鄧 鋒

（1.畢節(jié)學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，貴州省畢節(jié)市，551700；2.貴州省煤基新材料工程中心，貴州省畢節(jié)市，551700；3.貴州省應(yīng)用化學(xué)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州省畢節(jié)市，551700）

操作參數(shù)對(duì)煤的振動(dòng)逆流干法分選效果的影響＊

鄧 鋒1，2，3

（1.畢節(jié)學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，貴州省畢節(jié)市，551700；2.貴州省煤基新材料工程中心，貴州省畢節(jié)市，551700；3.貴州省應(yīng)用化學(xué)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州省畢節(jié)市，551700）

介紹了振動(dòng)逆流干法選煤技術(shù)的工作原理及試驗(yàn)系統(tǒng)，應(yīng)用振動(dòng)逆流干法分選機(jī)進(jìn)行了煤的分選試驗(yàn)研究，分析討論了分選床傾角參數(shù)、氣流參數(shù)、激振參數(shù)、處理量參數(shù)4個(gè)主要操作參數(shù)對(duì)分選效果的影響，為該技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

振動(dòng)逆流 干法選煤 操作參數(shù)

選煤是合理利用煤炭資源、保護(hù)環(huán)境最經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)，是國(guó)際上公認(rèn)的實(shí)現(xiàn)煤炭高效、潔凈利用的首選方案。在北方干旱或高寒區(qū)我國(guó)占保有儲(chǔ)存量2／3的煤炭資源，且有不少年輕變質(zhì)煤及易泥化煤很難用濕法分選，因此對(duì)高效干法選煤技術(shù)的研究符合國(guó)情，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。振動(dòng)逆流干法選煤技術(shù)是由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)自主研發(fā)的新型技術(shù)，目前已進(jìn)行了大量有益的探索。

1 技術(shù)原理及特點(diǎn)

1.1 主設(shè)備結(jié)構(gòu)

振動(dòng)逆流干法選煤機(jī)主要由分選床面、2個(gè)布風(fēng)室、引風(fēng)管、入料口和精尾煤排出口組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。布風(fēng)室向分選床供風(fēng)，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)不同分選區(qū)域的風(fēng)力布置。引風(fēng)管與濾筒除塵器連接，空氣除塵后一部分參與氣路循環(huán)，另一部分排到大氣中。通過(guò)排氣作用形成入料負(fù)壓，保障操作車(chē)間的空氣質(zhì)量。

圖1 振動(dòng)逆流干法選煤機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1.2 分選原理

可將振動(dòng)逆流干法選煤機(jī)的分選過(guò)程大致分為精選段、聚集段和掃選段。振動(dòng)逆流干法選煤機(jī)分選原理見(jiàn)圖2。

圖2 振動(dòng)逆流干法選煤機(jī)分選原理示意圖

由圖2可見(jiàn)，精選段即分選床面的等寬部分，物料在氣流、氣孔突起和篩面激振力的作用下完成按密度分離，排出精煤。聚集段為床面的收縮部分，這樣的結(jié)構(gòu)有利于將已分離的、相對(duì)量較少的重物料與部分輕物料的混合物布滿(mǎn)篩面，以保證篩面上氣流分布的均勻。掃選段即篩面末端的等寬部分，也是尾煤出口，設(shè)置倒吹氣孔防止輕物料隨尾煤排出。

1.3 試驗(yàn)系統(tǒng)

試驗(yàn)系統(tǒng)見(jiàn)圖3，主要由供風(fēng)、分選、除塵和控制機(jī)構(gòu)成，設(shè)備的組裝容易實(shí)現(xiàn)，工作流程簡(jiǎn)單緊湊，試驗(yàn)過(guò)程的可實(shí)時(shí)調(diào)控性也較強(qiáng)。

