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煤泥分選列入我國大規(guī)模分選技術戰(zhàn)略 分析其技術現(xiàn)狀及發(fā)展前景

　　煤泥分選回收是選煤工業(yè)中不可或缺的重要組成部分。我國煤泥分選技術發(fā)展迅速,已擁有大量具有自主知識產(chǎn)權且廣泛應用的新技術和新設備。

　　煤泥分選可分為粗煤泥分選和細煤泥分選2部分。粗煤泥分選設備中煤泥重介質(zhì)旋流器和水力旋流器組均利用離心力場作業(yè),區(qū)別在于前者使用重介質(zhì),后者使用水介;螺旋分選機和干擾床分選機均利用重力場作用,前者將重力場轉(zhuǎn)換成離心力場,實現(xiàn)輕重物料離心末速度的差異,而后者是利用輕重物料沉降末速的差異進行分選。浮選工藝成本較高,是目前分選和回收<0.25mm煤泥唯一有效的方法。細煤泥分選設備主要是浮選機,如機械攪拌式浮選機、噴射式浮選機、浮選柱;煤漿預處理器作用效果的好壞直接影響浮選工藝的整體效果;煤泥分選工藝主要有煤泥一級浮選、精煤泥一段回收、浮選精煤精選、煤泥分級浮選工藝流程。于進喜等對比分析了粗煤泥分選設備的特點、分選效果和適用范圍。田華偉等論述選煤廠改建對大型浮選設備的需求,對比分析了幾種浮選設備。倪超等研發(fā)了煤泥“2+2”分選新工藝,說明其具有浮選精煤回收率高,循環(huán)水濃度低等優(yōu)點。

　　筆者對主要粗煤泥分選設備和浮選設備進行對比,著重從煤泥分選工藝上進行分析,有利于簡化煤泥分選工藝,提高煤泥分選的質(zhì)量與效率。

　　1粗煤泥分選技術

　　1.1煤泥重介質(zhì)旋流器

　　煤泥重介質(zhì)旋流器是在一定密度液體中通過離心沉降對煤泥進行分選的設備。影響分選效果的因素有加重質(zhì)的粒度和分選密度。當加重質(zhì)粒度較細時,重懸浮液被看作真重液,分選效果穩(wěn)定,但隨著煤粒的減小,沉降過程受到的干擾作用加強,導致分選精度下降,因此要保證重介質(zhì)旋流器的分選下限,必須使用粒度足夠細的加重質(zhì)。在重介選煤廠中,由于主選旋流器離心力場的作用,使得精煤出口的重介質(zhì)粒度較小。精煤懸浮液先后經(jīng)過弧形篩和直線振動篩,造成了弧形篩篩下重介質(zhì)粒度最小,直線振動篩篩下次之,因此兩者的比例既決定了煤泥重介質(zhì)旋流器的入料量,也決定了入料性質(zhì),在實際生產(chǎn)中對工藝效果產(chǎn)生重要影響。

　　1.2螺旋分選機

　　螺旋分選機是利用固體顆粒在液流中,受到重力和離心力的作用,實現(xiàn)按密度分選礦物的設備。分選過程將重力勢能轉(zhuǎn)換成離心力,輕、重物料由于所受離心力不同,沿著各自的螺旋線運動,最終分成精礦、中礦、尾礦。該設備的優(yōu)點是維修方便,占地面積小,但會提高廠房高度,增加基建成本,通常與旋流器組配合使用。

　　1.3水力旋流器組

　　水力旋流器組加上粗煤泥脫水篩回收粗煤泥,直接摻入中煤作為動力煤銷售,這是目前使用較多的粗煤泥處理方法。但該方法不適于煉焦煤分選,煉焦煤選煤廠目前大多采用大錐角或復錐的自生介質(zhì)旋流器,以突出按密度分選,減小分級作用。常用于分選<2(<0.5mm)mm的易選煤泥(高硫煤的脫硫和難浮選的風化煤、氧化煤),分選粒度下限為0.1mm。

