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原煤中混入不同雜質(zhì)的分選方法

百善選煤廠屬礦井型選煤廠，采用全閉路循環(huán)跳汰分選工序，主要入選原煤為無煙煤，入洗粒度為50~0 mm。跳汰產(chǎn)品中的精煤經(jīng)分級(jí)為中、小塊精煤和末精煤。中煤不進(jìn)行再選，與矸石混合后排出。因此對(duì)中煤的分選要求高，中煤+2．0密度級(jí)含量>90．00％，而-1．6密度級(jí)含量<3．00％，這樣才能保證較高的精煤回收率和質(zhì)量。隨著采煤機(jī)械化程度的提高和井下地質(zhì)條件的變化，原煤中經(jīng)常出現(xiàn)泥化、氧化現(xiàn)象或出現(xiàn)夾帶天然焦，粉煤、粉矸量大等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象尤其是泥化對(duì)跳汰分選的影響頗大，同時(shí)循環(huán)水的泥化程度也會(huì)持續(xù)對(duì)浮選回收作業(yè)產(chǎn)生極大的負(fù)面影響。

1 跳汰選煤的工作原理

如圖1所示，跳汰機(jī)工作時(shí)，將入選原煤和水(沖水)一起送入跳汰機(jī)，并使原煤均勻分布在跳汰室的篩板上，形成一定厚度的床層。當(dāng)壓縮空氣經(jīng)過風(fēng)閥進(jìn)入空氣室時(shí)，在跳汰室形成上升水流，篩板上的原煤在上升水流作用下，逐漸松散，并隨之上升。由于煤的相對(duì)密度小，上升得快，被水沖得較高；矸石密度大，上升得慢，沖得較低。當(dāng)壓縮空氣通過風(fēng)閥被排出時(shí)，水自然往回流動(dòng)，此時(shí)在跳汰室形成下降水流，各種顆粒也隨之下降。其中相對(duì)密度大的矸石最先下沉，最早落在篩板上，而煤塊較輕，下降速度慢，落在矸石上面。下降水流結(jié)束后，分層即告終結(jié)束，完成了第一個(gè)循環(huán)。在每一次跳汰循環(huán)中，煤和矸石混合物都要受到一定的分選作用，經(jīng)過多次反復(fù)后，分層逐漸趨于完善。最后相對(duì)密度小的煤集中在最上層，相對(duì)密度大的矸石將集中在最底層，而中等比重的中煤則自然分布在煤和矸石之間。在篩板上已經(jīng)按相對(duì)密度分層的煤和矸石受到?jīng)_水的作用，逐漸向跳汰機(jī)的排料端移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)矸石段的排料閘門時(shí)，矸石就經(jīng)閘門排出機(jī)箱。上層的中煤和精煤則在沖水作用下越過溢流堰，進(jìn)入跳汰機(jī)的第二段(中煤段)。在中煤段，中煤和精煤在脈動(dòng)水流及沖水雙重作用下，一方繼續(xù)分層，另一方繼續(xù)向第二段排料端移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)中煤的排料閘門時(shí)，中煤經(jīng)閘門排入中煤段機(jī)箱內(nèi)，精煤則越過中煤段的溢流堰隨水流出跳汰機(jī)。在分層過程中，原料煤的性質(zhì)，顆粒的大小和形狀將對(duì)分層產(chǎn)生一定的影響，從而增加跳汰分層的復(fù)雜性。

 

圖1 跳汰機(jī)組成

1——機(jī)體；2——風(fēng)閥；3——溢流堰； 4——浮標(biāo)；5——排料輪
6——篩板；7——排中煤道；8—排矸道；9——分隔板；10——脈動(dòng)水流
11——跳汰室；12——空氣室；13——頂水進(jìn)水管
 

2 現(xiàn)象分析

（1） 原煤泥化現(xiàn)象不但對(duì)洗水造成惡劣影響，在跳汰洗選中洗水濃度偏高會(huì)影響精煤的分選效率，更主要的是泥化矸石經(jīng)過跳汰床層的浸泡，到中煤段被充分碎散，形成大量的高灰細(xì)泥。此時(shí)加大透篩往往會(huì)帶走大量細(xì)粒級(jí)精煤，降低精煤回收率，而不加大透篩又無法保證精煤的質(zhì)量。為此采用了“一段多透、二段少排；周期縮小、風(fēng)水相調(diào)”的洗選方式。

