重介質(zhì)選煤技術(shù)工藝研究

孫廣新

（棗莊礦業(yè)（集團）有限公司田陳煤礦，山東 棗莊 277599）

引言

現(xiàn)階段我國重介質(zhì)選煤技術(shù)已得到了廣泛應用，因其有著分選精度高、處理能力強、工藝操作簡便的優(yōu)點，目前已在選煤工藝中占據(jù)著較高的比重，并且該工藝也是難選煤分選的主導方法。在重介質(zhì)分選技術(shù)不斷革新與優(yōu)化的背景下，其對選煤領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展提供強有力的技術(shù)支持，特別是在節(jié)省運行成本和投資成本、優(yōu)化選煤工藝、減少資源浪費等方面有著明顯優(yōu)勢。

1 重介質(zhì)選煤技術(shù)的分選原理

重介質(zhì)主要分為重液和重懸浮液，其中重液又由有機溶液、無機鹽水溶液組成，而重懸浮液則是水與高密度固體微粒調(diào)配成懸浮狀態(tài)的兩相流體。通常情況下，重液主要適用于實驗室浮沉試驗，究其根本原因在于重液具有成本高、回收難度大、毒性強、具有腐蝕性等特點，而重懸浮液更多的是用于選煤工業(yè)生產(chǎn)[1]。當懸浮液靜止時，顆粒會受到重力G 和浮力G。這兩種作用力，懸浮液中的顆粒會受到以下合力：F=Vδg-Vpg=V（δ-ρ）g。若δ＜ρ,那么顆粒上??；若δ＞ρ，那么顆粒下沉；若δ=ρ，那么顆粒就會懸浮到介質(zhì)液中，并在懸浮液流和刮板的支持下分別將浮物排出，以此完成整個分選作業(yè)。重介質(zhì)分選流程動態(tài)原理圖，如圖1 所示。

圖1 重介質(zhì)分選流程動態(tài)原理圖

2 重介質(zhì)選煤技術(shù)工藝

2.1 選前脫泥與不脫泥工藝的選擇

對于脫泥工藝的選擇，選煤廠需要以煤泥含量和矸石泥化程度為參考依據(jù)，若煤泥含量超過30%即可選擇脫泥工藝。實際上選前脫泥具有分選精度及效率高的優(yōu)點，其介耗也相對較小，有助于緩解后續(xù)浮選及煤泥水系統(tǒng)帶來的壓力，但選前脫泥同樣具有工藝流程復雜的弊端。而不脫泥工藝則有著分選工藝流程簡單、經(jīng)濟成本低的優(yōu)點，但細粒煤的分選精度卻很難控制，并且脫介效果也會受到原生煤泥的影響。結(jié)合當前煤炭開采現(xiàn)狀，若難選煤和細粒煤產(chǎn)量增加，那么煤泥含量就會隨之增加，因此選前脫泥工藝的比例也會不斷增長。

2.2 跳汰粗選—重介質(zhì)旋流器精選工藝

跳汰機在實際使用過程中具有處理量大的優(yōu)勢，借助跳汰機對毛煤進行排矸后，即可利用重介質(zhì)旋流器精選跳汰精煤和中煤，進而得到灰分低的精煤。采用跳汰粗選這種方式可以有效減少原煤含矸量，進一步延長旋流器使用壽命，在節(jié)約分選成本的基礎(chǔ)上提高分選效率，因此使用該工藝時可以選用煤質(zhì)上佳、含矸量大的原煤[2]。

2.3 塊煤重介質(zhì)淺槽—末煤重介質(zhì)旋流器分選工藝

重介質(zhì)淺槽主要用于分選大于13 mm 的塊煤，而重介質(zhì)旋流器則適用于分選粒度為13 mm～1.5 mm的末煤，最后使用TBS 或粗煤泥旋流器分選余下的粗煤泥。這種末煤重介質(zhì)旋流器分選工藝不僅有著較高的分選精度，還能在一定程度上減緩矸石泥化現(xiàn)象，使得后續(xù)煤泥系統(tǒng)的處理量得以顯著下降，但這項工藝卻對脫介環(huán)節(jié)有著較高的要求。

