蘇 芮

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦選煤廠，山西 古交 030205）

0 引言

煤炭作為我國的主要能源之一，其在未來很長時(shí)間內(nèi)的主導(dǎo)地位不容易被改變。煤炭主要以燃燒為主，在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生的有害氣體和粉塵等均會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)公民身體健康造成影響。因此，對(duì)煤炭進(jìn)行洗選加工是非常必要的；尤其是最近幾年隨著工作面機(jī)械化采煤能力的提升，原煤中的中細(xì)粒、粗煤泥的含量越發(fā)增多，對(duì)其洗選再加工的要求越來越高。干擾床作為與螺旋分選機(jī)、重介質(zhì)旋流器同等地位的分選設(shè)備，其主要適用于對(duì)易選、可選粗煤泥的分選，而對(duì)于難選粗煤泥分選的效果不理想[1]。本文將針對(duì)難選粗煤泥為例，為提升干擾床對(duì)其分選效果通過開展分選試驗(yàn)和數(shù)值模擬等手段，為后續(xù)干擾床的結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)提供支撐。

1 分選試驗(yàn)準(zhǔn)備

重點(diǎn)對(duì)三產(chǎn)品分選系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對(duì)其入料特性進(jìn)行分析，為后續(xù)三產(chǎn)品干擾床的分選試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

1.1 三產(chǎn)品干擾分選系統(tǒng)概述

本文所研究的三產(chǎn)品干擾床分選系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 三產(chǎn)品干擾床分選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

如圖1 所示，三產(chǎn)品干擾床分選系統(tǒng)分為給料分系統(tǒng)、分選機(jī)主體部分和產(chǎn)品處理分系統(tǒng)。主體部分為三產(chǎn)品分選系統(tǒng)的核心，主要包括由分選腔主體結(jié)構(gòu)、底流閥、溢流閥以及給水結(jié)構(gòu)等組成。待分選的物料分別通過一段分選機(jī)墻體、二段分選腔進(jìn)行分選處理后最終通過溢流排放口進(jìn)行溢流。三產(chǎn)品干擾床分選系統(tǒng)主要通過管道閥門對(duì)其水泵的流量進(jìn)行控制，通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)對(duì)管道的流量進(jìn)行監(jiān)測[2]。

1.2 待分選物料性質(zhì)

待分選原煤中所含的粗煤泥的粒度大小等級(jí)大致可以分為5 個(gè)等級(jí)，具體如表1 所示。待分選原煤中的平均灰分比為26.83%。

表1 待分選原煤粗煤泥粒度大小比例及灰分值

2 三產(chǎn)品干擾床分選試驗(yàn)研究

結(jié)合多年的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)，本三產(chǎn)品干擾床對(duì)粗煤泥粒度為1.0～0.25 mm 大小范圍之內(nèi)的原煤的分選效果最好。對(duì)于三產(chǎn)品干擾床而言，內(nèi)筒和外筒的流量是影響最終分選效果的只要因素。其中，內(nèi)筒流量主要指的是圖1 中的一段上升水流的流量，外筒流量主要指的是圖1 中的二段上升水流的流量。

本次試驗(yàn)分別對(duì)一段上升水流量為1.5、1.8、2.0 m3/h，二段上升水流量為1.5、2.0、2.5 m3/h 時(shí)對(duì)應(yīng)的底流產(chǎn)率和灰分比進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)采用控制變量的原則進(jìn)行。

2.1 外筒流量對(duì)分選效果的影響

當(dāng)內(nèi)筒流量為恒定時(shí)，對(duì)不同外筒流量對(duì)應(yīng)的一段底流、二段底流以及溢流產(chǎn)品的產(chǎn)率和產(chǎn)品的灰分比進(jìn)行對(duì)比。對(duì)所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并形成如圖2 所示的變化曲線。

圖2 外筒流量對(duì)三產(chǎn)品干擾床分選效果的影響

當(dāng)內(nèi)筒流量為1.5 m3/h 時(shí)，從整體上分析：隨著外筒流量的增加對(duì)應(yīng)所得最終產(chǎn)品的產(chǎn)率和灰分均明顯增加。其中，隨著外筒流量的增加對(duì)應(yīng)二段底流產(chǎn)率減小，而二段灰分比稍微增加；也就是說，隨著外筒流量的增加可在一定程度上提升二段的分選效果。隨著外筒流量的增加對(duì)應(yīng)一段底流的產(chǎn)率和灰分處于相近狀態(tài)[3]。

當(dāng)內(nèi)筒流量為1.8 m3/h 時(shí)，從整體上分析：隨著外筒流量的增加對(duì)應(yīng)所得最終產(chǎn)品的產(chǎn)率和灰分均明顯增加；其中，其對(duì)應(yīng)的灰分比大于內(nèi)筒流量為1.5 m3/h 的情況，產(chǎn)率小于內(nèi)筒流量為1.5 m3/h 的情況。同樣二段和一段的產(chǎn)率與灰分比隨外筒流量的變化趨勢(shì)與內(nèi)筒流量為1.5 m3/h 相近，且在各階段灰分比均大于內(nèi)筒流量為1.5 m3/h 的情況，產(chǎn)率小于內(nèi)筒流量為1.5 m3/h 的情況。

