阻尼脈動干擾床分選細(xì)粒煤效果的實(shí)驗(yàn)研究

黃杰 時君 邵長城

對于目前其它選煤設(shè)備對粗煤泥不能有效分選的問題，該文提出了用新型流化床阻尼脈動干擾床分選機(jī)處理窄粒度（0.9～0.45mm）粗煤泥；同時利用阻尼脈動干擾床對粗煤泥進(jìn)行了正交和分選實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明，阻尼脈動干擾床能夠?qū)?.9～0.45mm粗煤泥實(shí)現(xiàn)分選，并有較好的分選效果。

阻尼脈動干擾床；正交試驗(yàn)；可選性；分選評定

隨著機(jī)械化采煤程度的提高，原煤中的細(xì)粒含量越來越多，細(xì)粒煤的分選受到廣泛關(guān)注，細(xì)粒煤中有一部分介于重選和浮選之間的煤粒，利用傳統(tǒng)的寬粒級重選和浮選方法處理都比較困難，而這部分細(xì)粒煤即為通常講的粗煤泥[1]。當(dāng)前我國工業(yè)上應(yīng)用于粗煤泥分選的設(shè)備主要有：小直徑重質(zhì)、水介質(zhì)旋流器、搖床、螺旋分選機(jī)等。這些設(shè)備特點(diǎn)各異，但都有其應(yīng)用的局限性，如：小直徑重介質(zhì)旋流器系統(tǒng)復(fù)雜分選成本較高、水介質(zhì)旋流器分選下限高且分選精度差[2]。干擾床分選技術(shù)是近年來新興的細(xì)粒煤分選技術(shù)，具有設(shè)備占地小、成本較低、處理量大等優(yōu)勢。

通過查閱已有文獻(xiàn)阻尼脈動干擾床對于3～0.25mm粗煤泥的的分選灰分已達(dá)到10%左右，取得了很好的效果，進(jìn)一步探討粒度效應(yīng)對阻尼脈動干擾床的分選狀況對提高經(jīng)濟(jì)效益有著重要的作用，本文通過實(shí)驗(yàn)室研究，對0.9～0.45mm小粒級的粗煤泥進(jìn)行了研究[1]。

1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

中國礦業(yè)大學(xué)李延峰、劉文禮等人對液固流化的研究表明：液固流化分選適合國內(nèi)的煤質(zhì)，分選效果良好[3]。

美國能源部煤炭中心AlledoniaOH選煤廠采用Stokes的CMI型干擾床層分選機(jī)（TBS），分選粒度范圍為2.0～0.25mm，處理量為240t/h。應(yīng)用表明其E值為0.06，分選密度為1.86g/cm3，精煤回收率為86.3%，灰分達(dá)到9.6%[4]。

河南理工大學(xué)惠兵等人針對當(dāng)前傳統(tǒng)干擾床分選機(jī)存在的種種弊端設(shè)計(jì)了一種新型的干擾床分選裝備——阻尼脈動干擾床，對寬粒級粗煤泥分選取得了很好的效果[5]。本文就利用此種新型干擾床——阻尼脈動干擾床對窄粒級粗煤泥進(jìn)行了分選研究。

2.阻尼脈動干擾床分選設(shè)備

阻尼脈動干擾床是在傳統(tǒng)的干擾床中加入了阻尼塊和脈動裝置，主要包括由分選機(jī)主體、脫水室、給排料系統(tǒng)、脈動裝置、供水系統(tǒng)等部分，如圖1：

圖1阻尼脈動干擾床分選設(shè)備圖

3.阻尼脈動干擾床的實(shí)驗(yàn)研究

A.實(shí)驗(yàn)設(shè)備

表1設(shè)備主要參數(shù)表

B.實(shí)驗(yàn)步驟

對0.9～0.45mm粗煤泥進(jìn)行浮沉試驗(yàn)，確定其可選性。根據(jù)可選性資料和假定的精煤灰分確定理論分選密度，進(jìn)而確定出預(yù)測的實(shí)際分選密度；對0.9～0.45mm粗煤泥進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，探討影響因子流量，頻率，振幅之間的影響關(guān)系和主次順序。得出最佳的參數(shù)組合；由正交試驗(yàn)得出的最佳參數(shù)進(jìn)行分選實(shí)驗(yàn)，對得到的精煤和尾煤做浮沉實(shí)驗(yàn)；繪制分配曲線；評定阻尼脈動干擾床對0.9～0.45mm粗煤泥分選效果評定。

C.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

a.原煤浮沉實(shí)驗(yàn)及可選性曲線的繪制

表20.9～0.45mm粗煤泥浮沉報告表

圖20.9-0.45mm粗煤泥可選性曲線

可選性曲線作為原煤性質(zhì)的圖示，是表示了被選原煤的質(zhì)與量的關(guān)系，因此，除用來判斷原煤的可選性，還可解決選煤工藝中的理論工藝指標(biāo)和分選條件的問題。根據(jù)相關(guān)資料本次研究要求精煤產(chǎn)率的灰分為8%，從圖1可選性曲線中得到阻尼脈動干擾床理論分選密度為1.582g/cm3。

b.阻尼脈動干擾床正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)?zāi)康氖翘剿髯枘崦}動干擾床對0.9～0.45mm粗煤泥分選后，確定精煤灰分和產(chǎn)率與上升水流、脈動機(jī)構(gòu)參數(shù)（振幅、頻率）之間的關(guān)系，并得出最佳的參數(shù)組合。其它參數(shù)認(rèn)為基本穩(wěn)定。試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本信息見表3。

