重介質選煤工藝應用及其發展探究

兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦選煤中心 山東 菏澤 274705

1 引言

煤炭是世界上儲量最多、分布最廣的不可再生的自然能源，同時煤炭也是最廉價的自然能源之一。在現已經匯總的資源中，煤炭的儲量在世界能源總儲量中占90%左右。隨著技術發展的逐漸完善，我國煤炭查明資源儲量一直保持穩定增長的狀態，并且煤炭資源的儲量是非常的豐富的。我國煤炭資源不僅儲量豐富，而且種類也比較的齊全，煤炭資源的分布也比較的廣泛，在全國32個省(市、區)中除了上海市外，都多多少少的有些煤炭資源，但是區域的分布并不是很均勻，按照我國板塊來看的話，整體上呈西部多東部少，北邊富足，南部匱乏。內蒙古、山西、新疆、貴州、陜西這六個省份的煤炭資源是我國已查明煤炭資源量最多的省份。煤炭資源豐富僅僅代表著數量上較多并不足以說明煤炭資源的質量也較高，我國經濟迅速的發展對煤炭的需求量也越來越大，煤炭高強度的開采不僅會使煤炭數量的減少，也會使得高質量煤炭的減少。因此我們需要在毛煤中通過分選從而來得到質量較為高的優質煤，傳統的跳汰等工藝已經很難保證分選出來的煤炭的質量，并且其效率也沒有那么高。隨著近年來我國重介質選煤的工藝發展迅速，已經漸漸的淘汰了傳統選煤工藝。重介質選煤技術不僅在國內開始運用廣泛，在國外也運用的非常多，較大的區別在于國外的著重點在重介質分選機與重介質旋流器兩個產品上的開發與研究，而我國更為看重的是大直徑無壓三產品重介質旋流器的研發與應用。接下來我們先來討論重介質選煤工藝常用的一些設備。

2 重介質分選設備

在我國許多煤場所使用的重介質分選設備大概可以分為兩個大類，第一類是重介質旋流器，第二類是重介質分選機。

下面我們從其主要特征入手來分別介紹一下這兩種不同的重介質分選設備。就旋流器而言，該類型的重介質分選設備在其部件組成上來說比較簡單，是一種效率比較高的重介質分選設備。由于重介質旋流器分選設備自身沒有運動組件，因此，在其進行作業的過程當中主要就是通過自身所具有的結構參數和外部的作業參數二者的靈活地相互配合來實現對重介質的高精度分選過程的，這也是重介質旋流器分選設備自己所特有的重要特征。在該種分選設備工作的過程中，懸浮液和多種物料會在形成一定程度的壓力的情況下沿著切線的路徑進入到旋流器的里面，從而形成能夠產生更大力量的漩渦流。漩渦液體流進入到料口以后就會漸漸形成沿著旋流器的內表面慢慢呈現下降趨勢的螺旋流，這個時候，在重介質旋流器分選設備中心軸的附近位置就會產生一種向上運動趨勢的內螺旋流，這種情況下產生的內螺旋流自身帶有一定的負壓力，因此就會產生吸入空氣的狀況，吸入的空氣就會在旋流器的中心軸心位置形成一個明顯的空氣柱。當原煤進入到旋流器以后，密度比較低的精煤就會隨著內旋流上升的溢口并排出分選設備，原煤當中的矸石則會在外螺旋流的帶動下向下運動并且從底部位置排出。在重介質旋流器分選設備進行工作的過程中，當原煤的顆粒密度比懸浮液的顆粒密度大的時候，原煤顆粒所在懸浮液當中的顆粒半徑為r為位置所受到的合力大小為正值，這個時候原煤顆粒就會被懸浮液甩到外螺旋流，與此相反，也是在同樣的機理作用之下，原煤顆粒被甩向內螺旋流。在重介質旋流器分選設備工作過程當中，因為其離心力遠遠大于其重力，因此在很大程度上提高了分選速度和分選效果。

根據所得產品的不同，重介質旋流器分選設備又可以分為可分為兩產品型和三產品型兩種，其中所謂的兩產品是指得到的產品有精煤和矸石兩種類型的產品，三產品是指得到的產品有精煤，中煤，矸石三種類型的產品。兩產品重介質旋流器可分為圓筒型和圓錐型兩種結構，三產品的結構可分為兩圓筒組合型和圓筒圓錐組合型這兩種結構。除了機構上有差異外，一般還分為有壓和無壓兩種給料方式，有壓與無壓的各自優缺點有所不同，有壓的優點為分選下限底處理能力明顯比無壓高，重介質懸浮液的所需循環量小，但會使得設備磨損嚴重。無壓的優點主要體現在在工作過程中可以使得矸石泥化的現象大大減少，使得大多數煤場的生產需求都能滿足，但是工作過程中所產生的功耗較大，精煤產品容易被矸石污染。

