重介質(zhì)選煤工藝應(yīng)用及其發(fā)展探究

兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦選煤中心 山東 菏澤 274705

1 引言

煤炭是世界上儲(chǔ)量最多、分布最廣的不可再生的自然能源，同時(shí)煤炭也是最廉價(jià)的自然能源之一。在現(xiàn)已經(jīng)匯總的資源中，煤炭的儲(chǔ)量在世界能源總儲(chǔ)量中占90%左右。隨著技術(shù)發(fā)展的逐漸完善，我國(guó)煤炭查明資源儲(chǔ)量一直保持穩(wěn)定增長(zhǎng)的狀態(tài)，并且煤炭資源的儲(chǔ)量是非常的豐富的。我國(guó)煤炭資源不僅儲(chǔ)量豐富，而且種類也比較的齊全，煤炭資源的分布也比較的廣泛，在全國(guó)32個(gè)省(市、區(qū))中除了上海市外，都多多少少的有些煤炭資源，但是區(qū)域的分布并不是很均勻，按照我國(guó)板塊來看的話，整體上呈西部多東部少，北邊富足，南部匱乏。內(nèi)蒙古、山西、新疆、貴州、陜西這六個(gè)省份的煤炭資源是我國(guó)已查明煤炭資源量最多的省份。煤炭資源豐富僅僅代表著數(shù)量上較多并不足以說明煤炭資源的質(zhì)量也較高，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速的發(fā)展對(duì)煤炭的需求量也越來越大，煤炭高強(qiáng)度的開采不僅會(huì)使煤炭數(shù)量的減少，也會(huì)使得高質(zhì)量煤炭的減少。因此我們需要在毛煤中通過分選從而來得到質(zhì)量較為高的優(yōu)質(zhì)煤，傳統(tǒng)的跳汰等工藝已經(jīng)很難保證分選出來的煤炭的質(zhì)量，并且其效率也沒有那么高。隨著近年來我國(guó)重介質(zhì)選煤的工藝發(fā)展迅速，已經(jīng)漸漸的淘汰了傳統(tǒng)選煤工藝。重介質(zhì)選煤技術(shù)不僅在國(guó)內(nèi)開始運(yùn)用廣泛，在國(guó)外也運(yùn)用的非常多，較大的區(qū)別在于國(guó)外的著重點(diǎn)在重介質(zhì)分選機(jī)與重介質(zhì)旋流器兩個(gè)產(chǎn)品上的開發(fā)與研究，而我國(guó)更為看重的是大直徑無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的研發(fā)與應(yīng)用。接下來我們先來討論重介質(zhì)選煤工藝常用的一些設(shè)備。

2 重介質(zhì)分選設(shè)備

在我國(guó)許多煤場(chǎng)所使用的重介質(zhì)分選設(shè)備大概可以分為兩個(gè)大類，第一類是重介質(zhì)旋流器，第二類是重介質(zhì)分選機(jī)。

下面我們從其主要特征入手來分別介紹一下這兩種不同的重介質(zhì)分選設(shè)備。就旋流器而言，該類型的重介質(zhì)分選設(shè)備在其部件組成上來說比較簡(jiǎn)單，是一種效率比較高的重介質(zhì)分選設(shè)備。由于重介質(zhì)旋流器分選設(shè)備自身沒有運(yùn)動(dòng)組件，因此，在其進(jìn)行作業(yè)的過程當(dāng)中主要就是通過自身所具有的結(jié)構(gòu)參數(shù)和外部的作業(yè)參數(shù)二者的靈活地相互配合來實(shí)現(xiàn)對(duì)重介質(zhì)的高精度分選過程的，這也是重介質(zhì)旋流器分選設(shè)備自己所特有的重要特征。在該種分選設(shè)備工作的過程中，懸浮液和多種物料會(huì)在形成一定程度的壓力的情況下沿著切線的路徑進(jìn)入到旋流器的里面，從而形成能夠產(chǎn)生更大力量的漩渦流。漩渦液體流進(jìn)入到料口以后就會(huì)漸漸形成沿著旋流器的內(nèi)表面慢慢呈現(xiàn)下降趨勢(shì)的螺旋流，這個(gè)時(shí)候，在重介質(zhì)旋流器分選設(shè)備中心軸的附近位置就會(huì)產(chǎn)生一種向上運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的內(nèi)螺旋流，這種情況下產(chǎn)生的內(nèi)螺旋流自身帶有一定的負(fù)壓力，因此就會(huì)產(chǎn)生吸入空氣的狀況，吸入的空氣就會(huì)在旋流器的中心軸心位置形成一個(gè)明顯的空氣柱。當(dāng)原煤進(jìn)入到旋流器以后，密度比較低的精煤就會(huì)隨著內(nèi)旋流上升的溢口并排出分選設(shè)備，原煤當(dāng)中的矸石則會(huì)在外螺旋流的帶動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)并且從底部位置排出。在重介質(zhì)旋流器分選設(shè)備進(jìn)行工作的過程中，當(dāng)原煤的顆粒密度比懸浮液的顆粒密度大的時(shí)候，原煤顆粒所在懸浮液當(dāng)中的顆粒半徑為r為位置所受到的合力大小為正值，這個(gè)時(shí)候原煤顆粒就會(huì)被懸浮液甩到外螺旋流，與此相反，也是在同樣的機(jī)理作用之下，原煤顆粒被甩向內(nèi)螺旋流。在重介質(zhì)旋流器分選設(shè)備工作過程當(dāng)中，因?yàn)槠潆x心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其重力，因此在很大程度上提高了分選速度和分選效果。

