探究粗煤泥分选设备及工艺

陈强

【摘 要】 我国煤炭工业的发展进程中，粗煤泥分选已经具备了一定的成熟工艺，无论是从经济的角度，还是从环保、低碳的环境理念上来看，粗煤泥分选设备的选择和适宜的分选工艺流程都是至关重要的组成环节，在应用实践中，不同的粗煤泥分选设备以其结构的变化和物理特性的不同，运用重力、离心力和颗粒沉降理论等相关原理，对粗煤泥进行了分选，粗煤泥的分选精度因设备不同而异，各有一定的局限性，因此，我们要在未来的发展不断优化粗煤泥设备及工艺。

【关键词】 粗煤泥；分选；设备；工艺

我国的煤炭资源中，由于机械化开采原煤的机械原因，使得在原煤开采作业中不可避免地有底板、矸等杂质混入，使原煤的杂质矸增加，原煤质量下降。因而在现阶段的煤炭洗选加工过程中，为了去除原煤中的杂质，从而出现了大量的煤泥，要用不同的分选设备，对粒级不同的原煤进行重力分选和浮选的工艺措施，从而完成粗煤泥的有效分选。

一、基于颗粒沉降理论下的粗煤泥分选效果剖析

重力分选是一种常用的分选工艺，它在矿山、煤矿工业中能够处理不同粒度的原料，由于它采用水或者比水的密度重的重液或重悬浮液介质，因而可以运用颗粒的沉降原理进行密度差比较大的矿物的分选，在这流体介质中，重矿物和轻矿物由于静力的自然状态，进行自然沉降，在这一自然沉降过程中，随着颗粒粒度的减小，不同密度的密度差别也逐渐减小、速度也在减慢，分选的难度就在逐渐加大，这一系列的分选的偏差和失误率也在加大，使粗煤泥的分选效果不佳。

二、介绍原煤分选中的粗煤泥分选不同设备优缺点

1、高效的小直径煤泥重介质旋流器设备及其工艺原理

重介质旋流器是在一个旋流器的柱状结构内，利用内外压力差的物理特性，将分选的原煤和悬浮液沿着切线的方向给旋流器注入，在注入过程中由于压力的作用形成了空气柱，低密度的颗粒随着压力被挤在内层由内螺旋流向上而排出，而高密度的颗粒集于外层随外螺旋流向下排出，这种因空气压力的作用方向不同，分成向上和向下的颗粒即形成了精矿和尾矿。如图所示：

用这种重介质旋流器设备可以在比较宽的范围内进行自动调节，并且由于其中的悬浮液的密度与分选的密度差异不大，因而分选的精度比较高，是一种高效的分选设备。但是，在分选过程中容易遇到加重质的粗煤泥，从而使旋流器中的波动加大，调节的难度加大。

2、水介质旋流器的工艺应用原理。这一设备与重介质旋流器的原理相似，只是它采用水而不是悬浮液为介质，同样地也是运用旋流的压力作用分选高密度和低密度的矿料，区别仅在于它是一个角度加大的锥角，这种结构的设备相对构造简单，但是出料范围窄，分选出的精煤质量不高，使用也不广泛。

3、螺旋分选机设备及工艺原理。在螺旋分选机中，悬浮液是靠重力和螺旋的离心力作用，将高密度和低密度不同状态的颗粒依靠悬浮液的特性，进行不同密度的分选。其分选过程由两个阶段构成：物料由螺旋分选机的上端供给，物料沿螺旋槽运动，在回旋的运动过程中，由于重力的作用影响，使高密度的物料沉入槽底，低密度的物料浮在上层，实现了初步分层；第二个阶段进程则在离心力的作用之下，重的、高密度的物料在底部的运动阻力大，而轻的、低密度的物料在上层的运动阻力小，上层的低密度物料所受到的离心力也较大，在摩擦力和重力的合力作用下，轻的、低密度的颗粒向槽体外缘移动，相反地，重的、高密度的颗粒向槽体内缘移动，在这一移动过程中，产生了高、中、低三种不同密度的矿料产物，它们被均匀排列、分割而成精煤、中煤和尾煤，完成分选全过程。

