重介淺槽選煤介質與煤泥的關系分析

摘要：隨著煤炭的大規模開發以及大型機械采煤技術的廣泛應用，我國開采出來的煤炭質量呈現出下降勢頭，導致煤炭質量變差，優質煤炭變少。在開采煤炭的同時，為了增強煤炭的利用率以及為了減少燃燒煤炭而造成的環境污染，對煤炭的質量要求逐漸提高。文章介紹了重介淺槽選煤工藝以及與煤泥的關系。

關鍵詞：重介淺槽；選煤介質；煤泥；采煤技術；煤炭開采 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD942 文章編號：1009-2374（2017）02-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.072

1 重介淺槽選煤工藝

重介淺槽選煤工藝現階段主要適用于動力煤洗煤廠，主體工藝為塊煤（一般為13mm以上，現階段入選下限正在逐步研究降低，已有部分重介淺槽工藝選煤廠入選下限降至6mm）進淺槽分選，排除矸石，小于13mm末煤不入洗。部分煉焦煤選煤廠采用重介淺槽-重介旋流器-浮選的聯合洗選工藝。重介淺槽主要代替人工選矸提高生產效率。

1.1 重介淺槽的工作原理

重介淺槽工藝在選煤工藝中是非常重要的一項技術。

在重介淺槽選煤工藝中，懸浮液通過重介淺槽分選機的兩個不同的位置進入到重介淺槽分選機的分選槽里面。從分選機的下部注入的稱作上升流，上升流可以通過帶孔的布料板進入到重介淺槽中，這樣一來可以充分地使其分布均勻。上升流的作用非常巨大，它可以保持重介淺槽的分選機中懸浮液均勻、穩定，也可以保證矸石床層松散，提高淺槽分選效率。另一種就是從重介淺槽分選機的側面進入的稱之為水平流，通過分重介淺槽分選機布料箱的限制與反擊，可以充分地使得分選機的水平流均勻、全寬地進入重介淺槽的分選槽中。水平流的作用也是非常的明顯，它最主要的就是保證分選槽的上半部分中的懸浮液密度的平衡、穩定，維持穩定的同時也形成由原料進入一側向著出料端口的水平介質流，對上部分中的精煤進行運輸。輸入原料煤進入到分選槽之后，使其全部浸入到分選槽的懸浮液中。之后出現分層，精煤漂浮在上層，其余的矸石沉入槽底，漂浮的精煤由水平流推動通過分選機溢流堰排出，下沉的矸石通過底部的矸石刮板排出。

1.2 重介淺槽加重介旋流器選煤工藝

在煤炭行業中，煤炭的質量關系著煤炭事業的前途與發展，因此重介淺槽加重介旋流器選煤工藝應運而生。重介旋流器就是在離心力場中，利用物理學原理來對原料按照密度的不同進行分別選擇。原料在重介旋流器中由徑向力（方向向上的離心力）以及阿基米德力，這兩個力作用來對原料進行選擇。而重介旋流器也不是特別復雜。

F=V（S-P）v?/r

式中：

F——礦物在懸浮液中所受的徑向力，N

V——固體礦物的體積，m?

s——固體礦物的密度，kg/L

P——懸浮液的密度，kg/L

v——旋轉時的切向速度，m/s

r——旋轉半徑，m

根據以上的公式我們可以了解到，原料在重介旋流器中無論是背離圓心運動還是向圓心運動，這些運動最主要的是根據原料和重介旋流器中的懸浮液的密度之差。由s和p的大小來決定：當s>p時，原料會向器壁運動背離圓心；當s

1.3 重介淺槽選煤工藝在國際上的應用

國際上，重介淺槽的選煤工藝比我們國內開發的早，并且設備先進。在國外一般的選煤工藝都是根據最終產品精煤的質量以及對原煤的種類不同來選擇不同的選煤工藝?，F階段來說，外國的一些煤廠一般在選擇選煤工藝的時候都采用重介質分選以及塊煤跳汰。煤泥分選、搖床分選以及細粒煤螺旋分選機也是被煤炭洗選行業所重視的，另外還有就是干燥工藝以及精煤脫水等工藝也得到普遍重視。國外選煤工藝中，主要的脫水工藝主要是采用濃縮沉降、過濾以及采用離心機的方式進行脫水，而相對于塊煤來說，最主要的就是采用圓筒離心篩。上述所說的工藝基本上代表了國外選煤廠的全部的選煤工藝現狀。隨著世界經濟全球化的發展，重介淺槽的選煤工藝也在全球化發展，各個國家的差距都在逐漸減小。

1.4 重介淺槽選煤工藝在國內的應用

在國內，相比于國外的重介淺槽的選煤工藝上存在一定的落后狀態。我國的重介淺槽選煤工藝發展相對來說還處在發展階段，各方面的工藝都有待提高，根據對我國國內最主要的選煤工藝進行統計，在我國一些煤礦的選煤工藝中，跳汰占43%；重介占3.76%；浮選占9.2%；其他占5%。如果按照選煤廠的數量來計算，重介選煤廠占45.2%；跳汰占44%；浮選占13%；其他占53%。重介消耗在未改造的情況下就會大大低于標準耗量，改造篩板的效果也比較明顯。

現階段，我國的選煤工藝中機器設備都存在一定的問題，設備從20世紀50～90年代都有，設備出現年代化現象。在20世紀八九十年代之后，我國的選煤技術得到了巨大發展，但跟國外的選煤技術相比還是存在一定的差距。

2 重介聯合選煤工藝的介質與不同煤種的關系

2.1 重介聯合選煤工藝的介質與煤種、煤粒度的關系

重介選煤中的選煤介質對于原煤的煤種以及粒度有著非常重要的影響。一般情況下，在進行粗顆粒煤分選的過程中所使用的重介質旋流器的直徑相對較小，小直徑的重介質旋流器在同樣的壓力之下可以得到高數值的離心因數。重介旋流器的離心力足夠大就可以得到不同的煤粒度，并且根據不同的煤種來選擇不同的選煤介質，更加高效。

結合有效的研究可以得到，在重介旋流器中，粒度相同的礦物質顆粒放到不同直徑的重介旋流器中，一旦得到足夠強度的離心力，其最后的結果也就是分選的效果也是相同的。離心強度Φ：

Φ=a/g

式中：

a——離心加速度，m/s?

g——重力加速度，m/s?

