徐建文,吳 松,彭 鯤,張海君,盧 備

淺談我國細粒煤分選技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

徐建文①,吳 松,彭 鯤,張海君,盧 備

(中國礦業(yè)大學礦業(yè)工程學院)

細粒煤分選是目前選煤界較為關注的一個技術(shù)課題。闡釋了進行細粒煤分選的重要性,概述了我國細粒煤分選技術(shù)的現(xiàn)狀,介紹了幾種細粒煤分選新技術(shù)和設備,并分析了我國選煤技術(shù)發(fā)展趨勢。

細粒煤;分選技術(shù);設備工藝;發(fā)展趨勢

隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展,采煤和選煤技術(shù)也在日益進步。但隨著煤礦機械化的普及,開采地質(zhì)條件的逐漸變化,開采的礦石日趨“貧、細、雜”化;加之選煤廠煤炭分選過程機械化程度的提高,原生煤泥和次生煤泥量都有所增加,需要選煤廠分選和分級的細粒煤的數(shù)量會逐漸增多;同時,為了能使某些高硫煤用于煉焦,并減少燃燒時對環(huán)境的污染,在煤炭分選過程需要對其進行細粉碎,以使煤和硫鐵礦等礦物質(zhì)解離,這就更增加了細粒煤的含量。因此,重視細粒煤的分選可以降低總精煤硫分,減少環(huán)境污染。

1 細粒煤分選技術(shù)的現(xiàn)狀

1)浮選方法。浮選是細粒極細粒物料分選中應用最廣泛,效果最顯著的一種選煤途徑。它主要是根據(jù)物料在水中對水、氣泡藥劑的作用不同,通過藥劑和機械調(diào)節(jié),疏水、親氣的礦物可粘附在氣泡上;親水、疏氣的礦物則不和氣泡粘附,留在礦漿中成為尾礦。目前浮選方法主要包括浮選機和浮選柱。下面介紹浮選柱分選工藝：

浮選柱作為一種高效分選設備,由于浮選柱結(jié)構(gòu)簡單,占地面積小,成本低,建設周期短,節(jié)省能耗等優(yōu)點,近年來發(fā)展迅速。在新設計思想的指導下出現(xiàn)了一大批各具特色的浮選柱,如美國的V PI浮選柱和M TU充填介質(zhì)浮選柱、前蘇聯(lián)的烏克蘭型浮選柱、加拿大的CFCC浮選柱和 KHD浮選柱、澳大利亞的詹姆斯浮選柱及全泡沫浮選柱等。目前,我國的浮選柱主要有新結(jié)構(gòu)充填式浮選柱、旋流微泡浮選柱及射流浮選柱等。充填式浮選柱示意圖見圖1。

圖1 充填式浮選柱示意圖

2)搖床分選。搖床是借助床面的不對稱往復運動和薄層斜面水流分選礦石的過程。搖床分選更精確、富集比相對高,經(jīng)一次選別可得到最終精礦、最終尾礦和1～2種中間產(chǎn)物。其主要原理是礦粒沿創(chuàng)面作橫向和縱向移動,最終達到分離效果;在水流和搖動作用下,礦粒松散分層。分層結(jié)果是：粗而輕的礦粒在最上層,其次是細而輕的礦粒,再次是粗重礦粒,最底層為細重礦粒。礦粒在床面上呈扇形分布示意圖見圖2。

20世紀60～80年代,我國先后研究成功了多層平面搖床、離心搖床等細粒煤脫硫降灰的分選技術(shù)和設備,并建成了示范廠。生產(chǎn)實踐表明,在中等可選性條件下,能使細粒煤得到有效的脫硫降灰。

圖2 礦粒在床面上呈扇形分布示意圖

3)重介旋流器分選技術(shù)。由斯托克斯關于礦粒在離心力密度場中的下降理論,顆粒在旋流器內(nèi)受到的離心力與旋流器的直徑成反比,與顆粒粒徑成正比,為達此目的,除選用小直徑旋流器外,還要調(diào)整懸浮液流變特性及操作參數(shù),來強化作用于礦粒上的離心力和有效的分離速度,這種分選方法已成功的應用于實際生產(chǎn)中。該技術(shù)尤其適用于高硫煤、氧化煤、難選煤的精選,對原煤的性質(zhì)變化適應性強。重介旋流器示意圖見圖3。

圖3 重介旋流器示意圖

4)螺旋分選機分選技術(shù)。螺旋分選機是借助于固體粒大小不同,比重不同,因而在液體中的沉降速度不同的原理,細礦粒浮游在水中溢流出分選機,粗礦粒沉于槽底。由螺旋推向上部排出,來進行機械分級的一種分級設備,能把磨機內(nèi)磨出的料分級過濾,然后把粗料利用螺旋片旋入磨機進料口,把過濾出的細料從溢流管子排出。該機底座采用槽鋼,機體采用鋼板焊接而成。螺旋軸的入水頭、軸頭、采用生鐵套,耐磨耐用,提升裝置分電動和手動兩種。螺旋分選機以其單位面積處理量大、噸煤投資低、操作管理方便、能耗低、本身無運動部件、維修工作量少等優(yōu)點在煉焦煤選煤廠及中、小地方煤礦的煤泥分選中得到廣泛應用。

2 細粒煤分選新技術(shù)和設備

1)“粗粒”與“細?！甭?lián)合浮選工藝。這是國內(nèi)外選煤界都很關注的細粒煤處理工藝,其工藝為-0.50 mm的煤泥經(jīng)旋流器或細篩首先進行分級,較粗粒級用傳統(tǒng)的浮選設備或螺旋分選機分選,細粒級的用新型浮選設備—浮選柱處理。如果配以水煤漿制備工藝,不僅解決了細粒精煤的脫水問題,而且可降低總精煤的灰分和水分,利于提高產(chǎn)品的競爭力。