根據(jù)所得產(chǎn)品的不同，重介質(zhì)旋流器分選設(shè)備又可以分為可分為兩產(chǎn)品型和三產(chǎn)品型兩種，其中所謂的兩產(chǎn)品是指得到的產(chǎn)品有精煤和矸石兩種類型的產(chǎn)品，三產(chǎn)品是指得到的產(chǎn)品有精煤，中煤，矸石三種類型的產(chǎn)品。兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器可分為圓筒型和圓錐型兩種結(jié)構(gòu)，三產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)可分為兩圓筒組合型和圓筒圓錐組合型這兩種結(jié)構(gòu)。除了機(jī)構(gòu)上有差異外，一般還分為有壓和無壓兩種給料方式，有壓與無壓的各自優(yōu)缺點(diǎn)有所不同，有壓的優(yōu)點(diǎn)為分選下限底處理能力明顯比無壓高，重介質(zhì)懸浮液的所需循環(huán)量小，但會(huì)使得設(shè)備磨損嚴(yán)重。無壓的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在在工作過程中可以使得矸石泥化的現(xiàn)象大大減少，使得大多數(shù)煤場(chǎng)的生產(chǎn)需求都能滿足，但是工作過程中所產(chǎn)生的功耗較大，精煤產(chǎn)品容易被矸石污染。

市場(chǎng)上目前有兩種類型的相關(guān)產(chǎn)品，分別為3GDMC和3NWX這個(gè)兩種。無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選設(shè)備的工作原理同樣是利用了阿基米德原理，分選介質(zhì)以一定的壓力又給介管切向給入一段旋流器，在入口的位置會(huì)產(chǎn)生一定的壓力，在此壓力的作用下旋流器的筒內(nèi)就會(huì)形成具有離心物理現(xiàn)象的力場(chǎng)，同時(shí)又會(huì)有向上方向運(yùn)動(dòng)的外螺旋以及向下方向運(yùn)動(dòng)的內(nèi)螺旋現(xiàn)象產(chǎn)生，在這個(gè)時(shí)候，所要進(jìn)行分選的原煤就會(huì)從入料管進(jìn)入到旋流器當(dāng)中形成內(nèi)旋流，然后在離心力作用的驅(qū)使之下煤粒迅速?gòu)男髌鞯闹行奈恢玫狡淦鞅谖恢贸霈F(xiàn)分層現(xiàn)象，旋流器中心位置的煤炭顆粒密度是小于分選密度的物料，此物料在旋流的作用驅(qū)使下進(jìn)行溢流口；向旋流器的器壁運(yùn)動(dòng)的煤炭顆粒是密度大于分選密度的物料，這一部分物料從進(jìn)入二段旋流器進(jìn)行進(jìn)一步分選，加重煤炭顆粒在旋流器離心力的驅(qū)使下運(yùn)動(dòng)到給煤礦的位置同時(shí)形成濃縮狀況，且伴有分級(jí)作用，這樣就提高了二段旋流器中懸浮液的密度，然后再進(jìn)一步對(duì)重物料進(jìn)行分選，又可得到中間產(chǎn)品和重產(chǎn)品。無壓三產(chǎn)品重介旋流器的技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在分選精度比較高，工藝流程操作簡(jiǎn)單，可以通過單一低密度懸浮設(shè)備系統(tǒng)一次性選出精煤、中煤和矸石三種合格產(chǎn)品。與傳統(tǒng)工藝相比大大減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，原煤采用無壓給料方式，排矸能力強(qiáng)，次生煤泥量和精損失明顯減少，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)靈活，質(zhì)量穩(wěn)定，精，中，矸的質(zhì)量都能保證單機(jī)處理能力由40t/h到300t/h，可基本滿足大、小型煤廠選型需要。

