重介浅槽选煤介质与煤泥的关系分析

摘要：随着煤炭的大规模开发以及大型机械采煤技术的广泛应用，我国开采出来的煤炭质量呈现出下降势头，导致煤炭质量变差，优质煤炭变少。在开采煤炭的同时，为了增强煤炭的利用率以及为了减少燃烧煤炭而造成的环境污染，对煤炭的质量要求逐渐提高。文章介绍了重介浅槽选煤工艺以及与煤泥的关系。

关键词：重介浅槽；选煤介质；煤泥；采煤技术；煤炭开采 文献标识码：A

中图分类号：TD942 文章编号：1009-2374（2017）02-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.072

1 重介浅槽选煤工艺

重介浅槽选煤工艺现阶段主要适用于动力煤洗煤厂，主体工艺为块煤（一般为13mm以上，现阶段入选下限正在逐步研究降低，已有部分重介浅槽工艺选煤厂入选下限降至6mm）进浅槽分选，排除矸石，小于13mm末煤不入洗。部分炼焦煤选煤厂采用重介浅槽-重介旋流器-浮选的联合洗选工艺。重介浅槽主要代替人工选矸提高生产效率。

1.1 重介浅槽的工作原理

重介浅槽工艺在选煤工艺中是非常重要的一項技术。

在重介浅槽选煤工艺中，悬浮液通过重介浅槽分选机的两个不同的位置进入到重介浅槽分选机的分选槽里面。从分选机的下部注入的称作上升流，上升流可以通过带孔的布料板进入到重介浅槽中，这样一来可以充分地使其分布均匀。上升流的作用非常巨大，它可以保持重介浅槽的分选机中悬浮液均匀、稳定，也可以保证矸石床层松散，提高浅槽分选效率。另一种就是从重介浅槽分选机的侧面进入的称之为水平流，通过分重介浅槽分选机布料箱的限制与反击，可以充分地使得分选机的水平流均匀、全宽地进入重介浅槽的分选槽中。水平流的作用也是非常的明显，它最主要的就是保证分选槽的上半部分中的悬浮液密度的平衡、稳定，维持稳定的同时也形成由原料进入一侧向着出料端口的水平介质流，对上部分中的精煤进行运输。输入原料煤进入到分选槽之后，使其全部浸入到分选槽的悬浮液中。之后出现分层，精煤漂浮在上层，其余的矸石沉入槽底，漂浮的精煤由水平流推动通过分选机溢流堰排出，下沉的矸石通过底部的矸石刮板排出。

1.2 重介浅槽加重介旋流器选煤工艺

在煤炭行业中，煤炭的质量关系着煤炭事业的前途与发展，因此重介浅槽加重介旋流器选煤工艺应运而生。重介旋流器就是在离心力场中，利用物理学原理来对原料按照密度的不同进行分别选择。原料在重介旋流器中由径向力（方向向上的离心力）以及阿基米德力，这两个力作用来对原料进行选择。而重介旋流器也不是特别复杂。

F=V（S-P）v?/r

式中：

F——矿物在悬浮液中所受的径向力，N

V——固体矿物的体积，m?

s——固体矿物的密度，kg/L

P——悬浮液的密度，kg/L

v——旋转时的切向速度，m/s

r——旋转半径，m

根据以上的公式我们可以了解到，原料在重介旋流器中无论是背离圆心运动还是向圆心运动，这些运动最主要的是根据原料和重介旋流器中的悬浮液的密度之差。由s和p的大小来决定：当s>p时，原料会向器壁运动背离圆心；当s

1.3 重介浅槽选煤工艺在国际上的应用

国际上，重介浅槽的选煤工艺比我们国内开发的早，并且设备先进。在国外一般的选煤工艺都是根据最终产品精煤的质量以及对原煤的种类不同来选择不同的选煤工艺。现阶段来说，外国的一些煤厂一般在选择选煤工艺的时候都采用重介质分选以及块煤跳汰。煤泥分选、摇床分选以及细粒煤螺旋分选机也是被煤炭洗选行业所重视的，另外还有就是干燥工艺以及精煤脱水等工艺也得到普遍重视。国外选煤工艺中，主要的脱水工艺主要是采用浓缩沉降、过滤以及采用离心机的方式进行脱水，而相对于块煤来说，最主要的就是采用圆筒离心筛。上述所说的工艺基本上代表了国外选煤厂的全部的选煤工艺现状。随着世界经济全球化的发展，重介浅槽的选煤工艺也在全球化发展，各个国家的差距都在逐渐减小。

1.4 重介浅槽选煤工艺在国内的应用

在国内，相比于国外的重介浅槽的选煤工艺上存在一定的落后状态。我国的重介浅槽选煤工艺发展相对来说还处在发展阶段，各方面的工艺都有待提高，根据对我国国内最主要的选煤工艺进行统计，在我国一些煤矿的选煤工艺中，跳汰占43%；重介占3.76%；浮选占9.2%；其他占5%。如果按照选煤厂的数量来计算，重介选煤厂占45.2%；跳汰占44%；浮选占13%；其他占53%。重介消耗在未改造的情况下就会大大低于标准耗量，改造筛板的效果也比较明显。

现阶段，我国的选煤工艺中机器设备都存在一定的问题，设备从20世纪50～90年代都有，设备出现年代化现象。在20世纪八九十年代之后，我国的选煤技术得到了巨大发展，但跟国外的选煤技术相比还是存在一定的差距。

2 重介联合选煤工艺的介质与不同煤种的关系

2.1 重介联合选煤工艺的介质与煤种、煤粒度的关系

重介选煤中的选煤介质对于原煤的煤种以及粒度有着非常重要的影响。一般情况下，在进行粗颗粒煤分选的过程中所使用的重介质旋流器的直径相对较小，小直径的重介质旋流器在同样的压力之下可以得到高数值的离心因数。重介旋流器的离心力足够大就可以得到不同的煤粒度，并且根据不同的煤种来选择不同的选煤介质，更加高效。

结合有效的研究可以得到，在重介旋流器中，粒度相同的矿物质颗粒放到不同直径的重介旋流器中，一旦得到足够强度的离心力，其最后的结果也就是分选的效果也是相同的。离心强度Φ：

Φ=a/g

式中：

a——离心加速度，m/s?

g——重力加速度，m/s?