圖3 試驗(yàn)系統(tǒng)圖

2 試驗(yàn)樣品

煤樣取自澳大利亞某火電廠(chǎng)磨機(jī)，其粒度組成如表1所示，可以看出該煤樣大于13 mm粒級(jí)的含量很低，不便于采樣分析，本文只分析討論13～0 mm粒級(jí)的分選情況。

煤樣13～0 mm粒級(jí)入選煤的可選性曲線(xiàn)，見(jiàn)圖4。總體看來(lái)，該煤樣隨著密度的增大，矸石含量也增加，既難以從中選出低灰分精煤，也難以從中選出高灰分矸石，屬于難選煤。

表1 煤樣的粒度組成

圖4 入選煤樣13～0 mm粒級(jí)可選性曲線(xiàn)圖

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

振動(dòng)逆流干法分選主要是靠自身重力和上升空氣介質(zhì)的阻力來(lái)實(shí)現(xiàn)輕重顆粒的分離，因此屬于重力選礦的范疇。根據(jù)我國(guó)1999年出版的 《選煤標(biāo)準(zhǔn)使用手冊(cè)》中關(guān)于煤用重選設(shè)備工藝性能評(píng)定方法的標(biāo)準(zhǔn)：評(píng)定用于煤炭的空氣介質(zhì)重力分選設(shè)備的工藝性能，采用可能偏差、數(shù)量效率和總錯(cuò)配物含量3種指標(biāo)。本文采用國(guó)內(nèi)外最常用的可能偏差和數(shù)量效率來(lái)評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果。

（1）可能偏差E：

式中：δ75——重產(chǎn)品分配曲線(xiàn)上分配率為75%相對(duì)應(yīng)的密度；

δ25——重產(chǎn)品分配曲線(xiàn)上分配率為25%相對(duì)應(yīng)的密度。

（2）數(shù)量效率ηi：

式中：γi——精煤的實(shí)際產(chǎn)率；

γ0——精煤的理論產(chǎn)率。

3.2 分選床面傾角試驗(yàn)

要求精煤灰分為30%時(shí)，在篩板傾角為22°處的精煤灰分和產(chǎn)率分別為29.54%和41.46%，數(shù)量效率為64.49%。煤樣此時(shí)的可選性為難選，分選機(jī)對(duì)其也有一定的分選效果。由表2可以看出，隨著分選床面傾角的增加，精煤的產(chǎn)率和灰分都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而數(shù)量效率都是先增后降，有分界點(diǎn)出現(xiàn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求，通過(guò)調(diào)節(jié)分選床面的傾角來(lái)實(shí)現(xiàn)精煤灰分、產(chǎn)率與數(shù)量效率的最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)匹配。

表2 分選床面傾角試驗(yàn)結(jié)果

3.3 激振試驗(yàn)

振動(dòng)逆流干法分選機(jī)的激振參數(shù)包括激振力和激振頻率，激振對(duì)象是分選床面，高頻率低振幅的振動(dòng)不僅能協(xié)同氣流對(duì)物料進(jìn)行流化分散，減少鼓風(fēng)的動(dòng)力消耗，對(duì)分層后的下層物料受力上行更是至關(guān)重要，從而也間接的影響了上層物料的相對(duì)下滑，激振力試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 激振力試驗(yàn)結(jié)果

由表3可以看出，煤樣的精煤產(chǎn)率、精煤灰分和數(shù)量效率都隨著激振力的增大而出現(xiàn)一個(gè)最佳效果的臨界范圍，范圍外的分選效果急劇變差，精煤灰分和數(shù)量效率的這種大起大落現(xiàn)象尤為明顯，可見(jiàn)激振力對(duì)分選效果的影響作用很大。激振力較小時(shí)的精煤產(chǎn)率均較高，但是灰分高、數(shù)量效率低，說(shuō)明此時(shí)的按密度分層難以進(jìn)行。綜合分析，在4.2 k N的激振力下煤樣能取得不錯(cuò)的分選效果。

