陳志強

(1.天地(唐山)礦業(yè)科技有限公司，河北 唐山063012；2.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山063012； 3.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山063012)

在煤炭分選中，目前廣泛應(yīng)用的選煤方法有基于密度差異的跳汰、重介分選與基于表面物理化學(xué)性質(zhì)差異的浮選等[1]。而2～0.3 mm粒級粗煤泥分選難度較大、耗資較多。>2 mm的粗粒級煤采用重力分選的方法，<0.3 mm的細粒級煤泥采用浮選，一般均能達到較好的效果。但對于2～0.3 mm粗粒級煤泥，二者分選效果并不理想，存在著重選粒度下限與浮選粒度上限的缺口，傳統(tǒng)分選設(shè)備均不能對其進行有效分選，從而導(dǎo)致這部分煤的分選效果不佳、整體分選效率偏低，造成資源浪費和企業(yè)經(jīng)濟效益降低[2-3]。因此，在煤泥水處理系統(tǒng)中采用粗煤泥分選和浮選聯(lián)合工藝，才能最大限度地回收精煤，保證精煤產(chǎn)率。

為解決粗煤泥分選問題，國內(nèi)外學(xué)者都做了大量研究，并取得了一定成果。其中干擾床分選機正是目前比較常用的處理粗煤泥的有效設(shè)備，可以低成本并有效地回收2～0.3 mm粒級粗煤泥[4]。但是由于受生產(chǎn)中煤質(zhì)和粒級范圍的變化，以及高灰細粒矸石干擾等因素的影響，干擾床分選機上升水流流量和壓力的確定、傳感器排料密度的設(shè)定等均出現(xiàn)了問題。眾多參考文獻和經(jīng)驗認為，精煤的產(chǎn)率和灰分隨著流量的增大而增大[5]，而在申家莊煤礦選煤廠對干擾床分選機的工業(yè)試驗結(jié)果卻不同。下面文章對干擾床分選機運行狀況進行了分析，研究了上升水流對干擾床分選機分選效果的影響。

1 干擾床分選機

1.1 結(jié)構(gòu)

干擾床分選機由槽體、流體分布器、排料閥、傳感器、執(zhí)行器、入料井、入水管路、溢流堰等組成[6](圖1)。槽體是用于分選的容器；流體分布器上布有若干噴水嘴，以保證上升水流分布均勻；排料閥用于排放矸石；傳感器用于測定床層密度；執(zhí)行器用于接收傳感器信號，并打開或關(guān)閉排料閥；入料井的入料來自上級設(shè)備的底流，可起到入料緩沖作用；入水管路主要是提供上升水流，精煤則通過溢流堰排出[7]。

圖1 干擾床分選機結(jié)構(gòu)簡圖

1.2 工作原理

干擾床分選機是根據(jù)密度、粒度或形狀不同的物料在水中沉降速度的差異進行選別的設(shè)備[8]，它既可以用于基于物料粒度差異的分級，也可以用于基于密度差異的分選。當入料粒度在一定范圍內(nèi)，物料將按密度進行分選；當入料密度在一定范圍內(nèi)，物料將按粒度進行分級。物料的密度和粒度不同，在同一介質(zhì)流中的沉降速度也不同[9]，即高密度粗粒級物料具有較高的沉降速度，低密度細粒級物料具有較低的沉降速度。提供的上升水流速度介于低密度細粒級與高密度粗粒級物料的沉降速度之間，故高密度粗粒級物料在上升水流中下沉，低密度細粒級物料則上浮，從而實現(xiàn)粒群按密度和粒度的分離[10-11]。

在充分流態(tài)化的前提下，密度相同而粒度不同的顆粒群周圍容積濃度比較均勻，小顆粒的雷諾數(shù)較小，干擾沉降速度較低[12]。因此在上升水流的作用下，小顆粒首先被沖起并集中在上層，大顆粒則集中在下層[13]。

