细粒煤分选设备现状及发展趋势

细粒煤分选设备现状及发展趋势李维娜（中国矿业大学，化工学院，江苏徐州221116）摘要：本文介绍了细粒煤分选方面的主要设备，并对其发展现状和分选性能进行分析。指出在粗粒级的细粒煤的分选中TBS干扰床和细粒级的细粒煤分选中浮选柱所具有的优势，并介绍这两种设备的历史和未来的发展趋势。关键词：细粒煤分选设备TBS干扰床浮选柱现状和发展0引言细粒煤一般是指粒度小于0.5mm的煤炭。按粒级可以分为粗粒级和细粒级两大类。由于采煤技术发展和设备的机械化程度提高，选煤厂所要处理的原煤中细粒煤含量越来越多。并且有些选煤厂为了得到更多的低灰精煤，把大块物料加之破碎，进一步增加细粒煤的含量。这无疑增加了分选难度，随着入选原煤粒度逐渐变小，一般的分选设备所得到的分选指标越来越差。因此，要研究适应细粒煤的分选设备。近年来，选煤工作者已在细粒煤分选设备方面取得很多科研成果。本文将从粗粒级和细粒级两方面介绍细粒煤的分选设备。1细粒煤分选设备发展现状经过国内外选煤工作者的大量研究，在细粒煤分选领域内已有很多科研成果，研制出很多分选设备。以国内为例，在工业生产中应用较多的细粒煤分选设备有：浮选柱.摇床.煤泥重介质旋流器.水介质旋流器.螺旋分选机.TBS干扰床等。1.1浮选柱浮选柱（机）是细粒煤分选中应用较广泛.效果较好的分选设备。一般处理粒度小于0.5mm,但实际生产中仅能对小于0.3mm的煤炭进行有效分选。但其也有一定缺陷，浮选过程是十分复杂的过程，它所包含的影响因素很多，它们之间相互来联系，相互影响。例如：药剂用量.煤性质.浮选机工作性能都能对浮选过程产出较大影响。只有它们在最佳的工艺条件下，才能获得较好的浮选指标。所以在生产实践中不易控制，浮选指标不稳定。另外，其入选物料的粒级较窄，脱硫效果不明显。还有所用的药剂成本高，易对环境产生污染也是浮选生产急需解决的问题。1.2摇床分选60~80年代，我国成功研制了多层平面摇床.离心摇床等细粒煤脱硫降灰的分选设备，并投入生产实践。在试验中表明，对于中等可浮性的物料还是能起到有效的分选作用。1.3煤泥重介质旋流器煤泥重介质旋流器是根据矿粒在离心密度场运动的斯托克斯下降理论而研制出的分选设备。该设备采用小直径旋流器.如料压力较大和采用较细的磁铁矿作为加重质。该设备适用于高硫煤.氧化煤.难选煤的精选，对于原煤性质变化适应性强。跟据外国文献，这种旋流器的有效分选范围为为粒度在1~0.045mm.为了得到较高分选指标，需要调整悬浮液流变特性来加强矿粒上的离心力和分离速度。这也就是这中旋流器的弊病：不易控制，操作难度大。另外，其配套系统较复杂.特细介质回收较困难和生产成本较高。1.4水介质旋流器水介质旋流器是以水为介质进行分选的设备。煤泥水介质旋流器比一般的旋流器的锥角大.锥体短.溢流管直径大和插入筒体长度深。结构简单.占地面积小.投资少.系统操作维护容易.适合于易选和中等可选煤是它的优点。但其分选精度不如小直径重介旋流器。一般入选粒度较窄，分选后产品下线较高，精矿和尾矿的质量都不好。目前，很少用到这种煤泥分选设备。1.5螺旋分选机在离心力场和重力场下根据物料粒度大小不同，比重不同而在液体中的沉降速度不同的原理研制出的分选设备。具有结构简单，单位处理能力大，投资低，设备易维护等优点。对粒度在2~0.10mm的煤泥和氧化程度和硫分都比较高的易选煤有很好的分选效果。并且降灰.脱硫效果显著。在我国工业生产方面已有较好的应用。但其也有一定弊病：机身太高，需要辅助设备（泵），对入料性质变化适应性不强，分选密度较低时，分选效果不好等。1.6TBS（Teer-bed-Separator）干扰床在国外这种设备用于分选已有几十年了。