激振頻率對(duì)精煤產(chǎn)率的影響并不明顯，尤其是在較低頻率時(shí)幾乎沒(méi)有什么影響，頻率過(guò)高時(shí)精煤產(chǎn)率會(huì)有小幅度的降低，激振頻率試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 激振頻率試驗(yàn)結(jié)果

由表4可見(jiàn)，激振頻率在40 Hz時(shí)，精煤灰分和數(shù)量效率的值則出現(xiàn)明顯的最佳效果的臨界范圍，臨界范圍外的值起落的幅度很大，分選效果急劇變差。

3.4 氣流試驗(yàn)

氣流作用是物料在分選床面發(fā)生分層的主要的動(dòng)力源，氣流參數(shù)包括鼓風(fēng)量的大小和風(fēng)力的床層區(qū)域分布。鼓風(fēng)量試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，布風(fēng)室風(fēng)力搭配試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 鼓風(fēng)量試驗(yàn)結(jié)果

由表5可以看出，當(dāng)鼓風(fēng)量較小時(shí)，煤樣出現(xiàn)精煤產(chǎn)率低、數(shù)量效率低和分選效果差的情況，可見(jiàn)此時(shí)的鼓風(fēng)量不能支持物料有效地進(jìn)行流化分層。隨著鼓風(fēng)量的加大，精煤產(chǎn)率有所升高，精煤灰分逐漸降低，數(shù)量效率的值也逐漸升高，分選效果逐漸變好，可見(jiàn)較大鼓風(fēng)量能有效地將物料進(jìn)行流化分層，有利于分選。而當(dāng)鼓風(fēng)量再進(jìn)一步加大時(shí)，精煤產(chǎn)率值升至一定高度之后便以較大的幅度下降。與此同時(shí)，精煤灰分降低到一定值后維持平穩(wěn)，數(shù)量效率呈現(xiàn)大幅下降趨勢(shì)，可見(jiàn)過(guò)高的鼓風(fēng)量產(chǎn)生的強(qiáng)大的斜上吹氣流夾帶了大量的精煤從尾煤出口排出，導(dǎo)致了精煤產(chǎn)率的降低，分選效果變差。

表6 布風(fēng)室風(fēng)力搭配試驗(yàn)結(jié)果

分析分選機(jī)的結(jié)構(gòu)后可知，布風(fēng)室1靠近精煤排出端，氣流主要覆蓋了篩板的精選段，布風(fēng)室2靠近尾煤排出端，氣流主要覆蓋了篩板的聚集段和掃選段。在精選段，物料要完成初步分層，且上層物料在下滑的過(guò)程中夾雜其中的較大密度的顆粒應(yīng)不斷進(jìn)入下層，此時(shí)的風(fēng)力大小應(yīng)保證上層物料能一直處于流化狀態(tài)，從而強(qiáng)化分選。對(duì)于聚集段和掃選段，物料群已經(jīng)聚集了較高密度的顆粒，此時(shí)所需的風(fēng)力應(yīng)較大以保證氣流反吹掃選的效果，防止尾煤混精。分析可知，風(fēng)室2的風(fēng)量應(yīng)大于風(fēng)室1。

從表6試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在同等配比條件下布風(fēng)室2的風(fēng)力大于布風(fēng)室1時(shí)，能取得更佳的分選效果，而風(fēng)力平均分配時(shí)效果為最好的試驗(yàn)結(jié)果與理論分析有所出入，還需進(jìn)一步驗(yàn)證和研究。

3.5 處理量試驗(yàn)

處理量也是振動(dòng)逆流干法選煤技術(shù)的一個(gè)重要工藝參數(shù)。從理論上來(lái)分析：給料過(guò)慢，分選機(jī)內(nèi)的物料不能形成有效的分選床層，同時(shí)給料壓力小，也不利于推動(dòng)精煤的排出；給料過(guò)快，床層過(guò)厚和流化分層困難，會(huì)影響分選效率。試驗(yàn)采用螺旋給料機(jī)進(jìn)行給料，給料的快慢通過(guò)變頻器來(lái)調(diào)節(jié)，處理量試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 處理量試驗(yàn)結(jié)果