粗煤泥重介旋流器的離心加速度與入料的切線速度以及重介質旋流器圓柱段的直徑有關，即：

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

式中：

v——粗煤泥重介旋流器內懸浮液的切向速度，m/s

R——粗煤泥重介旋流器的半徑，m

D——粗煤泥重介旋流器的直徑，m

而粗煤泥重介旋流器的切向流速與入料壓力有關，即為：

v=k（2gp）?

式中：

P——粗煤泥重介旋流器懸浮液給入壓力，m水柱

k——流速系數

因此，離心強度Φ：

Φ=4k?p/D

2.2 重介聯合選煤工藝的介質與細顆粒煤的關系

重介聯合選煤工藝在選煤的工作中有著非常重要的意義，并且在細顆粒煤的生產中有著巨大的作用。重介聯合選煤工藝系統中處理細顆粒煤的工藝也是具有一定規模。煤泥重介工藝系統流程具體為：在精煤經過脫介弧形篩之后流入到合格介質桶中，并用渣漿泵打到重介質旋流器當中進行分選，一般采用有壓上料的重介質旋流器。之后分選出兩種產品，并進行介質的回收。

3 煤質對介質系統影響以及磁選機對介質浪費的影響

3.1 煤質對介質系統影響

在生產中，影響介質系統的因素很多，最主要的就是煤礦自身的品質對介質系統的影響。在選煤介質中以磁鐵礦粉最為重要。磁鐵礦粉對介質系統的影響大體可以分為四個方面，包括磁鐵礦的全水分、粒度組成、磁性物含量以及磁性。每個因素對介質系統的影響都不容小覷。第一，磁鐵礦的全水分，介質的水分對介質的浪費有著非常大的影響。介質的水分升高，會促進介質凝結，這樣不僅會造成抱團現象還會造成系統加介困難，在進入到懸浮液之后不利于介質粉分散，這樣會使得懸浮液不穩定；第二，粒度組成方面，磁鐵礦粉的粒度組成也會對介質系統造成一定影響，磁鐵礦粉粒度越細（325目以下顆粒占比多）懸浮液密度越穩定，但是磁鐵礦粉回收率越低，反之磁鐵礦粉粒度越粗（325目以下顆粒占比少）懸浮液密度越不穩定，但是磁鐵礦粉回收率越高，因此在保證正常工作的前提下，盡量選擇更好的粒度組成；第三，磁性物含量，為了充分降低系統介質的消耗，盡量要求磁鐵礦粉中的磁性物含量大于95%；第四，磁鐵礦的磁性問題，磁鐵礦的磁性問題不僅僅會影響到介質的消耗，還會影響到分選的效果，為了充分降低系統介質的消耗，盡量要求磁鐵礦粉中的強磁性物含量大于95%。

3.2 磁選機對介質浪費的影響

現階段，我國重介淺槽中的磁選機的性能對于介質的浪費是有一定影響的，并且磁選機的現實工作狀態對重介質的回收起著尤為重要的作用。在工作的時候，一旦磁選機的工作效率降低，那么介質的損失會升高。在現實生活中，影響磁選機的工作效率的因素有很多，比如懸浮液的液位、礦物質的濃度以及磁偏角等。從經濟角度來看，現在我國的磁選機設備的性價比非常高，只要在設備中的磁選能力強、運行平穩，那么磁選機的工作效率會接近100%。但是日常工作狀態中，因為工作人員的管理不善以及監管、維護不及時，會直接造成磁選機的效率低下，對介質造成浪費。

4 結語

在我國，隨著社會經濟的不斷發展，各行各業對煤炭的需求量也在不斷增多，煤炭行業也隨之蓬勃發展。隨著時間的推移，優質煤炭逐漸變少。同時隨著煤炭的大規模開發以及大型機械采煤技術的廣泛應用，我國開采出來的煤炭質量呈現出下降勢頭，煤炭質量變差。煤炭洗選將由部分入洗逐步向全部入洗轉變，在煤炭全部入洗的工藝流程中重介聯合選煤工藝將是重要的發展方向。重介聯合選煤工藝的發展將會帶動我國經濟的進一步發展。在重介聯合選煤工藝中介耗高低是重介選煤廠衡量全廠生產工藝水平和管理水平的重要技術經濟指標，介質消耗過大，不但造成介質的損失，污染產品，降低產品質量，造成經濟損失，而且還會影響重介系統生產的正常、穩定。它反映了選煤廠的管理水平，必須足夠重視。

參考文獻

[1] 樊盼盼，孔令帥，彭海濤，樊民強.置于錐部的軸向電磁場對重介旋流器分選效果的影響[J].煤炭學報，2015，（7）.

[2] 柴兆赟，張洋.磁場作用下重介質旋流器懸浮液密度調控研究[J].潔凈煤技術，2015，（3）.

作者簡介：高旺（1981-），男，中國神華股份有限公司哈爾烏素露天煤礦選煤廠工程師，研究方向：洗選工藝優化與選煤設備管理。

（責任編輯：秦遜玉）