當(dāng)內(nèi)筒流量為2.0 m3/h 時(shí)，對(duì)應(yīng)溢流、二段和一段的產(chǎn)率和灰分比之間的關(guān)系與內(nèi)筒流量為1.8 m3/h和1.5 m3/h 時(shí)的變化規(guī)律一致。

2.2 內(nèi)筒流量對(duì)分選效果的影響

當(dāng)外筒流量為恒定時(shí)，對(duì)不同內(nèi)筒流量對(duì)應(yīng)的一段底流、二段底流以及溢流產(chǎn)品的產(chǎn)率和產(chǎn)品的灰分比進(jìn)行對(duì)比[4]。對(duì)所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并形成如圖3 所示的變化曲線。

圖3 內(nèi)筒流量對(duì)三產(chǎn)品干擾床分選效果的影響

如圖3 所示，當(dāng)外筒流量為1.5 m3/h 時(shí)，隨著內(nèi)筒流量的增加對(duì)應(yīng)溢流口產(chǎn)品的產(chǎn)率和灰分比均呈現(xiàn)減小的變化趨勢(shì)，但是減小的幅度非常小可以忽略不計(jì)。因此，可以得出溢流口產(chǎn)品的產(chǎn)率和灰分比主要受到外筒流量的影響。隨著內(nèi)筒流量的增加對(duì)應(yīng)二段底流口產(chǎn)品的產(chǎn)率和灰分比均呈現(xiàn)增大的變化趨勢(shì)；而對(duì)于一段底流而言，隨著內(nèi)筒流量的增加對(duì)應(yīng)其產(chǎn)率減低，對(duì)應(yīng)其灰分比增大。

當(dāng)外筒流量為2 m3/h 時(shí)，隨著內(nèi)筒流量的增加，對(duì)應(yīng)溢流口產(chǎn)品的產(chǎn)率減小，灰分比呈現(xiàn)小幅增大的變化趨勢(shì)。也就是說，當(dāng)外筒流量較大時(shí)其會(huì)對(duì)溢流口產(chǎn)品的灰分比這一指標(biāo)造成不規(guī)律的影響，從而對(duì)二段的分選造成不利的影響。而對(duì)于二段底流口的產(chǎn)率和灰分比而言，與外筒流量為1.5 m3/h 時(shí)的變化趨勢(shì)一致且均優(yōu)于外筒流量為1.5 m3/h 時(shí)的情況。對(duì)于一段底流口的產(chǎn)率和灰分比而言，與外筒流量為1.5 m3/h時(shí)的變化趨勢(shì)一致且均低于外筒流量為1.5 m3/h 時(shí)的情況；也就是說，三產(chǎn)品干擾床外筒流量變化會(huì)對(duì)內(nèi)筒造成一定的影響[5]。

當(dāng)外筒流量為2.5 m3/h 時(shí)，隨著內(nèi)筒流量的增加，對(duì)應(yīng)溢流口產(chǎn)品的產(chǎn)率和灰分比均呈現(xiàn)為增加的變化趨勢(shì)；導(dǎo)致上述現(xiàn)象的主要原因?yàn)楫?dāng)外筒流量較大時(shí)，使得給料中密度較小的物流直接變?yōu)橐缌鳌?duì)于二段和一段口產(chǎn)率和灰分比隨著內(nèi)筒流量的變化趨勢(shì)與傳統(tǒng)干擾床一致。

3 結(jié)語

干擾床為對(duì)原煤進(jìn)行洗選加工的設(shè)備之一，其主要適用于可選、易選粗煤泥的分選，對(duì)于難選粗煤泥的分選效果不理想。本文重點(diǎn)對(duì)三產(chǎn)品干擾床的分選展開試驗(yàn)研究，重點(diǎn)對(duì)外筒流量和內(nèi)筒流量對(duì)分選效果的影響機(jī)理展開對(duì)比，并總結(jié)如下：

1）當(dāng)內(nèi)筒流量為1.5 m3/h，外筒流量為2.5 m3/h時(shí)，對(duì)應(yīng)三產(chǎn)品干擾床的分選效果最好。

2）對(duì)于三產(chǎn)品干擾床溢流產(chǎn)率和灰分這一指標(biāo)，其主要受到外筒流量影響；

3）對(duì)于三產(chǎn)產(chǎn)品干擾床二段底流產(chǎn)率和灰分之一指標(biāo)，其同時(shí)受到內(nèi)筒和外筒流量的影響；

4）對(duì)于三產(chǎn)產(chǎn)品干擾床一段底流產(chǎn)率和灰分之一指標(biāo)，其主要受到內(nèi)筒流量的影響。