操作参数对煤的振动逆流干法分选效果的影响＊

邓 锋

（1.毕节学院化学与化学工程学院，贵州省毕节市，551700；2.贵州省煤基新材料工程中心，贵州省毕节市，551700；3.贵州省应用化学特色重点实验室，贵州省毕节市，551700）

操作参数对煤的振动逆流干法分选效果的影响＊

邓 锋1，2，3

（1.毕节学院化学与化学工程学院，贵州省毕节市，551700；2.贵州省煤基新材料工程中心，贵州省毕节市，551700；3.贵州省应用化学特色重点实验室，贵州省毕节市，551700）

介绍了振动逆流干法选煤技术的工作原理及试验系统，应用振动逆流干法分选机进行了煤的分选试验研究，分析讨论了分选床倾角参数、气流参数、激振参数、处理量参数4个主要操作参数对分选效果的影响，为该技术的进一步优化奠定基础。

振动逆流 干法选煤 操作参数

选煤是合理利用煤炭资源、保护环境最经济有效的技术，是国际上公认的实现煤炭高效、洁净利用的首选方案。在北方干旱或高寒区我国占保有储存量2／3的煤炭资源，且有不少年轻变质煤及易泥化煤很难用湿法分选，因此对高效干法选煤技术的研究符合国情，具有一定的应用价值。振动逆流干法选煤技术是由中国矿业大学自主研发的新型技术，目前已进行了大量有益的探索。

1 技术原理及特点

1.1 主设备结构

振动逆流干法选煤机主要由分选床面、2个布风室、引风管、入料口和精尾煤排出口组成，其结构如图1所示。布风室向分选床供风，可根据需要调节不同分选区域的风力布置。引风管与滤筒除尘器连接，空气除尘后一部分参与气路循环，另一部分排到大气中。通过排气作用形成入料负压，保障操作车间的空气质量。

图1 振动逆流干法选煤机结构图

1.2 分选原理

可将振动逆流干法选煤机的分选过程大致分为精选段、聚集段和扫选段。振动逆流干法选煤机分选原理见图2。

图2 振动逆流干法选煤机分选原理示意图

由图2可见，精选段即分选床面的等宽部分，物料在气流、气孔突起和筛面激振力的作用下完成按密度分离，排出精煤。聚集段为床面的收缩部分，这样的结构有利于将已分离的、相对量较少的重物料与部分轻物料的混合物布满筛面，以保证筛面上气流分布的均匀。扫选段即筛面末端的等宽部分，也是尾煤出口，设置倒吹气孔防止轻物料随尾煤排出。

1.3 试验系统

试验系统见图3，主要由供风、分选、除尘和控制机构成，设备的组装容易实现，工作流程简单紧凑，试验过程的可实时调控性也较强。

图3 试验系统图

2 试验样品

煤样取自澳大利亚某火电厂磨机，其粒度组成如表1所示，可以看出该煤样大于13 mm粒级的含量很低，不便于采样分析，本文只分析讨论13～0 mm粒级的分选情况。

煤样13～0 mm粒级入选煤的可选性曲线，见图4。总体看来，该煤样随着密度的增大，矸石含量也增加，既难以从中选出低灰分精煤，也难以从中选出高灰分矸石，属于难选煤。

表1 煤样的粒度组成

图4 入选煤样13～0 mm粒级可选性曲线图

3 试验结果与讨论

3.1 评价指标

振动逆流干法分选主要是靠自身重力和上升空气介质的阻力来实现轻重颗粒的分离，因此属于重力选矿的范畴。根据我国1999年出版的 《选煤标准使用手册》中关于煤用重选设备工艺性能评定方法的标准：评定用于煤炭的空气介质重力分选设备的工艺性能，采用可能偏差、数量效率和总错配物含量3种指标。本文采用国内外最常用的可能偏差和数量效率来评价试验结果。

（1）可能偏差E：

式中：δ75——重产品分配曲线上分配率为75%相对应的密度；

δ25——重产品分配曲线上分配率为25%相对应的密度。

（2）数量效率ηi：

式中：γi——精煤的实际产率；

γ0——精煤的理论产率。

3.2 分选床面倾角试验

要求精煤灰分为30%时，在筛板倾角为22°处的精煤灰分和产率分别为29.54%和41.46%，数量效率为64.49%。煤样此时的可选性为难选，分选机对其也有一定的分选效果。由表2可以看出，随着分选床面倾角的增加，精煤的产率和灰分都呈现上升趋势，而数量效率都是先增后降，有分界点出现。在实际生产中，可以根据对产品质量的要求，通过调节分选床面的倾角来实现精煤灰分、产率与数量效率的最佳技术经济匹配。

表2 分选床面倾角试验结果

3.3 激振试验

振动逆流干法分选机的激振参数包括激振力和激振频率，激振对象是分选床面，高频率低振幅的振动不仅能协同气流对物料进行流化分散，减少鼓风的动力消耗，对分层后的下层物料受力上行更是至关重要，从而也间接的影响了上层物料的相对下滑，激振力试验结果见表3。