在最近20年，被用于细粒煤中粗粒级的物料分选。它是利用颗粒在流态床中的干扰沉降原理进行分离。其设备优点：分选密度可控，较窄粒度范围内的物料按密度分选的效率高，工艺系统较简单，单位处理量大。根据生产实践表明，对细粒煤粗粒级物料（粒度在2~0.25mm）有较好的分选效果。上升水流对分选效果有很重要的影响，以前在这方面的自动监控和调节系统不完善，导致未在工业生产中广泛应用。但现已得到解决。虽然它有很多优点，但其也有不足之处：所要求的入料粒度范围太窄，溢流产品灰分太高，需脱泥降灰。2发展历史本文将就粗粒级和细粒级两方面的细粒煤的分选设备进行介绍。对粗粒级细粒煤（特别是在粒度在2~0.25mm）来说，着重介绍TBS(Teer-bed-Separator）干扰床.而对细粒级细粒煤（特别是在粒度小于小于0.3mm）来说，着重介绍浮选柱。从这两种设备的发展历史和今后的趋势进行概括的介绍。2.1浮选柱加拿大人PierreBoutin于1961年发明了浮选柱。它具有占地面积小，投资少，药剂量需求低，生产流程简单等优点。于是在60年代引发了一场使用浮选柱的热潮。但持续时间不长，这股热潮就消退了。原因是它存在一些弊病：1）所采用的气泡发生器容易堵塞。2)浮选柱高度太高，维修操作都不方便。3）在浮选柱的理论的研究上处滞后地位，无法给浮选柱设备的优化提供依据。第一次的消退，并未停止工作者对其的研究。80年代初，工作者对浮选柱的研究已经达到一定深度。他们对浮选柱的结构参数进行了优化，用数学建模的方法为浮选柱的大型化提供依据。1986年2月在美国和1991年6月在加拿大召开的国际浮选柱回会议标志着浮选柱的第二次热潮普卷而来。从此以后，大量的浮选柱设备被研制出来。像美国的MTU充填介质浮选柱，澳大利亚的Jameson浮选柱，中国矿业大学的旋流静态微泡浮选柱和加拿大的CPT浮选柱等。这些浮选柱的结构各有特点，笔者将对这些设备加之介绍。（1）充填介质浮选柱该浮选柱保持传统浮选柱优点的基础上，克服了气泡兼并，液面泛花的缺点。减少了容易堵塞的气泡发生器。它在柱内装填了多层波形介质来增长气泡和矿粒的接触时间，有效地实施了成泡，矿化，分离的过程。但填充材料易堵，造价高等缺点已对其的工业应用造成影响。（2）Jameson浮选柱Jameson浮选柱发明之后，在选煤和选矿厂得到广泛应用。该浮选机的特点是：空气由喷射留造成的负压而吸进去。颗粒与气泡在下导管中矿化，这样柱体就只起分离的作用。柱体的高度就可以降低，工业浮选柱只有2M高。正因为其的下导管有充气与矿化二和一得作用，使得它备受亲睐。近年来在Jameson浮选柱的基础上，又研发出几种浮选柱，如射流式和旋流式浮选柱。但其设备也有缺点：1）在矿浆停留时间短，尾矿需扫选才能达到合格指标。2)分离槽插入太深，给矿波动太大，分选不稳定。3）柱体中形成气弹影响分选。(3)旋流静态微泡浮选柱该浮选柱是由中国矿业大学研制的。主体结构包括分选段，旋流分离段和管浮选。较传统浮选柱来说，增加了一段旋流分离段。旋流段包括在重力场下的重力分选和在离心力场下的旋流浮选。这种高效的矿化方式使浮选粒度大幅下降，提高了浮选速度。其较强的回收能力可能取代扫选，柱浮选中矿的作用。（4）CPT浮选柱由加拿大工艺技术公司研制。主要设计.制造和供应浮选柱特殊浮选设备以及气体喷射分散系统。空气分散系统是它所设计的浮选机的核心部件。共有4个类型。其中最新的是SlamJet和SparJet分散器。其中的QuickLift冲水系统可以方便的对冲洗水进行调节。2.2TBS（Teer-bed-Separator）干扰床TBS(Teer-Bed-Separator)的原型是古老的水力分级设备。