煤矸選擇性破碎分選策略

葛永杰

【摘 要】選擇性破碎分選是巖石、礦物等破碎分選新技術,它有別于傳統(tǒng)的完全破碎法。選擇性破碎分選就是在選擇性破碎分選設備中,對混合物料施加適當?shù)淖饔昧?使硬度較大的巖石、礦物質不破碎或較少破碎,而硬度小的巖石、礦物完全破碎或基本破碎。煤矸選擇性破碎分選是潔凈煤生產技術的源頭,開發(fā)先進煤矸選擇性破碎分選技術是我國國民經濟可持續(xù)發(fā)展的需要,對煤炭工業(yè)的結構調整和產業(yè)升級有著重要的現(xiàn)實意義。

【關鍵詞】煤矸 選擇性破碎 分選

一、引言

煤矸石是一種低熱值質頁巖,其成分是由無機物和有機物兩部分組成,無機物以氧化態(tài)出現(xiàn),其中二氧化硅和鋁土礦大約占其組分50%-80%,赤鐵礦約0.5%-2.4%,氧化欽約0.9-4.0%,此外還有無機硫和其它一些微量元素,有機物以碳氫鏈化合物存在,有腐值酸等。每開采一噸原煤要產生150-250kg的煤矸石。目前,我國年排放煤矸石約1.7億t,占地萬畝以上。全國煤矸石累計堆積貯存量約25億t,占地超過14萬畝,而且還以每年千萬噸的速度遞增,大量堆積的煤矸石不僅占用土地,污染環(huán)境,而且由于煤矸石自燃,釋放出大量的有毒有害氣體。經對矸石山發(fā)生自燃后監(jiān)測,二氧化硫(SO₂)和一氧化碳(CO)的釋放濃度超出國家大氣質量標準許多倍,嚴重影響了煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此,治煤矸選擇性破碎分選越來越受到人們的普遍重視。

二、選擇性破碎分選的原因

井下矸石有建井過程排出的矸石和采煤過程排出的矸石,前者必須運至地表再加以處理;而后者既可以在井上處理又可以直接在井下處理,做到矸石不出井。在煤礦生產過程,對開拓、準備開掘出的矸石處理有兩種方法:一種是把矸石運到地面堆積于空曠地帶,形成矸石山;另一種是對矸石在井下進行處理,進行巷幫充填或向采空區(qū)及廢棄巷道中排放。隨著人們生活水平的提高,對周圍的環(huán)境要求越來越高,清潔生產勢在必行,為此各國都在朝著無污染的生產方向發(fā)展。對于煤炭生產來說,解決矸石不出井,或者說實現(xiàn)井下煤、矸分選與回填是主要的發(fā)展方向。由于煤礦井下條件環(huán)境的限制,煤、矸分選技術應滿足的條件:設備簡單、安全可靠、分選能力大、運行壽命長的特點發(fā)展。

三、煤和矸石破碎分選過程中的丟煤率和混矸率

根據(jù)不同的礦石類型和對選礦產品的不同要求,在工業(yè)應用中可采取不同的選礦方法。常用的選礦方法有重選法、磁選法、電選法和浮選法,對于煤炭行業(yè),應用比較廣泛的是重選法和浮選法。評價這些地面選礦方法的分選效果時,常用到品味、產率、回收率、選礦比以及富礦比等工藝指標。表述原煤含矸情況時,含矸率是普遍應用的一個指標,其定義為原煤中矸石的含量占原煤總量的比率。

煤和矸石井下直接破碎分選技術,是一項新興的潔凈煤生產技術,其工藝要求是在機構的碾壓過程中,將煤塊破碎溜入運煤膠帶機,矸石保留運至填矸系統(tǒng)?？梢?確定合適的液壓傳動載荷后,在破碎分選過程中,使煤塊充分地進行破碎,而保留很多的矸石塊,是煤和矸石破碎分選的最佳效果。在煤和矸石的破碎分選過程中,將那部分沒有被破碎、隨運矸膠帶機進入回填系統(tǒng)而丟掉的煤的重量稱為丟煤量,丟煤量占原來總煤量的比率稱為丟煤率。在煤和矸石的破碎分選過程中,將那部分被破碎而且隨著碎煤溜入運煤膠帶機的矸石的重量稱為混矸量,混矸量占原來總矸石量的比率稱為混矸率。為此,針對煤和矸石井下破碎分選技術的工藝特點,提出丟煤率和混矸率這兩個主要的分選工藝指標,用以評價煤和矸石井下破碎分選的效果。

四、煤矸選擇性破碎分選策略

1.雙能γ射線透射法煤矸在線識別

雙能γ射線透射法主要利用機械、模式分類識別技術、計算機控制技術等對煤和矸石進行識別分選,并研制了煤矸石自動分選機,該分選設備由機械傳輸、煤矸石識別和分選控制三部分組成。采用膠帶輸送機作為傳輸機構,可依據(jù)所需處理煤量的多少,確定傳輸膠帶的寬度和帶速,膠帶上面分割成若干個通道,以保證塊煤在膠帶上依次排隊運行;利用γ射線場作為識別機構的激勵場,每一通道獨立地配置一套由雙能γ射線源,射線傳感器,氣動執(zhí)行器和測控儀表組成的識別與分選系統(tǒng),在γ射線的激勵下,煤和矸石的輻射通亮強度不同,經計算機處理,識別出煤與矸石,并向分選系統(tǒng)發(fā)出指令,將矸石排除。

2.煤、矸灰度識別技術

該技術系統(tǒng)包括:CCD射像頭、圖象采集卡、計算機、通訊卡、控制設備等?；驹頌?依據(jù)煤塊和矸石的灰度分布情況存在的差異,通過射像機把這種灰度射錄下來并傳送給計算機,通過數(shù)據(jù)處理,分析出是矸石或是煤塊。依據(jù)這些數(shù)據(jù)通知排矸機構把矸石排出。這種技術也進行了應用實驗,取得了初步成果。在應用中發(fā)現(xiàn),現(xiàn)場原煤中經常含有水或煤泥,使煤塊表面被煤泥遮住,造成亮度降低從而較難與矸石區(qū)分。

3.滾筒碎選機又稱選擇性破碎機

根據(jù)井下煤矸破碎分選的工藝和技術要求,選擇性破碎機運行原理如下:井下煤矸破碎分選及矸石回填系統(tǒng)包括篩分機、破碎分選機和矸石回填機,其中篩分機、破碎分選機是煤矸破碎分選工藝的主要設備。原煤經過篩分機,篩分成50-90mm、90-130mm和130-170mm三個等級的塊體,不同等級的煤和矸石塊分別輸送到對應的給送機構。通過給送機構的振動機,使煤塊和矸石塊按一定的順序送到排隊機構上的排隊孔中,排隊機構將煤(矸)塊分別運輸?shù)椒诌x滾筒的下面,分選滾筒與排隊機構以相同的速度旋轉。在旋轉過程中由于壓輪對煤或矸石的加載作用,煤塊被壓碎,矸石塊完整的通過分選滾筒。被壓碎的煤塊因煤的自重自動落到運煤膠帶機上外運。矸石沒有破碎,因而塊度較大,不能通過托板上的孔而被排隊鏈運輸?shù)津寗訚L筒前方的運矸膠帶機而運至矸石回填系統(tǒng)。通過上述運行過程,可以實現(xiàn)煤和矸石的破碎分選。

參考文獻:

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