浅谈我国细粒煤分选技术的现状及发展趋势

徐建文,吴 松,彭 鲲,张海君,卢 备

浅谈我国细粒煤分选技术的现状及发展趋势

徐建文①,吴 松,彭 鲲,张海君,卢 备

(中国矿业大学矿业工程学院)

细粒煤分选是目前选煤界较为关注的一个技术课题。阐释了进行细粒煤分选的重要性,概述了我国细粒煤分选技术的现状,介绍了几种细粒煤分选新技术和设备,并分析了我国选煤技术发展趋势。

细粒煤;分选技术;设备工艺;发展趋势

随着科学技术的迅猛发展,采煤和选煤技术也在日益进步。但随着煤矿机械化的普及,开采地质条件的逐渐变化,开采的矿石日趋“贫、细、杂”化;加之选煤厂煤炭分选过程机械化程度的提高,原生煤泥和次生煤泥量都有所增加,需要选煤厂分选和分级的细粒煤的数量会逐渐增多;同时,为了能使某些高硫煤用于炼焦,并减少燃烧时对环境的污染,在煤炭分选过程需要对其进行细粉碎,以使煤和硫铁矿等矿物质解离,这就更增加了细粒煤的含量。因此,重视细粒煤的分选可以降低总精煤硫分,减少环境污染。

1 细粒煤分选技术的现状

1)浮选方法。浮选是细粒极细粒物料分选中应用最广泛,效果最显著的一种选煤途径。它主要是根据物料在水中对水、气泡药剂的作用不同,通过药剂和机械调节,疏水、亲气的矿物可粘附在气泡上;亲水、疏气的矿物则不和气泡粘附,留在矿浆中成为尾矿。目前浮选方法主要包括浮选机和浮选柱。下面介绍浮选柱分选工艺：

浮选柱作为一种高效分选设备,由于浮选柱结构简单,占地面积小,成本低,建设周期短,节省能耗等优点,近年来发展迅速。在新设计思想的指导下出现了一大批各具特色的浮选柱,如美国的V PI浮选柱和M TU充填介质浮选柱、前苏联的乌克兰型浮选柱、加拿大的CFCC浮选柱和 KHD浮选柱、澳大利亚的詹姆斯浮选柱及全泡沫浮选柱等。目前,我国的浮选柱主要有新结构充填式浮选柱、旋流微泡浮选柱及射流浮选柱等。充填式浮选柱示意图见图1。

图1 充填式浮选柱示意图

2)摇床分选。摇床是借助床面的不对称往复运动和薄层斜面水流分选矿石的过程。摇床分选更精确、富集比相对高,经一次选别可得到最终精矿、最终尾矿和1～2种中间产物。其主要原理是矿粒沿创面作横向和纵向移动,最终达到分离效果;在水流和摇动作用下,矿粒松散分层。分层结果是：粗而轻的矿粒在最上层,其次是细而轻的矿粒,再次是粗重矿粒,最底层为细重矿粒。矿粒在床面上呈扇形分布示意图见图2。

20世纪60～80年代,我国先后研究成功了多层平面摇床、离心摇床等细粒煤脱硫降灰的分选技术和设备,并建成了示范厂。生产实践表明,在中等可选性条件下,能使细粒煤得到有效的脱硫降灰。

图2 矿粒在床面上呈扇形分布示意图

3)重介旋流器分选技术。由斯托克斯关于矿粒在离心力密度场中的下降理论,颗粒在旋流器内受到的离心力与旋流器的直径成反比,与颗粒粒径成正比,为达此目的,除选用小直径旋流器外,还要调整悬浮液流变特性及操作参数,来强化作用于矿粒上的离心力和有效的分离速度,这种分选方法已成功的应用于实际生产中。该技术尤其适用于高硫煤、氧化煤、难选煤的精选,对原煤的性质变化适应性强。重介旋流器示意图见图3。

图3 重介旋流器示意图

4)螺旋分选机分选技术。螺旋分选机是借助于固体粒大小不同,比重不同,因而在液体中的沉降速度不同的原理,细矿粒浮游在水中溢流出分选机,粗矿粒沉于槽底。由螺旋推向上部排出,来进行机械分级的一种分级设备,能把磨机内磨出的料分级过滤,然后把粗料利用螺旋片旋入磨机进料口,把过滤出的细料从溢流管子排出。该机底座采用槽钢,机体采用钢板焊接而成。螺旋轴的入水头、轴头、采用生铁套,耐磨耐用,提升装置分电动和手动两种。螺旋分选机以其单位面积处理量大、吨煤投资低、操作管理方便、能耗低、本身无运动部件、维修工作量少等优点在炼焦煤选煤厂及中、小地方煤矿的煤泥分选中得到广泛应用。