市場上目前有兩種類型的相關產品，分別為3GDMC和3NWX這個兩種。無壓三產品重介旋流器分選設備的工作原理同樣是利用了阿基米德原理，分選介質以一定的壓力又給介管切向給入一段旋流器，在入口的位置會產生一定的壓力，在此壓力的作用下旋流器的筒內就會形成具有離心物理現象的力場，同時又會有向上方向運動的外螺旋以及向下方向運動的內螺旋現象產生，在這個時候，所要進行分選的原煤就會從入料管進入到旋流器當中形成內旋流，然后在離心力作用的驅使之下煤粒迅速從旋流器的中心位置到其器壁位置出現分層現象，旋流器中心位置的煤炭顆粒密度是小于分選密度的物料，此物料在旋流的作用驅使下進行溢流口；向旋流器的器壁運動的煤炭顆粒是密度大于分選密度的物料，這一部分物料從進入二段旋流器進行進一步分選，加重煤炭顆粒在旋流器離心力的驅使下運動到給煤礦的位置同時形成濃縮狀況，且伴有分級作用，這樣就提高了二段旋流器中懸浮液的密度，然后再進一步對重物料進行分選，又可得到中間產品和重產品。無壓三產品重介旋流器的技術特點主要體現在分選精度比較高，工藝流程操作簡單，可以通過單一低密度懸浮設備系統一次性選出精煤、中煤和矸石三種合格產品。與傳統工藝相比大大減少了生產環節，原煤采用無壓給料方式，排矸能力強，次生煤泥量和精損失明顯減少，產品結構靈活，質量穩定，精，中，矸的質量都能保證單機處理能力由40t/h到300t/h，可基本滿足大、小型煤廠選型需要。

雖然重介質分選設備分類的種類較多，但是工作情況都是相同的，其缺點是設備造價較為昂貴，維修成本較高，磨損較快。

3 重介質選煤工藝的應用

在我國的煤礦分布地區，由于煤礦的種類和品質的不同，那么我們所采用的選煤工藝也不盡相同，一般會有多種的選煤工藝，我們接下來挑幾種來說一下。第一，選前脫泥與不脫泥的工藝選擇，當原煤料進入到選煤廠的時候，選煤廠會根據煤泥的含量和矸石的泥化程度來判斷是否需要脫泥工藝，當煤泥量大于一定的值時候就得選擇脫泥工藝，一般這個值是大于30%的時候，其優點是分選精度高，效率高，缺點是工藝復雜。不脫泥工藝優點在于分工流程簡單，缺點在于無法控制細粒煤的分選精度。第二、跳汰粗選——重介質旋流器精選工藝，其主要原理是利用跳汰機處理量大的優點，先將原煤通過跳汰機經過排矸后，再通過重介質旋流器對通過跳汰處理后的煤進行精選。這樣做的目的是為了得到灰分較低的精煤。使用跳汰工藝粗選能夠適當降低原煤的含矸量，能夠提高分選效率并減少其相關的成本。因此這個工藝比較適合含矸量較大，煤況質量較好的原煤。第三、重介質淺槽排矸工藝，很多大型煤廠會選擇重介質淺槽排矸工藝是因為重介質淺槽設備有著其特有的優點，最為顯著的便是其處理量大，可達800t/h，排矸率快接近99%，并且對煤種的適應性也很強，設備能耗低，體積小。第四，三產品重介質旋流器分級分選工藝，無壓三產品重介質旋流器分選工藝，再進行該工藝的時候得先對原煤進行篩選分級，這樣做的目的是為了減少末煤含量，篩分完以后對所得到的物料根據顆粒大小進行下一步的分選，對于可選性不同的顆粒所進入的地方也不同，可選性好的大顆粒進入大直徑重介質旋流器進行分選，可選性較差的小顆粒物料則進入小直徑介質旋流器進行份選。

4 重介質選煤工藝的發展趨勢

隨著我國重介質選煤工藝的不斷應用與發展，其在煤炭行業的推行力度也會越來越大，所以重介質選煤工藝的發展前景還是很光明的，隨著我國對環保的逐漸加強，越來越多的煤廠會進行相關的整合，小型煤廠會越來越少，逐步的形成大型煤廠，所以想發展成為大型煤廠前提就得有大型設備，所以未來設備的大型化是一個趨勢。現在選煤的工藝程序還是較為繁雜，未來發展肯定會去其糟粕，取其精華，選煤工藝設計也會越來越簡單。當然，選煤工藝、設備的自動化、智能化也會是逐步發展的一個趨勢，科技的進步以及自動化的發展為各行各業提供了技術支持，選煤工藝上的全自動化的發展趨勢也是不可避免的。

5 結語

因為煤炭是不可再生資源，煤炭的儲量是一定，隨著人類開采力度的逐漸增加，優質煤的可采量會越來越少，因此怎么在原煤中快速高效的篩選出質量較高的煤是以后的一個方向，因為本人學識有限，僅以此文發表一些個人見解，有不足之處還望見諒。