雖然重介質(zhì)分選設(shè)備分類的種類較多，但是工作情況都是相同的，其缺點(diǎn)是設(shè)備造價(jià)較為昂貴，維修成本較高，磨損較快。

3 重介質(zhì)選煤工藝的應(yīng)用

在我國(guó)的煤礦分布地區(qū)，由于煤礦的種類和品質(zhì)的不同，那么我們所采用的選煤工藝也不盡相同，一般會(huì)有多種的選煤工藝，我們接下來挑幾種來說一下。第一，選前脫泥與不脫泥的工藝選擇，當(dāng)原煤料進(jìn)入到選煤廠的時(shí)候，選煤廠會(huì)根據(jù)煤泥的含量和矸石的泥化程度來判斷是否需要脫泥工藝，當(dāng)煤泥量大于一定的值時(shí)候就得選擇脫泥工藝，一般這個(gè)值是大于30%的時(shí)候，其優(yōu)點(diǎn)是分選精度高，效率高，缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜。不脫泥工藝優(yōu)點(diǎn)在于分工流程簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)在于無法控制細(xì)粒煤的分選精度。第二、跳汰粗選——重介質(zhì)旋流器精選工藝，其主要原理是利用跳汰機(jī)處理量大的優(yōu)點(diǎn)，先將原煤通過跳汰機(jī)經(jīng)過排矸后，再通過重介質(zhì)旋流器對(duì)通過跳汰處理后的煤進(jìn)行精選。這樣做的目的是為了得到灰分較低的精煤。使用跳汰工藝粗選能夠適當(dāng)降低原煤的含矸量，能夠提高分選效率并減少其相關(guān)的成本。因此這個(gè)工藝比較適合含矸量較大，煤況質(zhì)量較好的原煤。第三、重介質(zhì)淺槽排矸工藝，很多大型煤廠會(huì)選擇重介質(zhì)淺槽排矸工藝是因?yàn)橹亟橘|(zhì)淺槽設(shè)備有著其特有的優(yōu)點(diǎn)，最為顯著的便是其處理量大，可達(dá)800t/h，排矸率快接近99%，并且對(duì)煤種的適應(yīng)性也很強(qiáng)，設(shè)備能耗低，體積小。第四，三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分級(jí)分選工藝，無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選工藝，再進(jìn)行該工藝的時(shí)候得先對(duì)原煤進(jìn)行篩選分級(jí)，這樣做的目的是為了減少末煤含量，篩分完以后對(duì)所得到的物料根據(jù)顆粒大小進(jìn)行下一步的分選，對(duì)于可選性不同的顆粒所進(jìn)入的地方也不同，可選性好的大顆粒進(jìn)入大直徑重介質(zhì)旋流器進(jìn)行分選，可選性較差的小顆粒物料則進(jìn)入小直徑介質(zhì)旋流器進(jìn)行份選。

4 重介質(zhì)選煤工藝的發(fā)展趨勢(shì)

隨著我國(guó)重介質(zhì)選煤工藝的不斷應(yīng)用與發(fā)展，其在煤炭行業(yè)的推行力度也會(huì)越來越大，所以重介質(zhì)選煤工藝的發(fā)展前景還是很光明的，隨著我國(guó)對(duì)環(huán)保的逐漸加強(qiáng)，越來越多的煤廠會(huì)進(jìn)行相關(guān)的整合，小型煤廠會(huì)越來越少，逐步的形成大型煤廠，所以想發(fā)展成為大型煤廠前提就得有大型設(shè)備，所以未來設(shè)備的大型化是一個(gè)趨勢(shì)?，F(xiàn)在選煤的工藝程序還是較為繁雜，未來發(fā)展肯定會(huì)去其糟粕，取其精華，選煤工藝設(shè)計(jì)也會(huì)越來越簡(jiǎn)單。當(dāng)然，選煤工藝、設(shè)備的自動(dòng)化、智能化也會(huì)是逐步發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，科技的進(jìn)步以及自動(dòng)化的發(fā)展為各行各業(yè)提供了技術(shù)支持，選煤工藝上的全自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)也是不可避免的。

5 結(jié)語

因?yàn)槊禾渴遣豢稍偕Y源，煤炭的儲(chǔ)量是一定，隨著人類開采力度的逐漸增加，優(yōu)質(zhì)煤的可采量會(huì)越來越少，因此怎么在原煤中快速高效的篩選出質(zhì)量較高的煤是以后的一個(gè)方向，因?yàn)楸救藢W(xué)識(shí)有限，僅以此文發(fā)表一些個(gè)人見解，有不足之處還望見諒。