螺旋分选机对不同的粗煤泥有所区别，它在較高密度分选时精度高，但在较低密度分选时精度很差。另外，它可以任意调节，不需要任何介质，可以选出精煤、中煤和尾煤三种不同的产品，但是螺旋分选机无法将煤泥分离出来，要求较高的前期分级过程。

4、流化床分选机设备及其工艺原理。

流化床分选机在作业时，入料系统里的矿料与上升水流相遇形成干扰床层，颗粒在沉降运动中达到稳态时，比干扰层高密度的颗粒即上升溢出，比干扰层低密度的颗粒则穿透床层降至底部流出。主要有：TBS干扰床分选机和RC流化床分选机和复合流化分选机等设备。

（1）TBS干扰床分选机：它是在一个柱形的槽体内，物料是从干扰床的上部给料，内部的水在泵的作用下被甩入底层的分配器，颗粒与内部的上升水流相遇形成紊流的干扰层（也称沸腾床层）而进行分离，由于密度的不同沉降速度也不同，颗粒的运动速度比上升水流的速度小时，物料即从上部溢出成为精矿；而颗粒的运动速度比上升水流的速度大时，物料即沉于下部成为尾矿，实现了矿料的分选。

这种分选设备对不同的物料处理能力强，精度较高，但是在干扰床的分层过程中高密度细颗粒和低密度粗颗粒很难在干扰床中进行分层，这在分选工艺上是一个瓶颈，目前入料的粒度控制技术和改变等沉比的技术还不够完善，只有在有限的范围程度上实现分离，因此在实践中应用还不够广泛。

（2）RC流化床分选机：是与TBS干扰床分选机类同的结构设备，分配箱是进入投入物料的装置，再将物料流入具有倾斜紊流板的紊流室，同样由于干扰水流的作用，将高密度和低密度的物料进行分离和回收。这种设备适应不同性质的入选原煤，但是对宽粒级矿料的分选效果不佳。

（3）复合流化分选机：这种设备是德国研制和开发的、兼备分级和粗煤泥分选的功能，它在自动化控制的前提下对不同性质的原煤适应性极强，自动化程度很高，同时这种设备还可以调整分级粒度以适应矿物质的变化特点。

三、粗煤泥分选的工艺要注意的几个问题

1、不同的设备都有其不同的分选下限，由于细煤泥会掺入到精煤中，严重影响精煤的质量，因此必须从两方面加以考虑：其一是要研究开发出高效的分级设备；其二是要用合适的处理工艺或方式对细煤泥进行处理，不让其混杂入精煤当中，只有全面综合考虑这两方面，才能留存粗煤泥分选设备分选而出的精煤产品，整体提高分选质量。

2、不同的粗煤泥分选设备适应不同的物料粒度，要了解各设备的不同原理，用系统优化的理念注重整合不同设备的优缺点，适当改善不同设备的工艺流程设计，用优势的工艺拓宽分选粒度的范围。

综上所述，粗煤泥分选设备选择及不同的工艺原理为选煤厂提供了一定的条件，通过不同设备对不同性质的原煤的分选过程，分离出了精煤和尾煤等产品，在一定程度上降低了生产成本，提高了精煤的产量，同时，从保护环境的角度来讲，粗煤泥分选工艺有效地减少了煤泥对环境的污染。但是，我们也要看到，目前我国的分选设备都还有其不完备之处，工艺技术较为成熟的是小直径重介质旋流器和螺旋分选机，但是这两种设备也有其自身的局限性，总体来说，目前我国的粗煤泥分选设备适应性和分选出的产品质量较差，还有待进一步完善和优化。

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