干擾床分選機選煤的應用

郭春華

山東兗礦集團南屯煤礦選煤廠，山東鄒城 273515

1 選煤技術的應用情況

目前，我國廣泛應用的選煤工藝主要有基于密度差異的跳汰、重介和螺旋分選及基于表面物理化學性質差異的浮選等。主要的選煤方法有以下幾種：跳汰選煤，在我國得到了廣泛的應用， 其適宜于處理易選和較易選煤。重介選(尤其在離心力場中實現分選的大直徑旋流器分選法) 是當前最先進的選煤方法， 適宜處理難選和極難選煤。經過多年的選煤生產實踐經驗表明：無論是跳汰選還是重介選，對細粒煤的分選效果都較差。分選效果往往隨著粒度的減小而變差，尤其是對1.5～0.3粒級粗煤泥的分選往往難以取得理想的效果。目前，國外大多數采用的螺旋分選機因能分選1mm～0.15mm 的粗煤泥而在國外得到廣泛應用。它的選煤工藝具有投資少、運行費用低、操作簡單，缺點是分選精度低、設備難以大型化及分選密度高。因此，螺旋分選機只適合于分選可選性較易的動力煤，要在低密度下分選煉焦煤很困難，螺旋分選機在我國未獲得廣泛應用。通過分析以下特點：表面物理化學性質差異的浮游選煤是回收煤泥的主要技術，其有效分選粒度約在0.3mm～0.05mm 之間，大于0.3mm 的粗煤泥在浮選過程中，極易損失到尾礦中。因此，大于1mm 的粗顆粒可用重力分選方法進行有效分選，小于0.3mm以下的細煤泥可用浮選。然而對1mm～0.3mm粗煤泥的分選還沒有有效的分選技術及設備。一定程度上造成資源浪費和企業經濟效益降低。而煤泥分選是選煤生產的重要環節，其分選效果的好壞直接影響煤泥產品的產率和質量。因此，尋求粗煤泥的有效分選技術和設備就變得具有重要的現實意義。

干擾床分選機作為一種經濟、實用的分選設備，洋為中用，有力推動了選煤工藝向更高層次發展。

2 干擾床分選機的使用原理和功能

干擾床分選機，即TBS（teeter bed separator），有的稱搖擺流化床分離器，主要用于粗煤泥分選。實踐證明，用TBS分選粗粒級煤泥能取得較好的分選效果。干擾床分選機于20世紀80年代開始進入選煤領域。

干擾床分選機原理。干擾床分選機原理顆粒的密度、粒度不同，在同一流體中的沉降速度也不同。高密度粗粒具有較大的沉降速度，低密度細粒的沉降速度則較小。如果提供一個上升流體速度，使其介于低密度細粒的沉降速度和高密度粗粒的沉降速度之間，則高密度粗粒將在該上升流體中沉降，而低密度細粒將上浮，從而實現多組分粒群按密度和粒度實行分離。進而，如果粒群的粒度相等或在很窄的粒級范圍內，則顆粒的沉降速度取決于顆粒的密度， 不同密度的顆粒在一定上升水速作用下將按密度進行分選，下降的物料與上升水流相遇形成干擾層或稱沸騰床層。入料中的顆粒在分選機中作干擾沉降運動，由于顆粒之間密度不同，使干擾沉降速度存在差異，從而為分選提供了依據。這就是干擾床分選的分選原理。

干擾床分選機影響分選的主要因素：1）物理特征，如粒度、密度、形狀等；2） 流體的性質，如流體的粘度、密度及其流動速度等；3） 一些操作因素，如加料方法、水流的產生途徑、尾礦的排料方法等。

干擾床分選機分選效率特點：1）結構簡單，不需要復雜的入料分配系統；2）護工作量少，費用低；3）分選密度可控、可調，可根據物料的粒度和密度設計所需要的粒度或密度級，最低可達1.45g/cm；4）備占地面積小，單位面積處理能力大；5）沒有入料分配的問題。

干擾床分選機在選煤系統的應用某礦選煤廠原設計能力180萬t，現生產能力為400萬t的，采用單一跳汰工藝。原有的煤泥回收系統單一，為濃縮池—旋流器—高頻篩—離心機。由于近幾年井下九采煤開采，煤質結果如表1。

表1

從表1可以看出煤泥含量高達20.94%。靠原有的煤泥回收系統已經不能將煤泥灰分控制在9.00%以下，無法參入精煤（精煤灰分區間為8.00%～9.00%），導致精煤回收率不足40%，嚴重制約礦井經濟效益的增長。如何對這些煤泥進行分選回收，是提高精煤產率，降低洗水濃度和礦井經濟效益提高的關鍵。3年前該礦選煤廠對煤泥水系統進行了技術改造，技改的關鍵就是加入了TBS對煤泥進行分選。我們對TBS的底流和溢流進行采樣化驗，根據分選效果調整TBS各參數，經過多次試驗，最終確定了TBS干擾水壓力100kPa，入料粒度1mm～0.25mm，小時處理量110t的運行參數。能夠取得的效果是底流灰分25%～30%，溢流灰分10%～11%，再經過旋流器和高頻篩的分選，煤泥灰分在8.00%左右，完全可以摻入精煤中，實現了技改設定目標。

經過查閱大量的資料和調查研究發現，干擾床分選機用于細粒煤分選和回收在國外已經相當普遍，并且取得了很好的效果。但是國內對此的研究還不是很多，在煤礦生產選煤廠的使用幾乎是空白，要進一步提高煤炭生產質量，洗選加工出精煤要在研究開發、并逐步完善干擾床分選細粒煤技術，為煤礦細粒煤和粗煤泥的分選開辟一條新的途徑。