細(xì)粒煤分選技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展方向分析

摘? 要：細(xì)粒煤的分選是我國目前礦物加工技術(shù)領(lǐng)域的重要研究方向，本文闡釋了細(xì)粒煤分選對(duì)于煤炭工業(yè)的重要性，概述了目前用于細(xì)粒煤分選的常用技術(shù)與工藝，并分析了我國細(xì)粒煤分選的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：細(xì)粒煤;分選技術(shù);分選工藝;發(fā)展方向

伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，社會(huì)對(duì)于能源的需求量在不斷增加。近幾年隨著地質(zhì)環(huán)境的不斷變化，選礦工業(yè)處理的原礦呈現(xiàn)“貧、細(xì)、雜的趨勢(shì)”，這也對(duì)選礦技術(shù)提出了新的要求。對(duì)于大多數(shù)選煤廠來說，寬粒級(jí)（0.5mm～13mm）煤炭的分選由于各類選礦工藝的不斷完善和選礦機(jī)械設(shè)備的不斷改進(jìn)，分選精度和效果已經(jīng)得到了明顯的改善。但是不斷增加的原生煤泥和次生煤泥含量成為了選礦廠面臨的主要問題，需要選礦廠進(jìn)行分級(jí)和分選的物料量明顯增加。因此，細(xì)粒煤的有效分選對(duì)于煤炭資源利用以及環(huán)境保護(hù)均有重大意義。

1 常規(guī)的細(xì)粒煤分選技術(shù)

1.1 浮選技術(shù)

由于重選的局限性，細(xì)粒煤的分選不能再依賴密度差異進(jìn)行分選，而是需要通過表面性質(zhì)的差異進(jìn)行分選。依靠物質(zhì)的表面性質(zhì)的差異進(jìn)行的分選，稱之為浮選。在浮選工藝中，主要根據(jù)礦物的親疏水性，通過藥劑和設(shè)備對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。浮選過程中，細(xì)粒煤由于疏水親氣在與氣泡碰撞之后粘附并隨之升浮至泡沫層，成為浮選精礦;而矸石是親水礦物難以隨氣泡升浮，從而在浮選機(jī)底部形成尾礦，實(shí)現(xiàn)細(xì)粒煤的分選。目前的分選方法主要有浮選機(jī)分選和浮選柱（無機(jī)械攪拌式）分選。本文重點(diǎn)介紹浮選柱分選工藝：

根據(jù)氣泡產(chǎn)生以及礦化的方式不同，國內(nèi)外研發(fā)了許多各具特點(diǎn)的柱式浮選設(shè)備。目前我國研制的適合中國煤泥的柱式浮選設(shè)備有：FCMC、FCSMC）。設(shè)備具有以下特點(diǎn)：集浮選與重選于一體，強(qiáng)化分選：浮選段保證選擇性、旋流重選段強(qiáng)化回收。外置型自吸式氣泡發(fā)生器：循環(huán)泵與氣泡發(fā)生器共同完成吸氣和粉碎成泡，并伴有空氣析出微泡的過程;與此同時(shí)，實(shí)現(xiàn)氣液固三相的強(qiáng)烈混合（管流礦化）。國際上短體噴射式浮選柱的代表：Jameson浮選柱也因其高效礦化、靜態(tài)分離;槽體短;氣泡靜態(tài)升浮等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于細(xì)粒煤分選中。此外，國外選煤廠應(yīng)用的浮選柱還有：美國的mtu充填介質(zhì)浮選柱以及加拿大的cfcc浮選柱和khd浮選柱等等。旋流微泡浮選柱的工作示意圖見圖1。

1.2 重介旋流器分選技術(shù)

要實(shí)現(xiàn)細(xì)粒煤在重介旋流器中的高效分選，一方面要適當(dāng)增加旋流器的給料壓力，另一方面要調(diào)整旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。加大旋流器的給料壓力，在提升進(jìn)料速度，增加處理量的同時(shí)，可以強(qiáng)化分選過程中煤顆粒受到的分選力，加速分選過程?？s小旋流器的直徑，可使細(xì)粒物料所受離心力得到顯著提升，強(qiáng)化物料分離效果。此技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，對(duì)于細(xì)粒煤分選，脫除煤炭中的黃鐵礦硫均有明顯效果。

1.3 水力分級(jí)旋流器分選技術(shù)

水力旋流器主要通過以水為介質(zhì)的離心力場(chǎng)對(duì)細(xì)顆粒煤進(jìn)行分選。旋流器形成三維速度力場(chǎng)，在與旋流器外形相似的零速包絡(luò)面兩側(cè)形成的內(nèi)、外旋流作用下實(shí)現(xiàn)細(xì)顆粒物料的分級(jí)。由于離心作用力遠(yuǎn)大于重力，也形成了旋流器分級(jí)效率高，占地面積小，處理量大等優(yōu)點(diǎn);但與重介旋流器類似，該設(shè)備受壓力波動(dòng)、排量口磨損引起的過程波動(dòng)較大，在實(shí)際生產(chǎn)中分選精度較低。

1.4 搖床分選技術(shù)

搖床是通過床面的往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及淺層水流的沖洗作用對(duì)物料進(jìn)行分級(jí)。顆粒受床面差動(dòng)運(yùn)動(dòng)作用產(chǎn)生縱向運(yùn)動(dòng)速度，受橫向水流影響產(chǎn)生分布梯度。低密度粗顆粒運(yùn)動(dòng)偏離程度最大，高密度細(xì)顆粒偏離最小，其他顆粒介于兩者之間，最終導(dǎo)致輕重產(chǎn)物的扇形分布。扇形分帶的寬窄由顆粒間的運(yùn)動(dòng)速度差異決定，分帶越寬，分離精度越高。搖床分選技術(shù)廣泛應(yīng)用于稀有金屬和貴金屬礦石的分選，對(duì)煤的脫硫脫灰也具有良好效果。