由表7可見(jiàn)，隨著給料量的加大，精煤產(chǎn)率的變化呈緩慢上升趨勢(shì)，可見(jiàn)給料壓力對(duì)精煤的排出具有明顯的推動(dòng)力。精煤灰分和數(shù)量效率都出現(xiàn)了一個(gè)最佳分選效果的分界點(diǎn)，分界點(diǎn)或分界點(diǎn)附近的數(shù)量效率出現(xiàn)最高峰值，分選效果最好，可見(jiàn)適當(dāng)?shù)娜肓蠅毫臀锪洗矊雍穸葘?duì)分選有利。

3.6 綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)產(chǎn)品浮沉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，得到分配曲線(xiàn)見(jiàn)圖5。煤樣的實(shí)際分選密度為1.63 g／cm3，E 值為0.165。

圖5 分配曲線(xiàn)圖

4 結(jié)論

（1）隨著分選床面傾角的增加，精煤的產(chǎn)率和灰分都呈上升趨勢(shì)，而數(shù)量效率都是先增后降，有分界點(diǎn)出現(xiàn)。

（2）激振力出現(xiàn)最佳效果的臨界值，臨界值外的分選效果急劇變差。激振頻率對(duì)精煤產(chǎn)率的影響并不明顯，尤其是在較低頻率時(shí)幾乎沒(méi)有什么影響，頻率過(guò)高時(shí)精煤產(chǎn)率會(huì)有小幅度的降低，對(duì)精煤灰分和數(shù)量效率的影響情況與激振力類(lèi)似，有最佳效果臨界值的出現(xiàn)。

（3）過(guò)低的鼓風(fēng)量不能支持物料有效地進(jìn)行流化分層，過(guò)高的鼓風(fēng)量會(huì)夾帶大量的精煤從尾煤出口排出，分選效果均較差。布風(fēng)室1的風(fēng)量大于布風(fēng)室2時(shí)的分選效果較好。

（4）在合適的操作參數(shù)條件下，振動(dòng)逆流干法選煤機(jī)的分選效果較好，可能偏差E值為0.165，數(shù)量效率可達(dá)90%以上。

［1］陳清如，楊玉芬.21世紀(jì)高效干法選煤技術(shù)的發(fā)展［J］.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001（6）

［2］張軍華，章新喜，蔣善勇，于鳳芹.振動(dòng)逆流干法分選煤炭的探索 ［J］.中國(guó)煤炭，2005（12）

［3］張廈，章新喜.振動(dòng)逆流干法選煤機(jī)的試驗(yàn)研究［J］.選煤技術(shù)，2011 （1）

The affection of operating parameters on vibrating countercurrent dry separation effect

Deng Feng1，2，3
（1.School of Chemistry and Chemical Engineering，Bijie University，Bijie，Guizhou 551700，China；2.Guizhou Coal-based New Materials Engineering Centre，Bijie，Guizhou 551700，China；3.Guizhou Key Laboratory of Applied Chemistry，Bijie，Guizhou 551700，China）

This paper introduces the principle and experimental research system of vibrating countercurrent dry coal preparation technology.Vibrating countercurrent dry separator has been used on coal separation experimental study.The separation bed＇s angle parameters，flow parameter，vibration parameter and processing parameters on separating effect have been analyzed，which would be useful for the future improvement.

vibrating countercurrent，dry coal preparation，operating parameters

TD94

A

畢節(jié)學(xué)院自然科學(xué)基金資助課題：與火電廠(chǎng)制粉系統(tǒng)集成的振動(dòng)逆流降灰脫粉技術(shù)研究（20112008）

鄧鋒 （1986-），男，貴州畢節(jié)人，講師，工學(xué)碩士，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)潔凈能源技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)，研究方向是煤炭的高效凈化理論與技術(shù)。

（責(zé)任編輯 王雅琴）