1.3 技術(shù)特點

(1)干擾床分選機沒有傳動部件，是一種結(jié)構(gòu)簡單、單位處理量大的分選設(shè)備，唯一的分選動力就是穩(wěn)定的上升水流[14]。

(2)其基建投資、安裝和生產(chǎn)費用較低。

(3)操作簡便，自動化程度較高，其產(chǎn)品質(zhì)量不受入料量和入料組成變化的影晌，可自動調(diào)節(jié)，最大限度地減輕了操作工的工作量[15]。

2 工業(yè)性試驗及結(jié)果分析

2.1 試驗及結(jié)果

干擾床分選機的工業(yè)試驗在申家莊煤礦選煤廠完成。該分選機入料是分級旋流器的底流，分選后的精礦和尾礦由高頻篩脫水后分別進入精煤和中煤產(chǎn)品。因上升水流的流量是干擾床分選機的重要參數(shù)，故在試驗過程中，上升水流流量從200 m3/h開始，水量每增加10 m3/h，就取樣化驗溢流產(chǎn)品的灰分，直至上升水流流量達到300 m3/h，試驗結(jié)果見表1，并將之繪制成曲線，得到溢流產(chǎn)品灰分和上升水流流量之間的關(guān)系，如圖2所示。

表1 上升水流流量與溢流灰分的關(guān)系

圖2 上升水流流量與溢流灰分的關(guān)系圖

由表1和圖2可知，隨著上升水流流量的增大，溢流的灰分先降低后升高。為此做了大量的篩分試驗來尋找其產(chǎn)生的原因。

2.2 干擾床分選機溢流粒度分析

對比上升水流流量不同條件下干擾床分選機溢流篩分試驗數(shù)據(jù)(表2)可知，當上升水流流量為230 m3/h時，<0.3 mm粒級的產(chǎn)率為54.32%，灰分在20%～65%之間；當上升水流流量為260 m3/h時，<0.3 mm粒級的產(chǎn)率為26.36%，灰分在20%～40%之間；當上升水流流量為300 m3/h時，<0.3 mm粒級的產(chǎn)率為37.45%，灰分在30%～75%之間。

表2 干擾床分選機溢流篩分試驗結(jié)果Table 2 Screen analysis of overflow of TBS %

由表2可知：溢流中<0.3 mm粒級的細粒矸石較多，灰分較高，因顆粒越小越容易上浮進入精煤，導(dǎo)致溢流灰分過高。隨著上升水流流量的增大，0.3～1.0 mm粒級的煤經(jīng)過上升水流的分選，雖然進入溢流的細粒矸石總產(chǎn)率沒有變化，但是精煤產(chǎn)率增多，因此溢流整體灰分降低；繼續(xù)增大水流流量，水流會使粗粒級甚至高灰的矸石帶入溢流產(chǎn)品中，導(dǎo)致溢流的灰分逐漸升高。

2.3 結(jié)果分析

分級旋流器是干擾床分選機的上級設(shè)備，不能把<0.3 mm的細粒級高灰矸石完全分離出，導(dǎo)致其進入干擾床分選機入料中。而干擾床分選機又不能對<0.3 mm細粒級進行有效分選，從而使未經(jīng)分選的細粒級全部上浮進入精煤產(chǎn)品中，造成溢流灰分偏高。

3 結(jié)論

(1)上升水流流量是干擾床分選機的重要參數(shù)，生產(chǎn)中應(yīng)從小到大逐步增大流量，按照其灰分先減小后增大的規(guī)律，探索出合適的溢流灰分。

(2)合理選擇干擾床分選機的上級設(shè)備，保證窄粒級入料，并減少入料中高灰細粒煤的比例，防止其進入溢流，污染精煤。

(3)加強干擾床分選機下級設(shè)備的管理，合理選擇弧形篩和高頻篩的篩縫，篩除混入精煤的高灰細粒煤，防止其進入最終的精煤產(chǎn)品。