表3試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本信息表

注：振幅最小值4.000代表導(dǎo)桿向下調(diào)整4mm，最大值4.000代表導(dǎo)桿向上調(diào)整4mm。

表4正交試驗(yàn)測試結(jié)果

表5正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

有數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論知。極差R的大小反映了各因子對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度。極差R越大，則該因子對實(shí)驗(yàn)的影響越大，結(jié)合表中R值，精煤產(chǎn)率：RA>RC>RB，所以流量是主要影響因子，振幅其次，最后是頻率；精煤灰分：RA>RB>RC。所以流量是主要影響因子，頻率其次，最后是振幅。

上圖是精煤產(chǎn)率和各水平因子的關(guān)系，從圖中可以看出各因子哪個水平的指標(biāo)最高，結(jié)果是流量的選擇：流量（2）。頻率的選擇：頻率（2）。振幅的選擇：振幅（2）。

上圖是精煤灰分和各水平因子的關(guān)系，從圖中可以看出各因子哪各水平的指標(biāo)最高，結(jié)果是流量的選擇：流量（3）。頻率的選擇：頻率（2）.振幅的選擇：振幅（1）。

由以上可知，提高0.9～0.45mm粗煤泥精煤產(chǎn)率的組合為A2B2C2，即：流量3.7，頻率20，振幅0。滿足精煤灰分的組合為A3B2C1，即：流量4.5，頻率20，振幅4。

c.阻尼脈動干擾床的分選效果的評定

通過上述確定的滿足精煤灰分的阻尼脈動干擾床最佳參數(shù)組合流量4.5，頻率20，振幅4，進(jìn)行了阻尼脈動干擾床分選，精煤產(chǎn)率為66.568683%，灰分為7.96841%。尾煤產(chǎn)率為33.431317%，灰分為28.85944%。

表6分配率計(jì)算表

圖30.9～0.45mm粗煤泥分選的分配曲線

分配率為50%處的密度稱為分配曲線的實(shí)際分選密度，分配曲線的統(tǒng)計(jì)意義說明分配率為50%時的密度級別進(jìn)入到輕重兩種產(chǎn)物中去的機(jī)會均等，各為50%，通過上述分配曲線圖2上分配率50%的分選密度（1.578g/cm3），與通過原煤可選性曲線確定的實(shí)際分選密度1.592g/cm3基本相同。

根據(jù)可能偏差公式，Ep=（d75～d25）/2，并結(jié)合分配曲線，得到阻尼脈動干擾床可能偏差為0.113。這一結(jié)果表明，阻尼脈動干擾床分選機(jī)能夠?qū)?.9～0.45mm粗煤泥實(shí)現(xiàn)分選，并且分選效果較好。

4.結(jié)論

通過正交設(shè)計(jì)，得出影響阻尼脈動干擾床分選效果的因子之間的主次順序?yàn)椋壕寒a(chǎn)率的影響順序?yàn)榱髁?振幅>頻率，對精煤灰分的影響順序?yàn)榱髁?頻率>振幅。所以提高精煤產(chǎn)率的最佳組合：流量3.7，頻率20，振幅0，滿足精煤灰分的最佳組合：流量4.5，頻率20，振幅4。

本文要求干擾床分選的精煤灰分為8%，作者利用正交試驗(yàn)得出滿足此灰分的最佳操作參數(shù)（流量4.5，頻率20，振幅4）進(jìn)行了0.9～0.45mm粗煤泥的分選。通過分配曲線，可能偏差進(jìn)行對阻尼脈動干擾床的分選效果進(jìn)行了評價。得出阻尼脈動干擾床對0.9～0.45mm粗煤泥的分選效果良好。優(yōu)化阻尼脈動干擾床的操作制度對粗煤泥分選會取得更好的效果。今后要對阻尼脈動干擾床用于不同粒度范圍，不同種類煤的分選進(jìn)行更深一步研究，以評價其選煤效果。

[1]焦紅光，惠兵等.新型粗煤泥干擾床分選技術(shù)的研究[J].煤炭工程.2009.02

[2]王建軍，焦紅光等.干擾床分選技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].選煤技術(shù).2007.06

[3]李延峰.粗煤泥在液固流化床中的高效分離研究[D].江蘇徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2004

[4]K.P Galvin， S.J.Pratten and S.K.Nico1. Dense Medium Separation Using A Teetered Bed Separator[J]. Minerals Enginering.1999.12（9）

[5]惠兵，杜高仕等.干擾床分選技術(shù)的研究[J].煤炭加工與綜合利用，2005.02