的分選設(shè)備，其主要適用于對易選、可選粗煤泥的分選，而對于難選粗煤泥分選的效果不理想[1]。本文將針對難選粗煤泥為例，為提升干擾床對其分選效果通過開展分選試驗和數(shù)值模擬等手段，為后續(xù)干擾床的結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進設(shè)計提供支撐。

1 分選試驗準備

重點對三產(chǎn)品分選系統(tǒng)進行研究，并對其入料特性進行分析，為后續(xù)三產(chǎn)品干擾床的分選試驗奠定基礎(chǔ)。

1.1 三產(chǎn)品干擾分選系統(tǒng)概述

本文所研究的三產(chǎn)品干擾床分選系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 三產(chǎn)品干擾床分選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

如圖1 所示，三產(chǎn)品干擾床分選系統(tǒng)分為給料分系統(tǒng)、分選機主體部分和產(chǎn)品處理分系統(tǒng)。主體部分為三產(chǎn)品分選系統(tǒng)的核心，主要包括由分選腔主體結(jié)構(gòu)、底流閥、溢流閥以及給水結(jié)構(gòu)等組成。待分選的物料分別通過一段分選機墻體、二段分選腔進行分選處理后最終通過溢流排放口進行溢流。三產(chǎn)品干擾床分選系統(tǒng)主要通過管道閥門對其水泵的流量進行控制，通過轉(zhuǎn)子流量計對管道的流量進行監(jiān)測[2]。

1.2 待分選物料性質(zhì)

待分選原煤中所含的粗煤泥的粒度大小等級大致可以分為5 個等級，具體如表1 所示。待分選原煤中的平均灰分比為26.83%。

表1 待分選原煤粗煤泥粒度大小比例及灰分值

2 三產(chǎn)品干擾床分選試驗研究

結(jié)合多年的時間經(jīng)驗，本三產(chǎn)品干擾床對粗煤泥粒度為1.0～0.25 mm 大小范圍之內(nèi)的原煤的分選效果最好。對于三產(chǎn)品干擾床而言，內(nèi)筒和外筒的流量是影響最終分選效果的只要因素。其中，內(nèi)筒流量主要指的是圖1 中的一段上升水流的流量，外筒流量主要指的是圖1 中的二段上升水流的流量。

本次試驗分別對一段上升水流量為1.5、1.8、2.0 m3/h，二段上升水流量為1.5、2.0、2.5 m3/h 時對應(yīng)的底流產(chǎn)率和灰分比進行對比。試驗采用控制變量的原則進行。

2.1 外筒流量對分選效果的影響

當內(nèi)筒流量為恒定時，對不同外筒流量對應(yīng)的一段底流、二段底流以及溢流產(chǎn)品的產(chǎn)率和產(chǎn)品的灰分比進行對比。對所得的試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并形成如圖2 所示的變化曲線。

圖2 外筒流量對三產(chǎn)品干擾床分選效果的影響

當內(nèi)筒流量為1.5 m3/h 時，從整體上分析：隨著外筒流量的增加對應(yīng)所得最終產(chǎn)品的產(chǎn)率和灰分均明顯增加。其中，隨著外筒流量的增加對應(yīng)二段底流產(chǎn)率減小，而二段灰分比稍微增加；也就是說，隨著外筒流量的增加可在一定程度上提升二段的分選效果。隨著外筒流量的增加對應(yīng)一段底流的產(chǎn)率和灰分處于相近狀態(tài)[3]。

當內(nèi)筒流量為1.8 m3/h 時，從整體上分析：隨著外筒流量的增加對應(yīng)所得最終產(chǎn)品的產(chǎn)率和灰分均明顯增加；其中，其對應(yīng)的灰分比大于內(nèi)筒流量為1.5 m3/h 的情況，產(chǎn)率小于內(nèi)筒流量為1.5 m3/h 的情況。同樣二段和一段的產(chǎn)率與灰分比隨外筒流量的變化趨勢與內(nèi)筒流量為1.5 m3/h 相近，且在各階段灰分比均大于內(nèi)筒流量為1.5 m3/h 的情況，產(chǎn)率小于內(nèi)筒流量為1.5 m3/h 的情況。