　　1.4干擾床分選機

　　干擾床分選機分選主要是液流中的干擾沉降,入料在上升擾動水流的作用下形成一個干擾床層,低密度顆粒浮起成為精煤,高密度顆粒沉下由排矸口排出。干擾床分選機工作原理是,在等速上升水流的作用下,非均勻懸浮礦粒按干擾沉降末速大小進行分層。干擾床分選機分選效果與干擾沉降等沉比關系密切,使用前要進行粒度控制,特別是細泥物料的脫除。

　　2細煤泥分選技術

　　細煤泥分選技術主要是浮選法,其核心設備是浮選機,分為機械攪拌式和無機械攪拌式。輔助設備有煤漿預處理器、脫泥池和濃縮設備。分選工藝形式多樣,主要有煤泥一級浮選、精煤泥一段回收、浮選精煤精選、煤泥分級浮選。

　　2.1浮選機

　　1)機械攪拌式浮選機。機械攪拌式浮選機的攪拌機構是該類浮選機完成充氣、氣泡與煤漿混合的關鍵機構,其工作性能直接影響浮選機工作效果。攪拌機構的工作原理相似,以我國XJM型機械攪拌式浮選機為例,葉輪轉(zhuǎn)動時,葉輪罩內(nèi)為負壓區(qū),空氣被煤漿裹挾帶入完成第一次充氣作業(yè)。當煤漿射向槽底時,空氣從葉輪背面經(jīng)葉輪外援的縫隙被吸入完成二次充氣作業(yè),XJM-S16型浮選機示意如圖所示。

　　

　　2)充(壓)氣式浮選機。充(壓)氣式浮選機無機械攪拌器,無傳動部件,煤漿的充氣靠外部壓入空氣。最典型的是浮選柱,旋流浮選柱包括浮選段、旋流段和氣泡發(fā)生器3部分。分選作業(yè)集中在浮選段,由于泡沫層較厚,可以很好地利用二次富集作用,氣泡發(fā)生器上設有空氣入管和起泡劑添加管,壓入的空氣通過特制的、浸沒在煤漿中的充氣器(氣泡發(fā)生器)形成細小氣泡。旋流微泡浮選柱結(jié)構原理如圖所示。

　　

　　3)噴射式浮選機。噴射式浮選機無機械攪拌器,充氣過程主要依靠充氣攪拌機構來實現(xiàn),經(jīng)煤漿泵加壓的煤漿從設有螺旋葉片的噴嘴中螺旋狀高速射出,在混合室產(chǎn)生負壓,吸入空氣,由高速射流粉碎成小氣泡后,隨煤漿射向槽底。在煤漿加壓過程中,空氣溶解度加大,噴射時由于混合室的負壓使煤漿減壓,溶解的空氣以微泡形式在疏水性煤粒表面析出,增強了煤粒(尤其是粗粒)的上浮力和向氣泡的附著力。沒有浮出的煤?？赏ㄟ^煤漿泵對煤漿的循環(huán)再次完成分選。煤用噴射式浮選機示意如圖所示。

　　

　　2.2輔助設備

　　1)煤漿預處理器。煤漿預處理是細煤泥分選重要的環(huán)節(jié),其作用是調(diào)節(jié)浮選入料的濃度,使浮選劑充分分散與煤漿混合,在煤粒表面形成穩(wěn)定的油膜,消除細泥影響。主要方式有:①葉輪攪拌式,通過葉輪-定子混合器將浮選劑分散為小液滴,再與煤漿充分混合;②噴射式,利用射流器的工作過程吸入、切割、分散、混合浮選劑;③霧化式,核心設備是起霧盤,霧化后的藥劑分散性好、油-水界面積大;④管道混合式,在管道內(nèi)部安置一定的混合單元,物料通過時,被多次分割和改向,達到混合的目的;⑤跌落式,利用粗、細物料在滑板上運動速度的差異,實現(xiàn)物料與藥劑不同程度的混合。

　　2)脫泥設備。脫泥主要是脫除<0.03mm煤泥,該粒級煤泥混有高灰分礦物泥質(zhì),對浮選產(chǎn)生的負面影響,主要有:①“搶先吸附”,增加了浮選劑用量,使浮選劑不能與目的礦物有效結(jié)合;②無選擇性地占據(jù)氣泡表面,增加了目的礦物與氣泡黏附的難度;③細泥浮選速度快,造成浮選精煤灰分增大和泡沫“發(fā)黏”,影響后續(xù)浮選精煤脫水作業(yè)。目前采用的脫泥設備主要有耙式濃縮機、水力旋流器組。耙式濃縮機建筑體積大,脫泥效果不甚理想;水力旋流器組由于是并聯(lián)使用多臺小旋流器,造成入料不均勻,磨損程度差別大。新型浮選入料脫泥池的研究和開發(fā)越來越受到重視。

