操作參數對煤的振動逆流干法分選效果的影響＊

鄧 鋒

（1.畢節學院化學與化學工程學院，貴州省畢節市，551700；2.貴州省煤基新材料工程中心，貴州省畢節市，551700；3.貴州省應用化學特色重點實驗室，貴州省畢節市，551700）

操作參數對煤的振動逆流干法分選效果的影響＊

鄧 鋒1，2，3

（1.畢節學院化學與化學工程學院，貴州省畢節市，551700；2.貴州省煤基新材料工程中心，貴州省畢節市，551700；3.貴州省應用化學特色重點實驗室，貴州省畢節市，551700）

介紹了振動逆流干法選煤技術的工作原理及試驗系統，應用振動逆流干法分選機進行了煤的分選試驗研究，分析討論了分選床傾角參數、氣流參數、激振參數、處理量參數4個主要操作參數對分選效果的影響，為該技術的進一步優化奠定基礎。

振動逆流 干法選煤 操作參數

選煤是合理利用煤炭資源、保護環境最經濟有效的技術，是國際上公認的實現煤炭高效、潔凈利用的首選方案。在北方干旱或高寒區我國占保有儲存量2／3的煤炭資源，且有不少年輕變質煤及易泥化煤很難用濕法分選，因此對高效干法選煤技術的研究符合國情，具有一定的應用價值。振動逆流干法選煤技術是由中國礦業大學自主研發的新型技術，目前已進行了大量有益的探索。

1 技術原理及特點

1.1 主設備結構

振動逆流干法選煤機主要由分選床面、2個布風室、引風管、入料口和精尾煤排出口組成，其結構如圖1所示。布風室向分選床供風，可根據需要調節不同分選區域的風力布置。引風管與濾筒除塵器連接，空氣除塵后一部分參與氣路循環，另一部分排到大氣中。通過排氣作用形成入料負壓，保障操作車間的空氣質量。

圖1 振動逆流干法選煤機結構圖

1.2 分選原理

可將振動逆流干法選煤機的分選過程大致分為精選段、聚集段和掃選段。振動逆流干法選煤機分選原理見圖2。

圖2 振動逆流干法選煤機分選原理示意圖

由圖2可見，精選段即分選床面的等寬部分，物料在氣流、氣孔突起和篩面激振力的作用下完成按密度分離，排出精煤。聚集段為床面的收縮部分，這樣的結構有利于將已分離的、相對量較少的重物料與部分輕物料的混合物布滿篩面，以保證篩面上氣流分布的均勻。掃選段即篩面末端的等寬部分，也是尾煤出口，設置倒吹氣孔防止輕物料隨尾煤排出。

1.3 試驗系統

試驗系統見圖3，主要由供風、分選、除塵和控制機構成，設備的組裝容易實現，工作流程簡單緊湊，試驗過程的可實時調控性也較強。

圖3 試驗系統圖

2 試驗樣品

煤樣取自澳大利亞某火電廠磨機，其粒度組成如表1所示，可以看出該煤樣大于13 mm粒級的含量很低，不便于采樣分析，本文只分析討論13～0 mm粒級的分選情況。

煤樣13～0 mm粒級入選煤的可選性曲線，見圖4?？傮w看來，該煤樣隨著密度的增大，矸石含量也增加，既難以從中選出低灰分精煤，也難以從中選出高灰分矸石，屬于難選煤。

表1 煤樣的粒度組成

圖4 入選煤樣13～0 mm粒級可選性曲線圖

3 試驗結果與討論

3.1 評價指標

振動逆流干法分選主要是靠自身重力和上升空氣介質的阻力來實現輕重顆粒的分離，因此屬于重力選礦的范疇。根據我國1999年出版的 《選煤標準使用手冊》中關于煤用重選設備工藝性能評定方法的標準：評定用于煤炭的空氣介質重力分選設備的工藝性能，采用可能偏差、數量效率和總錯配物含量3種指標。本文采用國內外最常用的可能偏差和數量效率來評價試驗結果。

（1）可能偏差E：

式中：δ75——重產品分配曲線上分配率為75%相對應的密度；

δ25——重產品分配曲線上分配率為25%相對應的密度。

（2）數量效率ηi：

式中：γi——精煤的實際產率；

γ0——精煤的理論產率。

3.2 分選床面傾角試驗

要求精煤灰分為30%時，在篩板傾角為22°處的精煤灰分和產率分別為29.54%和41.46%，數量效率為64.49%。煤樣此時的可選性為難選，分選機對其也有一定的分選效果。由表2可以看出，隨著分選床面傾角的增加，精煤的產率和灰分都呈現上升趨勢，而數量效率都是先增后降，有分界點出現。在實際生產中，可以根據對產品質量的要求，通過調節分選床面的傾角來實現精煤灰分、產率與數量效率的最佳技術經濟匹配。

表2 分選床面傾角試驗結果

3.3 激振試驗

振動逆流干法分選機的激振參數包括激振力和激振頻率，激振對象是分選床面，高頻率低振幅的振動不僅能協同氣流對物料進行流化分散，減少鼓風的動力消耗，對分層后的下層物料受力上行更是至關重要，從而也間接的影響了上層物料的相對下滑，激振力試驗結果見表3。

表3 激振力試驗結果

由表3可以看出，煤樣的精煤產率、精煤灰分和數量效率都隨著激振力的增大而出現一個最佳效果的臨界范圍，范圍外的分選效果急劇變差，精煤灰分和數量效率的這種大起大落現象尤為明顯，可見激振力對分選效果的影響作用很大。激振力較小時的精煤產率均較高，但是灰分高、數量效率低，說明此時的按密度分層難以進行。綜合分析，在4.2 k N的激振力下煤樣能取得不錯的分選效果。