2)靜電分選技術(shù)。電選是利用礦物之間在高壓電場內(nèi)導電性的差異而達到分選目的的一種干式選礦方法。其主要特點是分選過程不需要耗費大量的水,因而處理煤泥水成本低,而且可避免煤泥水造成的環(huán)境污染。研究表明：當入料粒度在0.3～1 mm時,經(jīng)分選后,灰分脫除率為82.2%,無機硫脫除率為81.46%,可燃體回收率為79.33%,當入料粒度0.043～0.3 mm時,灰分脫除率為72.9%,無機硫脫除率為65.41%,可燃體回收率為86.92%。

3)磁力分選技術(shù)。磁選在諸多選礦工藝中是一種少污染或無污染工藝。因此,發(fā)展節(jié)能降耗的高效磁選設備對我國經(jīng)濟和社會發(fā)展具有十分重要的意義。近年來,我國科研人員開發(fā)出了許多新型磁選機,并得到廣泛應用及取得了良好經(jīng)濟社會效益,有BK系列和CT系列筒式弱磁選機、CCXGY細碎磁鐵礦干式預選機、磁選柱、磁場篩選機、SLon型強磁選機等。該分選技術(shù)是近幾年來發(fā)展起來的煤炭脫硫新技術(shù),其分選原理是利用礦物之間弱磁性和順磁性的差別而實現(xiàn)煤炭的分選。

4)磁流體分選。磁流體分選是近年來發(fā)展起來的新的分選方法。它是根據(jù)礦石密度、磁性和電性的差異,在磁場或電場的聯(lián)合作用下能夠磁化,從而呈現(xiàn)“似加重現(xiàn)象”,使位于其中的顆粒產(chǎn)生的磁浮力高于原來的介質(zhì)。根據(jù)所加外力場的不同,磁流體分選方法可分為磁流體動力分選(MHDS)和磁流體靜力分選(M HSS)兩種。該方法分選精度較高,但設備復雜,介質(zhì)價格昂貴,回收困難,目前難于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

3 選煤技術(shù)發(fā)展趨勢

雖然選煤技術(shù)的發(fā)展仍趨于多元化,但工藝系統(tǒng)的簡單化、基建投資的最小化、經(jīng)濟效益的最大化將是主要趨勢。今后我國選煤廠建設類型應大部分為動力煤選煤廠,提高動力煤的入選率;廠型趨向于大型化、自動化。在選煤方法上,重介選將占主導地位,但跳汰選仍是易選煤的首選方法,其他選煤方法將會在特定條件下合理應用。煉焦煤選煤廠一般采用傳統(tǒng)浮選方法處理煤泥。原煤全部入選的動力煤選煤廠還可使用螺旋分選機或干擾床(TBS)分選機進行粗煤泥分選。對于只分選塊煤的動力煤選煤廠,采用動篩跳汰機、跳汰機、塊煤重介質(zhì)分選機、干選機就足以滿足各項指標的要求時,沒有必要選擇更復雜的分選工藝。由于開采、運輸?shù)仍?粒度＜0.5 mm的煤泥逐漸增多。因此,細粒煤、極細粒煤分選,脫硫、脫水設備是今后選煤研究開發(fā)的重點。大型浮選機是發(fā)展方向之一;微泡浮選技術(shù)由于能較好地分選極細粒煤而受到關注;加壓過濾機和隔膜壓濾機是有發(fā)展前途的新型細粒煤脫水設備,濾餅水分比盤式真空過濾機平均降低10%,生產(chǎn)能力提高2～4倍。選煤自動化方面,在線監(jiān)測技術(shù)是選煤廠自動化的基礎,它不僅能減輕勞動強度,而且還能帶來客觀的經(jīng)濟效益。因此,進一步提高我國選煤廠的自動化水平,提高全員效率,仍是今后的努力方向。

4 結(jié) 語

多年來,我國的原煤入洗比例一直不高,雖然煤炭洗選不能解決問題的全部,但可為后續(xù)深加工創(chuàng)造良好的條件,而且可大大減少煤炭燃后的污染及污染處理的費用。結(jié)合我國國情,煤炭潔凈利用應優(yōu)先解決煤炭利用前的潔凈問題,重點開發(fā)和推廣應用細粒煤分選和脫水技術(shù)。因此,搞好細粒煤分選至關重要,針對目前細粒煤分選技術(shù)的開發(fā)和實際應用情況,今后應繼續(xù)完善已應用于工業(yè)生產(chǎn)的常規(guī)浮選、小直徑重介旋流器選粉煤工藝及設備,加大現(xiàn)有已取得階段性處理粉煤的油團聚、靜電分選技術(shù)和磁力分選技術(shù)的研究力度,為工業(yè)性生產(chǎn)應用提供切實可行的技術(shù)措施和保證。

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Discussion on the Present Situation and Development Trend of Fine Coal Separation Technology in our Country

Xu Jian-wen,Wu Song,Peng Kun,Zhang Hai-jun,Lu Bei

The fine coal separation is more concerned about a technical subject currently in the coal preparation industry.The article explains the importance of the fine coal separation,summarizes the present situation of fine coal separation technology in our country,introduces several new technologies and equipmentsof fine coal separation,and analyzes the development trend of coal preparation technology in China.

Fine coal;Separation technology;Equipment technology;Development trend

TD913

A

1672-0652(2010)01-0054-03

徐建文 男 1988年出生 中國礦業(yè)大學在讀本科生 徐州 221116

“國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目”大學生科技創(chuàng)新基金(091029001)

2009-12-12