2.4 兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選工藝

兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選工藝主要利用低密度旋流器來分選精煤與重產(chǎn)物，在后續(xù)還能對重產(chǎn)物再次分選，以此生成煤和矸石。該工藝在實際使用過程中對原材料的選擇有著較高的要求，因此在該工藝流程中應盡可能選擇原煤篩選度較高的原料。但該工藝在生產(chǎn)中的操作難度較大，整個生產(chǎn)過程的可操作性也相對較低。

2.5 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選工藝

三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選工藝指借助高密度液體一次性篩選精煤、中煤、矸石，并分別處理這三種煤料。該工藝流程并不過多依賴管道輸送設(shè)備，大幅度減少了煤料輸送成本和多重工藝流程設(shè)備建設(shè)成本，從整體上提升了選煤廠生產(chǎn)效率。三重產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器篩選工藝又包含有壓給料和無壓給料這兩種輸送方式，其中無壓給料并不需要借助抗壓設(shè)備維持產(chǎn)品內(nèi)部壓強的穩(wěn)定性，這也在一定程度上節(jié)約了生產(chǎn)成本，在實際應用過程中體現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢。與此同時，盡管三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選工藝在選煤廠中已成為一項重要的重介質(zhì)選煤工藝，但該工藝流程在實際使用過程中仍需要嚴格把控高密度液體的密度，這也是該工藝流程篩選的重點[3]。

2.6 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分級分選工藝

使用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分級分選工藝時，需要先對原煤進行粗選分級處理，當脫泥步驟完成后，即可將粗粒煤放到直徑相對較大的旋流器中進行分離，并在直徑較小的旋流器中分離篩選細小的煤粒，剩余直接分入浮選系統(tǒng)。這項工藝在實際應用過程中主要通過介質(zhì)回收凈化系統(tǒng)實現(xiàn)原煤的分級入選，而各種大型設(shè)備的使用及其安放位置的合理性，使得脫介及介質(zhì)回收過程得以有效簡化，從整體上降低了重介質(zhì)選煤工藝成本[4]。目前我國大部分選煤廠都積極推廣了這項工藝技術(shù)，尤其是體積相差不大的煤粒更適合使用這項技術(shù)分離。由于該工藝本質(zhì)上具有工藝流程簡單的優(yōu)點，因此可選擇含泥量少、夾矸率低的原煤，重介懸浮液黏度和固相體積濃度，如表1 所示。

表1 重介懸浮液黏度和固相體積濃度

2.7 重介質(zhì)淺槽排矸工藝

重介質(zhì)淺槽排矸工藝能充分發(fā)揮出重介質(zhì)淺槽設(shè)備獨特的優(yōu)勢，因此越來越多選煤廠在選前排矸中使用這項工藝。重介質(zhì)淺槽排矸的處理量每小時最高可達800 t，其排矸效率也能達到99%左右，并且該工藝的入料粒度也相對較寬，整體有著較強的煤種適應性。最后，相比于處理能力相同的其他排矸設(shè)備，重介質(zhì)淺槽設(shè)備還具有體積小、能耗低的優(yōu)點[5]。

3 結(jié)語

近年來我國選煤技術(shù)愈發(fā)趨于成熟，尤其是重介質(zhì)選煤技術(shù)具有高效便捷的優(yōu)勢，在選煤廠中已得到了廣泛應用與普及。重介質(zhì)選煤工藝相比于其他選煤工藝，最明顯的優(yōu)勢在于可自由調(diào)節(jié)重介質(zhì)密度，有助于更好地滿足原煤品質(zhì)或產(chǎn)品要求，并達到自動化控制的目的。選煤廠在改造老舊設(shè)備和工藝時，可以著重選擇以重介質(zhì)旋流器和重介質(zhì)分選槽為主的重介質(zhì)選煤工藝，在節(jié)約改造成本的同時取得理想的改造結(jié)果。