激振頻率對精煤產率的影響并不明顯，尤其是在較低頻率時幾乎沒有什么影響，頻率過高時精煤產率會有小幅度的降低，激振頻率試驗結果見表4。

表4 激振頻率試驗結果

由表4可見，激振頻率在40 Hz時，精煤灰分和數量效率的值則出現明顯的最佳效果的臨界范圍，臨界范圍外的值起落的幅度很大，分選效果急劇變差。

3.4 氣流試驗

氣流作用是物料在分選床面發生分層的主要的動力源，氣流參數包括鼓風量的大小和風力的床層區域分布。鼓風量試驗結果見表5，布風室風力搭配試驗結果見表6。

表5 鼓風量試驗結果

由表5可以看出，當鼓風量較小時，煤樣出現精煤產率低、數量效率低和分選效果差的情況，可見此時的鼓風量不能支持物料有效地進行流化分層。隨著鼓風量的加大，精煤產率有所升高，精煤灰分逐漸降低，數量效率的值也逐漸升高，分選效果逐漸變好，可見較大鼓風量能有效地將物料進行流化分層，有利于分選。而當鼓風量再進一步加大時，精煤產率值升至一定高度之后便以較大的幅度下降。與此同時，精煤灰分降低到一定值后維持平穩，數量效率呈現大幅下降趨勢，可見過高的鼓風量產生的強大的斜上吹氣流夾帶了大量的精煤從尾煤出口排出，導致了精煤產率的降低，分選效果變差。

表6 布風室風力搭配試驗結果

分析分選機的結構后可知，布風室1靠近精煤排出端，氣流主要覆蓋了篩板的精選段，布風室2靠近尾煤排出端，氣流主要覆蓋了篩板的聚集段和掃選段。在精選段，物料要完成初步分層，且上層物料在下滑的過程中夾雜其中的較大密度的顆粒應不斷進入下層，此時的風力大小應保證上層物料能一直處于流化狀態，從而強化分選。對于聚集段和掃選段，物料群已經聚集了較高密度的顆粒，此時所需的風力應較大以保證氣流反吹掃選的效果，防止尾煤混精。分析可知，風室2的風量應大于風室1。

從表6試驗數據可以看出，在同等配比條件下布風室2的風力大于布風室1時，能取得更佳的分選效果，而風力平均分配時效果為最好的試驗結果與理論分析有所出入，還需進一步驗證和研究。

3.5 處理量試驗

處理量也是振動逆流干法選煤技術的一個重要工藝參數。從理論上來分析：給料過慢，分選機內的物料不能形成有效的分選床層，同時給料壓力小，也不利于推動精煤的排出；給料過快，床層過厚和流化分層困難，會影響分選效率。試驗采用螺旋給料機進行給料，給料的快慢通過變頻器來調節，處理量試驗結果見表7。

表7 處理量試驗結果

由表7可見，隨著給料量的加大，精煤產率的變化呈緩慢上升趨勢，可見給料壓力對精煤的排出具有明顯的推動力。精煤灰分和數量效率都出現了一個最佳分選效果的分界點，分界點或分界點附近的數量效率出現最高峰值，分選效果最好，可見適當的入料壓力和物料床層厚度對分選有利。

3.6 綜合評價

根據產品浮沉實驗的結果，得到分配曲線見圖5。煤樣的實際分選密度為1.63 g／cm3，E 值為0.165。

圖5 分配曲線圖

4 結論

（1）隨著分選床面傾角的增加，精煤的產率和灰分都呈上升趨勢，而數量效率都是先增后降，有分界點出現。

（2）激振力出現最佳效果的臨界值，臨界值外的分選效果急劇變差。激振頻率對精煤產率的影響并不明顯，尤其是在較低頻率時幾乎沒有什么影響，頻率過高時精煤產率會有小幅度的降低，對精煤灰分和數量效率的影響情況與激振力類似，有最佳效果臨界值的出現。

（3）過低的鼓風量不能支持物料有效地進行流化分層，過高的鼓風量會夾帶大量的精煤從尾煤出口排出，分選效果均較差。布風室1的風量大于布風室2時的分選效果較好。

（4）在合適的操作參數條件下，振動逆流干法選煤機的分選效果較好，可能偏差E值為0.165，數量效率可達90%以上。

［1］陳清如，楊玉芬.21世紀高效干法選煤技術的發展［J］.中國礦業大學學報，2001（6）

［2］張軍華，章新喜，蔣善勇，于鳳芹.振動逆流干法分選煤炭的探索 ［J］.中國煤炭，2005（12）

［3］張廈，章新喜.振動逆流干法選煤機的試驗研究［J］.選煤技術，2011 （1）

The affection of operating parameters on vibrating countercurrent dry separation effect

Deng Feng1，2，3
（1.School of Chemistry and Chemical Engineering，Bijie University，Bijie，Guizhou 551700，China；2.Guizhou Coal-based New Materials Engineering Centre，Bijie，Guizhou 551700，China；3.Guizhou Key Laboratory of Applied Chemistry，Bijie，Guizhou 551700，China）

This paper introduces the principle and experimental research system of vibrating countercurrent dry coal preparation technology.Vibrating countercurrent dry separator has been used on coal separation experimental study.The separation bed＇s angle parameters，flow parameter，vibration parameter and processing parameters on separating effect have been analyzed，which would be useful for the future improvement.

vibrating countercurrent，dry coal preparation，operating parameters

TD94

A

畢節學院自然科學基金資助課題：與火電廠制粉系統集成的振動逆流降灰脫粉技術研究（20112008）

鄧鋒 （1986-），男，貴州畢節人，講師，工學碩士，中國礦業大學潔凈能源技術與工程專業畢業，研究方向是煤炭的高效凈化理論與技術。

（責任編輯 王雅琴）