重介质选煤工艺流程的使用与探讨

赵森

摘  要：该文为了帮助煤炭企业相关技术人员掌握并持续提升重介质选煤工艺流程的方法，强化其实际应用的效果，着重探讨了重介质选煤工艺流程的主要作业内容、工作原理和有关选煤装置，且在此前提下重点研究了5类典型的重介质选煤工艺流程及其适用的各个类型的选煤厂的相关推进过程的合理化建议，得出如下结论：重介质法选煤工艺尽管在成本及技术上具备较大的优势，然而其流程依然存在很多问题及需要关注的环节。

关键词：煤炭企业;重介质选煤;技术优势

中图分类号：TD94          文献标志码：A

0 引言

隨着煤炭开采行业中，机械化及自动化水平日益提高，但是国内的优质煤炭资源渐渐匮乏，其品质较差，或者复杂煤炭层资源的挖掘占比也持续提升，这样的状况给煤炭分选工作带来了比较大的难度，同时对宝贵的不可再生资源造成了不必要的浪费。为此，煤炭企业的相关技术人员研究并开发出高精确程度、高作业效率的重介质模式的选煤方法具有非常重大的现实意义，可以在适应不同类型煤体品质要求的情况下取得更佳的经济回报。

1 重介质选煤工艺流程简介

重介质选煤方法是现阶段国内煤炭行业进行煤矿资源分选作业的一类非常重要的主流模式，此方法的基本原理为常规的阿基米德原理，该原理的主要内容为沉浸在某种液体里的颗粒受到的浮力等于该颗粒排开的相同体积的液体的重量。一般来说，颗粒在液体中无规则运动，会受到重力及液体的浮力的共同作用，同时还会受到此悬浮液体给予该颗粒的阻力的作用。这些颗粒初始状态对于悬浮液体是做加速运动的，最后经过一系列能量交换后以其最后的速率进行悬浮状态的不规则运动。颗粒的体积越大，就会具备越大的相对速率，进行分选操作的时候就会产生越快的速率，分选作业的效果也会越好。从中我们不难发现，重介质选煤方案是一类能够精确依照待筛选的颗粒状物质的密度差别来实施分选工作的方法，相关的颗粒的形状只会对此方法的分选速度产生影响，这也可以说明为何重介质选煤方案能在精度相对较高的同时具备现有的重力选煤方案中最高的作业效率。现阶段，重介质选煤方法在难选煤炭、极难选煤炭、稀少的煤种及高硫煤炭的选煤作业过程中得到了广泛的推广，该方案中的分选介质通常是铁磁性矿粉和水按照一定配比调和成的悬浮液体。

根据采用的分选机理的差异，现阶段行业内的重介质选煤相关的装置通常可以分为2种，即重介质分选装置及重介质旋转流动装置，其中，重介质分选装置通常使用在重力场中，通常包括双锥形、斜轮形及立轮形的重介质分选装置，此类装置分选出来的煤炭具有精度高、效果好的特点，并能够进行较大的粒度范围内的分选作业，所以在块状煤炭主选、分选等领域里得到了广泛的应用;另一方面，重介质旋流装置通常使用在离心力场中，此方法的工艺流程相对来说比较简单、前期投入较少，而且自动化程度较高，经过相关企业工程技术人员多年来的努力，重介质旋流装置已经能够基本达到55 mm不脱泥入洗的效果[1]。

2 重介质选煤方法的整体流程

煤炭企业为了满足用户针对不同煤炭品质的需求，配合原料的煤炭大小粒度及客户要求的产品结构类型，重介质选煤方案的工艺持续升级进步，而且逐渐多样化。将质选煤方案的不同工艺之间进行对比，分选出来的最终成果也不同，现阶段，国内煤炭行业中应用比较广泛并且效果相对比较理想的工艺流程通常包括4类。

2.1 三产品重介质旋流装置分级别分选煤炭工艺方法

此类分选方法的工艺流程是源于三产品重介质旋流装置分选解决方案的原理，通常包括大直径及小直径重介质旋流装置这两类核心的部件及一整套相关介质回收再利用的综合净化装置，该工艺方法能够实现0～78 mm的不同规格的原煤的分级入选作业，具体的作业步骤有2个。1）针对初始投入的煤炭原料实施预先去除泥土等杂质的处理工作，通过分选将粗粒煤炭及细粒煤炭区分出来，一般情况下，粗粒煤炭的颗粒直径约为2 mm～78 mm，细粒煤炭的颗粒直径通常处于0.13 mm～2.2 mm。2）粗粒煤炭投入大直径重介质旋流装置进行分选操作，细粒煤炭投入小直径重介质旋流装置进行分选操作，煤泥将会进入事先设置的浮选装置。该工艺方法使用先进的装置及配合模式，整个工艺流程相对比较简单，装置的搭建及作业时的消耗较小，为实现更好的经济收益及更加令人满意的煤炭分选效果提供了有力支持。