　　2.3煤泥分選工藝

　　當前煤泥分選工藝主要有煤泥一級浮選、精煤泥一段回收、浮選精煤精選、煤泥分級浮選等。煤泥一級浮選、精煤泥一段回收即煤泥經(jīng)一次浮選機分選后泡沫產(chǎn)品直接采用加壓過濾機或壓濾機一段脫水回收。如果煤泥粒度較小,高灰細泥含量較大,泡沫產(chǎn)物灰分偏高,可采用預先脫泥浮選或分級浮選。

　　浮選精煤精選、精煤泥一段回收,即一次浮選的泡沫產(chǎn)品直接進入精選浮選機進行再選,降低泡沫產(chǎn)品灰分,精選的泡沫采用加壓過濾機或壓濾機一段脫水回收。該工藝存在以下不足:①一次浮選的泡沫產(chǎn)物灰分偏高是由其中少部分高灰細泥造成的,約80%的泡沫產(chǎn)物灰分達到商品精煤灰分要求,而將一次浮選泡沫全部進行精選,約有80%灰分合格的泡沫產(chǎn)物進行重復分選,不但增加了精選浮選機數(shù)量、浮選藥劑和電力消耗,而且部分合格的精煤泥會損失到精選尾煤中,降低浮選精煤產(chǎn)率。②精煤泥一段脫水回收如采用壓濾機,脫水產(chǎn)物水分大幅升高,建設投資和運行費用也略高;如采用加壓過濾機,雖然脫水產(chǎn)物水分低,但建設投資和運行費用大幅度提高。

　　煤泥分級浮選工藝,即浮選入料先進入分級設備(通常為分級旋流器)分級,分級粒度為0.074或0.125mm,分級后的粗、細產(chǎn)物分別進入不同浮選機分選。影響煤泥分級浮選工藝分級效果的主要因素有:①分級粒度過細,分級效率低下;②不論是重力場還是離心力場的水力分級,在按粒度分級的同時,也按密度分級,導致分級效果不理想;③分級設備的分級效果受入料壓力、入料濃度、粒度組成等因素影響,實際生產(chǎn)中很難保持入料性質(zhì)穩(wěn)定,影響分級效果。

　　3展望

　　針對粗煤泥分選技術,應優(yōu)化原煤分選工藝,合理利用分選設備的優(yōu)勢,獲得最佳分選效果,實現(xiàn)效益最大化。目前,國外一些選煤廠采用不同設備進行工藝組合分選煤泥,典型的有兩段螺旋分選機組合工藝、水介質(zhì)旋流器精選+螺旋分選機掃選工藝等。組合式工藝分選彌補了單臺或單種分選設備的不足,提高了綜合分選效率。

　　針對細煤泥分選,應改進浮選設備以適應更寬的入料粒度范圍。機械攪拌式浮選機則需進行結(jié)構優(yōu)化,降低能耗,實現(xiàn)大型化。結(jié)合浮選準備作業(yè)和濃縮壓濾作業(yè),優(yōu)化浮選工藝,設計出一套指標先進、成本低的高效細煤泥分選工藝。如淮北選煤廠采用的“2+2”煤泥水工藝,具有浮選精煤回收率高,循環(huán)水濃度低等優(yōu)點。

　　4結(jié)語

　　隨著采煤機械化程度的提高,原煤質(zhì)量逐漸變差,細粒和超細粒煤泥在原煤中所占比例逐年增加,煤泥分選設備與工藝的研發(fā)改進愈發(fā)重要。實際應用中,應根據(jù)煤質(zhì)條件,選擇適宜的煤泥分選設備,進行合理工藝配置,提高精煤回收率和脫硫降灰效果,減少濃縮和壓濾的處理量,增加企業(yè)經(jīng)濟效益。