（2） 原煤中的焦碳具有密度輕、灰分高的特點(diǎn)。跳汰分選的原則是按物料的比重分層分選，因而無法在跳汰洗選中從兩段排料口排出或透篩中排出，而灰分高于精煤但又小于中煤。 因此采用了“棄中煤，保焦炭”的洗選方式。

（3） 原煤中粉煤、粉矸所占入洗原煤的比例較大時(shí)，影響床層的松散度，矸石和精煤在矸石段交換空間減小，而中煤段會(huì)形成分層不清，加大了精煤的透篩損失。

3 操作經(jīng)驗(yàn)

對(duì)于泥化現(xiàn)象采用“一段多透、二段少排，周期縮小、風(fēng)水相調(diào)”的方法，是針對(duì)泥化現(xiàn)象在浸水時(shí)間越長，產(chǎn)生的高灰細(xì)泥越多，因此在跳汰分層過程中務(wù)必減少其在床層中的停留時(shí)間，即縮短跳汰周期，減少泥化矸石的松散程度，使泥化矸石在完全碎散前由排料口排出。矸石段的床層比較厚，阻力也大，為了加快矸石迅速沉入床層底部，矸石段的總水量和分水量應(yīng)大于中煤段。第1分室使用大風(fēng)大水，使矸石在此迅速分層沉底，同時(shí)大水也保證了粉煤在此不會(huì)透篩過多。多透篩加大粉矸的排出量應(yīng)該放在第2分室。在第2分室采用大風(fēng)小水，物料在第2分室基本上鋪好，床層也清晰。大風(fēng)在已鋪好的床層上增加吸綴力，增加粉矸的透篩排料程度，再加上跳汰周期的縮短，減少了泥化矸石的浸泡時(shí)間，床層底部矸石層移動(dòng)速度遠(yuǎn)大于上層的精煤速度，加快了矸石從排料口排出，減少了大塊泥化矸石繼續(xù)對(duì)中煤段產(chǎn)生泥化影響。在中煤段的物料基本上分層完畢，床層分層清晰。在此間只需保持穩(wěn)定清晰的床層，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。而由于矸石段透篩排出較重，此間中煤段的矸石層較薄，減少了細(xì)粒級(jí)精煤的透篩損失。這樣也就基本上完成了“一段多透、二段少排，周期縮小、風(fēng)水相調(diào)”的分選工序，最大程度上保證了洗選的質(zhì)量，大幅度減輕了泥化矸石的影響。

原煤中天然焦含量較高時(shí)，直接影響了精煤質(zhì)量，降低了精煤回收率。天然焦在跳汰洗選中由于密度輕，無法從排料口排出，加大了精煤大量透篩損失，降低了精煤的回收率。而中煤灰分高于天然焦，密度也大，所占比例小。這樣只須在中煤段降低分選密度，使中煤從排料口多排、多透即可。而矸石段由于床層未完全分層，增大了透篩排料只會(huì)增加精煤的透篩損失，到中煤段矸石層也會(huì)變薄，無法很好地控制住透篩程度，勢必造成精煤回收率的降低。

粉煤、粉矸過多時(shí)，影響床層的松散度。為了減少粉煤的透篩損失和保證床層有適度的松散度，在矸石段的頂水應(yīng)開到最大限度，粉矸在第2分室形成的矸石層一部分由排料口排出，另一部分進(jìn)入中煤段。在中煤段由于床層已完全鋪好，中煤層分隔了粉煤和粉矸，由第2分室開始逐步適量加大風(fēng)量，逐步增強(qiáng)透篩力度，到第5分室應(yīng)恢復(fù)到第2分室的風(fēng)量。但不要超出第3、4分室風(fēng)量，以保證第5分室的床層的穩(wěn)定性，避免不必要的中煤損失和粉煤的透篩損失。

4 結(jié)束語

從多年實(shí)踐操作中，針對(duì)含有不同雜質(zhì)、不同粒級(jí)組成的原煤，采用恰當(dāng)?shù)南催x方式，完全可以達(dá)到理想的效果。其分選總的原則為：利用風(fēng)水的不同作用，針對(duì)不同煤質(zhì)原煤在跳汰床層中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，作出適當(dāng)?shù)娘L(fēng)水調(diào)配，盡量滿足跳汰床層的松散度和分層的穩(wěn)定性，這樣完全可以洗選出合格的精煤產(chǎn)品，保證精煤的回收率，創(chuàng)造出滿意的經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡介：毛雨虹（1973—）， 女，1995年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)資環(huán)系，現(xiàn)就讀于北京科技大學(xué)工程碩士。現(xiàn)任皖北煤電集團(tuán)百善煤礦選煤廠副廠長。