1.5 螺旋分選技術(shù)

螺旋分選過程中，顆粒受到重力、慣性離心力、水流動(dòng)力及摩擦力的綜合作用完成分級(jí)。其中水流的動(dòng)壓力促使顆粒進(jìn)行沿槽的縱向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由于不同深度下的水速分布不均，使顆粒按密度分級(jí);在重力、摩擦力的作用下，細(xì)粒物料的密度差異最終體現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不同。

螺旋分選機(jī)能耗低，操作維護(hù)方便，使用壽命長，基本無需檢修等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于鐵礦、錫礦、鎢礦等金屬礦及煤等非金屬礦的分選及脫泥。

2 細(xì)粒煤分選新技術(shù)和設(shè)備

2.1 兩段式水介質(zhì)旋流器

針對(duì)上述水力旋流器分級(jí)范圍寬泛，粒度不集中，難以滿足精細(xì)分級(jí)的問題，發(fā)明了窄粒級(jí)精細(xì)分級(jí)技術(shù)。一次分級(jí)便得到了兩級(jí)底流和兩級(jí)溢流四種窄粒級(jí)產(chǎn)品。其中，一段設(shè)計(jì)成平底結(jié)構(gòu)，壓降低、堵塞率低，為二段分選提供合適的入料壓力、入料粒度和入料密度;二段設(shè)計(jì)錐角大、錐體短，為分選提供平坦和寬闊的空間，利于物料在離心力、流體曳力、向心浮力等作用下按密度分層。

兩段式水介質(zhì)旋流器示意圖見圖2。

2.2 三產(chǎn)品旋流篩

該設(shè)備在原有水力分級(jí)旋流器基礎(chǔ)上加設(shè)一層篩網(wǎng)，分選原理與水力旋流器類似，設(shè)備內(nèi)部在從切線方向給入的物料作用下形成內(nèi)外旋流。極細(xì)粒物料（如高灰細(xì)泥）隨內(nèi)旋流上升進(jìn)入溢流，中間粒級(jí)物料（粒度小于網(wǎng)孔直徑）被向下的外旋流帶至器壁，完成透篩后從旋流器下部排出，粗粒物料隨外旋流向下運(yùn)動(dòng)至旋流器底流口排出（避免底流夾細(xì)）在生產(chǎn)應(yīng)用中，三產(chǎn)品旋流篩能有效提升溢流中細(xì)粒物料含量，在細(xì)粒煤脫泥降灰方面作用顯著。

2.3 重介質(zhì)煤泥分選回收工藝（精磁尾-分級(jí)旋流器-TBS分選-弧形篩-離心機(jī)回收工藝）

隨著重介旋流器直徑的增大，其分選粒度下限相應(yīng)升高，導(dǎo)致粗煤泥灰分偏高。此流程借助TBS實(shí)現(xiàn)粗煤泥（1-0.25mm）的精確分選，入料可來自脫泥重介篩下或者不脫泥重介精磁尾。TBS溢流在較低濃度下經(jīng)弧形篩、煤泥離心機(jī)脫水脫泥效率高，減輕高灰細(xì)泥污染，但仍有一定的局部循環(huán)量。特別適用于處理細(xì)泥含量較高的物料。

3 選煤技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及展望

從上述技術(shù)與設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)與應(yīng)用效果來看，當(dāng)前細(xì)粒煤分選過程中存在的突出問題有二：

（1）細(xì)粒煤分選過程中的細(xì)泥循環(huán)產(chǎn)生的高灰細(xì)泥罩蓋。

（2）細(xì)粒物料的脫水問題。筆者認(rèn)為，解決上述問題應(yīng)從優(yōu)化工藝流程，研發(fā)高效分選設(shè)備兩方面入手。流程優(yōu)化方面，直接浮選，半直接浮選流程在生產(chǎn)應(yīng)用取得了較好的效果，針對(duì)原有的濃縮浮選流程存在的問題，選煤廠正在探索應(yīng)用“底流大排放”和“全底流排放”的運(yùn)行方法。降低工藝流程中的細(xì)泥循環(huán)量，仍然是細(xì)粒煤分選流程要解決的重點(diǎn)問題。

此外，高灰細(xì)泥的處理問題一直是選煤界關(guān)注的熱點(diǎn)，對(duì)于細(xì)粒煤分選設(shè)備的改進(jìn)與研發(fā)也同樣具有指向性。TBS（見圖3）、旋流微泡浮選柱、三產(chǎn)品旋流篩、高效濃縮機(jī)等一系列新型分選設(shè)備正在成為細(xì)粒煤分選過程的重要組成部分。因此，降低高灰細(xì)泥含量對(duì)細(xì)粒物料提質(zhì)降灰，會(huì)是細(xì)粒煤分選設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。

4 結(jié)束語

隨著我國入選原煤質(zhì)量的不斷變化，細(xì)粒煤的高效分選日趨重要，細(xì)粒煤分選技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展對(duì)于我國煤炭的潔凈利用具有重要意義。全面推廣高效的細(xì)粒煤分選技術(shù)與新型分選設(shè)備的聯(lián)合使用的同時(shí)，不斷完善已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的常規(guī)技術(shù)將會(huì)成為選煤工業(yè)未來發(fā)展的主要趨勢(shì)。

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作者簡介：姚蒴，（1999，04-），男，山西省陽泉市，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：礦物加工工程。