表3 激振力试验结果

由表3可以看出，煤样的精煤产率、精煤灰分和数量效率都随着激振力的增大而出现一个最佳效果的临界范围，范围外的分选效果急剧变差，精煤灰分和数量效率的这种大起大落现象尤为明显，可见激振力对分选效果的影响作用很大。激振力较小时的精煤产率均较高，但是灰分高、数量效率低，说明此时的按密度分层难以进行。综合分析，在4.2 k N的激振力下煤样能取得不错的分选效果。

激振频率对精煤产率的影响并不明显，尤其是在较低频率时几乎没有什么影响，频率过高时精煤产率会有小幅度的降低，激振频率试验结果见表4。

表4 激振频率试验结果

由表4可见，激振频率在40 Hz时，精煤灰分和数量效率的值则出现明显的最佳效果的临界范围，临界范围外的值起落的幅度很大，分选效果急剧变差。

3.4 气流试验

气流作用是物料在分选床面发生分层的主要的动力源，气流参数包括鼓风量的大小和风力的床层区域分布。鼓风量试验结果见表5，布风室风力搭配试验结果见表6。

表5 鼓风量试验结果

由表5可以看出，当鼓风量较小时，煤样出现精煤产率低、数量效率低和分选效果差的情况，可见此时的鼓风量不能支持物料有效地进行流化分层。随着鼓风量的加大，精煤产率有所升高，精煤灰分逐渐降低，数量效率的值也逐渐升高，分选效果逐渐变好，可见较大鼓风量能有效地将物料进行流化分层，有利于分选。而当鼓风量再进一步加大时，精煤产率值升至一定高度之后便以较大的幅度下降。与此同时，精煤灰分降低到一定值后维持平稳，数量效率呈现大幅下降趋势，可见过高的鼓风量产生的强大的斜上吹气流夹带了大量的精煤从尾煤出口排出，导致了精煤产率的降低，分选效果变差。

表6 布风室风力搭配试验结果

分析分选机的结构后可知，布风室1靠近精煤排出端，气流主要覆盖了筛板的精选段，布风室2靠近尾煤排出端，气流主要覆盖了筛板的聚集段和扫选段。在精选段，物料要完成初步分层，且上层物料在下滑的过程中夹杂其中的较大密度的颗粒应不断进入下层，此时的风力大小应保证上层物料能一直处于流化状态，从而强化分选。对于聚集段和扫选段，物料群已经聚集了较高密度的颗粒，此时所需的风力应较大以保证气流反吹扫选的效果，防止尾煤混精。分析可知，风室2的风量应大于风室1。

从表6试验数据可以看出，在同等配比条件下布风室2的风力大于布风室1时，能取得更佳的分选效果，而风力平均分配时效果为最好的试验结果与理论分析有所出入，还需进一步验证和研究。

3.5 处理量试验

处理量也是振动逆流干法选煤技术的一个重要工艺参数。从理论上来分析：给料过慢，分选机内的物料不能形成有效的分选床层，同时给料压力小，也不利于推动精煤的排出；给料过快，床层过厚和流化分层困难，会影响分选效率。试验采用螺旋给料机进行给料，给料的快慢通过变频器来调节，处理量试验结果见表7。

表7 处理量试验结果

由表7可见，随着给料量的加大，精煤产率的变化呈缓慢上升趋势，可见给料压力对精煤的排出具有明显的推动力。精煤灰分和数量效率都出现了一个最佳分选效果的分界点，分界点或分界点附近的数量效率出现最高峰值，分选效果最好，可见适当的入料压力和物料床层厚度对分选有利。

3.6 综合评价

根据产品浮沉实验的结果，得到分配曲线见图5。煤样的实际分选密度为1.63 g／cm3，E 值为0.165。

图5 分配曲线图

4 结论

（1）随着分选床面倾角的增加，精煤的产率和灰分都呈上升趋势，而数量效率都是先增后降，有分界点出现。

（2）激振力出现最佳效果的临界值，临界值外的分选效果急剧变差。激振频率对精煤产率的影响并不明显，尤其是在较低频率时几乎没有什么影响，频率过高时精煤产率会有小幅度的降低，对精煤灰分和数量效率的影响情况与激振力类似，有最佳效果临界值的出现。

（3）过低的鼓风量不能支持物料有效地进行流化分层，过高的鼓风量会夹带大量的精煤从尾煤出口排出，分选效果均较差。布风室1的风量大于布风室2时的分选效果较好。

（4）在合适的操作参数条件下，振动逆流干法选煤机的分选效果较好，可能偏差E值为0.165，数量效率可达90%以上。

［1］陈清如，杨玉芬.21世纪高效干法选煤技术的发展［J］.中国矿业大学学报，2001（6）

［2］张军华，章新喜，蒋善勇，于凤芹.振动逆流干法分选煤炭的探索 ［J］.中国煤炭，2005（12）

［3］张厦，章新喜.振动逆流干法选煤机的试验研究［J］.选煤技术，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

毕节学院自然科学基金资助课题：与火电厂制粉系统集成的振动逆流降灰脱粉技术研究（20112008）

邓锋 （1986-），男，贵州毕节人，讲师，工学硕士，中国矿业大学洁净能源技术与工程专业毕业，研究方向是煤炭的高效净化理论与技术。

（责任编辑 王雅琴）