當內(nèi)筒流量為2.0 m3/h 時，對應(yīng)溢流、二段和一段的產(chǎn)率和灰分比之間的關(guān)系與內(nèi)筒流量為1.8 m3/h和1.5 m3/h 時的變化規(guī)律一致。

2.2 內(nèi)筒流量對分選效果的影響

當外筒流量為恒定時，對不同內(nèi)筒流量對應(yīng)的一段底流、二段底流以及溢流產(chǎn)品的產(chǎn)率和產(chǎn)品的灰分比進行對比[4]。對所得的試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并形成如圖3 所示的變化曲線。

圖3 內(nèi)筒流量對三產(chǎn)品干擾床分選效果的影響

如圖3 所示，當外筒流量為1.5 m3/h 時，隨著內(nèi)筒流量的增加對應(yīng)溢流口產(chǎn)品的產(chǎn)率和灰分比均呈現(xiàn)減小的變化趨勢，但是減小的幅度非常小可以忽略不計。因此，可以得出溢流口產(chǎn)品的產(chǎn)率和灰分比主要受到外筒流量的影響。隨著內(nèi)筒流量的增加對應(yīng)二段底流口產(chǎn)品的產(chǎn)率和灰分比均呈現(xiàn)增大的變化趨勢；而對于一段底流而言，隨著內(nèi)筒流量的增加對應(yīng)其產(chǎn)率減低，對應(yīng)其灰分比增大。

當外筒流量為2 m3/h 時，隨著內(nèi)筒流量的增加，對應(yīng)溢流口產(chǎn)品的產(chǎn)率減小，灰分比呈現(xiàn)小幅增大的變化趨勢。也就是說，當外筒流量較大時其會對溢流口產(chǎn)品的灰分比這一指標造成不規(guī)律的影響，從而對二段的分選造成不利的影響。而對于二段底流口的產(chǎn)率和灰分比而言，與外筒流量為1.5 m3/h 時的變化趨勢一致且均優(yōu)于外筒流量為1.5 m3/h 時的情況。對于一段底流口的產(chǎn)率和灰分比而言，與外筒流量為1.5 m3/h時的變化趨勢一致且均低于外筒流量為1.5 m3/h 時的情況；也就是說，三產(chǎn)品干擾床外筒流量變化會對內(nèi)筒造成一定的影響[5]。

當外筒流量為2.5 m3/h 時，隨著內(nèi)筒流量的增加，對應(yīng)溢流口產(chǎn)品的產(chǎn)率和灰分比均呈現(xiàn)為增加的變化趨勢；導致上述現(xiàn)象的主要原因為當外筒流量較大時，使得給料中密度較小的物流直接變?yōu)橐缌?。對于二段和一段口產(chǎn)率和灰分比隨著內(nèi)筒流量的變化趨勢與傳統(tǒng)干擾床一致。

3 結(jié)語

干擾床為對原煤進行洗選加工的設(shè)備之一，其主要適用于可選、易選粗煤泥的分選，對于難選粗煤泥的分選效果不理想。本文重點對三產(chǎn)品干擾床的分選展開試驗研究，重點對外筒流量和內(nèi)筒流量對分選效果的影響機理展開對比，并總結(jié)如下：

1）當內(nèi)筒流量為1.5 m3/h，外筒流量為2.5 m3/h時，對應(yīng)三產(chǎn)品干擾床的分選效果最好。

2）對于三產(chǎn)品干擾床溢流產(chǎn)率和灰分這一指標，其主要受到外筒流量影響；

3）對于三產(chǎn)產(chǎn)品干擾床二段底流產(chǎn)率和灰分之一指標，其同時受到內(nèi)筒和外筒流量的影響；

4）對于三產(chǎn)產(chǎn)品干擾床一段底流產(chǎn)率和灰分之一指標，其主要受到內(nèi)筒流量的影響。