粗煤泥重介旋流器的离心加速度与入料的切线速度以及重介质旋流器圆柱段的直径有关，即：

a=v?/R=2v?/D

式中：

v——粗煤泥重介旋流器内悬浮液的切向速度，m/s

R——粗煤泥重介旋流器的半径，m

D——粗煤泥重介旋流器的直径，m

而粗煤泥重介旋流器的切向流速与入料压力有关，即为：

v=k（2gp）?

式中：

P——粗煤泥重介旋流器悬浮液给入压力，m水柱

k——流速系数

因此，离心强度Φ：

Φ=4k?p/D

2.2 重介联合选煤工艺的介质与细颗粒煤的关系

重介联合选煤工艺在选煤的工作中有着非常重要的意义，并且在细颗粒煤的生产中有着巨大的作用。重介聯合选煤工艺系统中处理细颗粒煤的工艺也是具有一定规模。煤泥重介工艺系统流程具体为：在精煤经过脱介弧形筛之后流入到合格介质桶中，并用渣浆泵打到重介质旋流器当中进行分选，一般采用有压上料的重介质旋流器。之后分选出两种产品，并进行介质的回收。

3 煤质对介质系统影响以及磁选机对介质浪费的影响

3.1 煤质对介质系统影响

在生产中，影响介质系统的因素很多，最主要的就是煤矿自身的品质对介质系统的影响。在选煤介质中以磁铁矿粉最为重要。磁铁矿粉对介质系统的影响大体可以分为四个方面，包括磁铁矿的全水分、粒度组成、磁性物含量以及磁性。每个因素对介质系统的影响都不容小觑。第一，磁铁矿的全水分，介质的水分对介质的浪费有着非常大的影响。介质的水分升高，会促进介质凝结，这样不仅会造成抱团现象还会造成系统加介困难，在进入到悬浮液之后不利于介质粉分散，这样会使得悬浮液不稳定；第二，粒度组成方面，磁铁矿粉的粒度组成也会对介质系统造成一定影响，磁铁矿粉粒度越细（325目以下颗粒占比多）悬浮液密度越稳定，但是磁铁矿粉回收率越低，反之磁铁矿粉粒度越粗（325目以下颗粒占比少）悬浮液密度越不稳定，但是磁铁矿粉回收率越高，因此在保证正常工作的前提下，尽量选择更好的粒度组成；第三，磁性物含量，为了充分降低系统介质的消耗，尽量要求磁铁矿粉中的磁性物含量大于95%；第四，磁铁矿的磁性问题，磁铁矿的磁性问题不仅仅会影响到介质的消耗，还会影响到分选的效果，为了充分降低系统介质的消耗，尽量要求磁铁矿粉中的强磁性物含量大于95%。

3.2 磁选机对介质浪费的影响

现阶段，我国重介浅槽中的磁选机的性能对于介质的浪费是有一定影响的，并且磁选机的现实工作状态对重介质的回收起着尤为重要的作用。在工作的时候，一旦磁选机的工作效率降低，那么介质的损失会升高。在现实生活中，影响磁选机的工作效率的因素有很多，比如悬浮液的液位、矿物质的浓度以及磁偏角等。从经济角度来看，现在我国的磁选机设备的性价比非常高，只要在设备中的磁选能力强、运行平稳，那么磁选机的工作效率会接近100%。但是日常工作状态中，因为工作人员的管理不善以及监管、维护不及时，会直接造成磁选机的效率低下，对介质造成浪费。

4 结语

在我国，随着社会经济的不断发展，各行各业对煤炭的需求量也在不断增多，煤炭行业也随之蓬勃发展。随着时间的推移，优质煤炭逐渐变少。同时随着煤炭的大规模开发以及大型机械采煤技术的广泛应用，我国开采出来的煤炭质量呈现出下降势头，煤炭质量变差。煤炭洗选将由部分入洗逐步向全部入洗转变，在煤炭全部入洗的工艺流程中重介联合选煤工艺将是重要的发展方向。重介联合选煤工艺的发展将会带动我国经济的进一步发展。在重介联合选煤工艺中介耗高低是重介选煤厂衡量全厂生产工艺水平和管理水平的重要技术经济指标，介质消耗过大，不但造成介质的损失，污染产品，降低产品质量，造成经济损失，而且还会影响重介系统生产的正常、稳定。它反映了选煤厂的管理水平，必须足够重视。

参考文献

[1] 樊盼盼，孔令帅，彭海涛，樊民强.置于锥部的轴向电磁场对重介旋流器分选效果的影响[J].煤炭学报，2015，（7）.

[2] 柴兆赟，张洋.磁场作用下重介质旋流器悬浮液密度调控研究[J].洁净煤技术，2015，（3）.

作者简介：高旺（1981-），男，中国神华股份有限公司哈尔乌素露天煤矿选煤厂工程师，研究方向：洗选工艺优化与选煤设备管理。

（责任编辑：秦逊玉）