2 细粒煤分选新技术和设备

1)“粗粒”与“细粒”联合浮选工艺。这是国内外选煤界都很关注的细粒煤处理工艺,其工艺为-0.50 mm的煤泥经旋流器或细筛首先进行分级,较粗粒级用传统的浮选设备或螺旋分选机分选,细粒级的用新型浮选设备—浮选柱处理。如果配以水煤浆制备工艺,不仅解决了细粒精煤的脱水问题,而且可降低总精煤的灰分和水分,利于提高产品的竞争力。

2)静电分选技术。电选是利用矿物之间在高压电场内导电性的差异而达到分选目的的一种干式选矿方法。其主要特点是分选过程不需要耗费大量的水,因而处理煤泥水成本低,而且可避免煤泥水造成的环境污染。研究表明：当入料粒度在0.3～1 mm时,经分选后,灰分脱除率为82.2%,无机硫脱除率为81.46%,可燃体回收率为79.33%,当入料粒度0.043～0.3 mm时,灰分脱除率为72.9%,无机硫脱除率为65.41%,可燃体回收率为86.92%。

3)磁力分选技术。磁选在诸多选矿工艺中是一种少污染或无污染工艺。因此,发展节能降耗的高效磁选设备对我国经济和社会发展具有十分重要的意义。近年来,我国科研人员开发出了许多新型磁选机,并得到广泛应用及取得了良好经济社会效益,有BK系列和CT系列筒式弱磁选机、CCXGY细碎磁铁矿干式预选机、磁选柱、磁场筛选机、SLon型强磁选机等。该分选技术是近几年来发展起来的煤炭脱硫新技术,其分选原理是利用矿物之间弱磁性和顺磁性的差别而实现煤炭的分选。

4)磁流体分选。磁流体分选是近年来发展起来的新的分选方法。它是根据矿石密度、磁性和电性的差异,在磁场或电场的联合作用下能够磁化,从而呈现“似加重现象”,使位于其中的颗粒产生的磁浮力高于原来的介质。根据所加外力场的不同,磁流体分选方法可分为磁流体动力分选(MHDS)和磁流体静力分选(M HSS)两种。该方法分选精度较高,但设备复杂,介质价格昂贵,回收困难,目前难于实现工业化生产。

3 选煤技术发展趋势

虽然选煤技术的发展仍趋于多元化,但工艺系统的简单化、基建投资的最小化、经济效益的最大化将是主要趋势。今后我国选煤厂建设类型应大部分为动力煤选煤厂,提高动力煤的入选率;厂型趋向于大型化、自动化。在选煤方法上,重介选将占主导地位,但跳汰选仍是易选煤的首选方法,其他选煤方法将会在特定条件下合理应用。炼焦煤选煤厂一般采用传统浮选方法处理煤泥。原煤全部入选的动力煤选煤厂还可使用螺旋分选机或干扰床(TBS)分选机进行粗煤泥分选。对于只分选块煤的动力煤选煤厂,采用动筛跳汰机、跳汰机、块煤重介质分选机、干选机就足以满足各项指标的要求时,没有必要选择更复杂的分选工艺。由于开采、运输等原因,粒度＜0.5 mm的煤泥逐渐增多。因此,细粒煤、极细粒煤分选,脱硫、脱水设备是今后选煤研究开发的重点。大型浮选机是发展方向之一;微泡浮选技术由于能较好地分选极细粒煤而受到关注;加压过滤机和隔膜压滤机是有发展前途的新型细粒煤脱水设备,滤饼水分比盘式真空过滤机平均降低10%,生产能力提高2～4倍。选煤自动化方面,在线监测技术是选煤厂自动化的基础,它不仅能减轻劳动强度,而且还能带来客观的经济效益。因此,进一步提高我国选煤厂的自动化水平,提高全员效率,仍是今后的努力方向。

4 结 语

多年来,我国的原煤入洗比例一直不高,虽然煤炭洗选不能解决问题的全部,但可为后续深加工创造良好的条件,而且可大大减少煤炭燃后的污染及污染处理的费用。结合我国国情,煤炭洁净利用应优先解决煤炭利用前的洁净问题,重点开发和推广应用细粒煤分选和脱水技术。因此,搞好细粒煤分选至关重要,针对目前细粒煤分选技术的开发和实际应用情况,今后应继续完善已应用于工业生产的常规浮选、小直径重介旋流器选粉煤工艺及设备,加大现有已取得阶段性处理粉煤的油团聚、静电分选技术和磁力分选技术的研究力度,为工业性生产应用提供切实可行的技术措施和保证。

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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 中国矿业大学在读本科生 徐州 221116

“国家大学生创新性实验计划项目”大学生科技创新基金(091029001)

2009-12-12