2.2 三产品重介质旋流装置分选方法的工艺流程

三产品重介质旋流装置通常是由一套圆柱形旋流装置及一套圆锥形旋流装置进行合理的串联而形成的，该装置主要关系到两类工艺流程的操作。1）主选工艺流程。使用密度相对较低的悬浮液作为介质筛选出精煤及需要再次进行分选的入料。2）再选工艺流程。将主工艺流程过程中使用的悬浮液进行浓缩操作生成一类密度较高悬浮液作为介质，进行再选工艺流程操作的同时筛选得到中煤及矸石。

2.3 重介质旋流装置两次筛选方法的工艺流程

该类筛选方法的工艺流程以两产品重介质旋流装置（如图1所示）为基础结构，即为初始阶段使用两产品重介质旋流装置进行粗略的分选工作，该阶段的工艺流程的主要目的是为了排除矸石，然后对块状的精煤进行粉碎，并且和粗精煤再次投入两产品重介质旋流装置实施精细筛选。两产品重介质旋流装置筛选是重介质筛选的主要模式，该装置主要是由低密度旋流装置与高密度旋流装置2类装置组成的，低密度旋流装置在初始阶段筛选出精煤和重金属残留物，高密度旋流装置通常负责由重金属残留物内筛选出中煤与矸石。重介质旋流装置二次筛选方法广泛使用在原煤初始矸石百分比较高并且对精煤灰分含量规定相对不高的选煤企业，例如国内引入的某些非洲标准化选煤厂等，该类企业煤炭筛选效率较高、在精煤品质较高的情况下能够确保回收效率，然而，从另一个层面来说，该模式必须配备2个物质回收装置，该工艺流程实施进程比较繁琐、造价昂贵、生产管控难度较大。

2.4 块状煤炭重介质分选装置—末煤重介质旋流装置筛选方法的工艺流程

该工艺方法是根据块状煤炭及末煤的构成及特征不同，目的明确地挑选重介质分选装置及重介质旋流装置2类筛选方案，其中，重介质分选装置具备筛选大量煤炭的能力，然而旋流装置则反应了重介质方案筛选精度较高的特性，能够基本符合国内绝大多数大規模选煤企业煤泥百分占比较高、矸石容易产生泥化现象或者对最终成品有特定使用要求的生产需求，从而在实践中大范围使用。其次，此筛选方法的操作过程中相关介质回收操作比较困难，生产管控执行过程也比较复杂。

2.5 块状煤炭跳汰—末煤重介质旋流装置分流选煤工艺流程

此类筛选方法通常是指针对块状煤炭实施跳汰装置筛选作业，对于末煤则是采用重介质旋流装置实施筛选作业的一类煤炭筛选工艺方法，该工艺流程将跳汰装置的运行成本较低并且煤炭处理量较大，与重介质旋流装置的筛选精细程度佳这2类优势进行结合，在选煤成本大幅度降低的同时兼顾了产出成品的高品质，一般情况下，在某些块状煤炭选择性好、末煤筛选难度大并且存在块精煤用户的选煤企业内得到了比较广泛的应用。该方法虽然能够保证精煤成品的最终品质，但是会对其出产率产生一定的影响。

3 不同筛选方法使用进程中的建议

3.1 入选原煤矸石及煤泥含量较高并且对精煤品质的要求较高

选煤企业需要关注矸石的去除和脱泥入选。其中，针对矸石占比较高的原煤，使用两产品旋流装置去除矸石以后需要依据粗煤、精煤的粒度大小的不同及夹矸煤含量等要素，明确后续步骤的粉碎颗粒程度，从而在此前提下使用两产品旋流装置对其实施精确筛选，尽最大努力保证精煤品质，并且提升其回收效率。针对煤泥占比高的原煤材料，需要最大限度地进行脱泥操作，也能够提升细粒煤炭在重介质旋流装置中的筛选状况，提升筛选工作的效率。

3.2 大直径三产品重介质旋流装置筛选方法的工艺流程

粒度不一致的物质材料的现场筛选密度可能由于相关流体流动阻力的差异而产生不同。通常状况下，煤炭粒度的数值越大，筛选粒度的范围就会越广，进而现场的筛选密度也可能不同，从而给整体筛选结果带来不理想的结果[2]。与此同时，针对颗粒较大的中煤来说，其中大部分含有夹矸煤，将中煤粉碎以后能够筛选出精煤。

3.3 大规模或者超大规模选煤厂企业

选煤企业筛选煤料的块煤及末煤密度差异较大，在条件允许的情况下，需要使用分级筛选的方案，开始利用浅槽重介质分选装置针对块煤实施排矸作业，然后将粉碎后的粗煤、精煤、块煤和末煤一并投入三产品重介质旋流装置实施筛选作业。

4 结语

综上所述，重介质选煤方法作为当前煤炭领域关键的分选解决方案，筛分选精度高、效率高，为煤炭筛选提供优良技术辅助的同时也提高了煤炭的整体效率。随着重介质选煤工艺方法的逐渐优化，给煤炭挖掘及处理技术带来新的思路。

参考文献

[1]刘峰.选煤技术综合述评[J].选煤技术，2003（6）：1-13.

[2]吴式瑜.中国选煤迅速发展25年[J].煤炭加工与综合利用，2007（5）：3-5.