因为TBS是在悬浮液床层中利用干扰沉降的原理进行分选的设备，故又称干扰床。这种设备在国外已有几十年的历史，但在最近20年用于细粒煤中粗粒级的物料分选。在1934年研制出第一台TBS。早期的TBS是一种按密度进行分级的设备。在处理砂料中应用广泛。随着科技的发展，TBS现既可以作为分选设备和分级设备。分选密度也在逐渐减小，据国外的科研研究，分选密度已经可以到达1.35。在1964年首次用于煤炭领域的分选。现已有几百台TBS用于煤炭领域，其中一半的TBS被用于处理煤炭。例如：在国内的沈阳煤业集团西马选煤厂和红菱选煤厂，贵州盘南煤炭开发有限公司响水选矿厂，徐州矿务集团张双楼选煤厂，兖矿集团南屯选煤厂和济宁2号井选煤厂等都采用了TBS来取代小直径重介分选机或螺旋分选机。其他的用于砂料方面的分离作业。3发展趋势3.1浮选柱根据以上的介绍可以看出，浮选柱在结构和气泡发生形式有不同的进展，但总体上可以总结为以下几个方面：（1）气泡发生器方面。从20世纪60~70年代的易堵塞的内置式发生器到外置式。发泡形式从漩涡气泡发生器（TurboAir）.文丘里管气泡发生器.在线回合器.高效气动液压型充气器.Flotarie型气泡发生器等。（2）充填介质方面。出现了很多种类的填充介质，提高了矿浆流态的稳定性和分散气泡的均匀性。（3）柱体的高度也随着发展而降低，现在大型的浮选柱也只有10M以下;浮选柱的自动控制程度越来越高。总之，浮选柱在向大型化，自动化，节能化的方向发展。降低柱体的高度，优化气泡发生器和灵敏准确的实时测量也是浮选柱设备发展的不可忽视的问题。3.2TBS（Teer-bed-Separator）干扰床国内外大量实验和工业生产数据表明，在2~0.25mm的粒度内，TBS是一种经济有效地细粒煤的分选设备。虽然表现出怎这么好的分选性能，但其也有待改善的地方。（1）分布器方面。床体结构对流态化有着显著的影响，对精煤的质量和产率也有很大的影响。所以在将来，分布器的结构将不断的而改善。使其在最短时间，高度内到达最稳定的硫化状态。另外，兼有不易堵塞，耐磨损的特点。（2）自动控制和检测系统方面。现在的控制和检测系统不够完善，不易控制，生产指标不稳定。更稳定，更智能，更先进将是未来TBS的发展的方向。4结语在目前原煤中细粒煤的含量增多的情况下，如何充分分选细粒煤，来获得更大的经济效益。将是我国煤炭行业的重要课题。虽然在这方面的研究已有很多进展，并已获得很好的效果。但也有不足之处。这需要选煤工作者更加深入的研究，就细粒煤的不同性质，粒度来选择合适的分选设备和工艺。参考文献1.吴式瑜等,选煤基本知识,北京：煤炭工业出版社.2.周曦,洗选技术.北京：民族音像出版社.3.彭荣任等,重介质旋流器选煤,北京：治金工业出版社,1998.4.戴少康,选煤工艺设计的思路与方法.北京：煤炭工业出版社,2003.5.谢广元,等.选矿学,徐州:中国矿业大学出版社,2001,8(1).6.陈建中,沈丽娟,选矿机械,中国矿业大学化工学院,2011,8.Thesituationanddevelopmenttrendoftheseparationmachinesdealingwiththefinecoalliweina(Chinauniversityofminingandtechnology,chemicalengineeringinstitute,jiangsuxuzhou221116)Abstract:Introducingmainequipmentsofthefinecoal,andanalysisitsdevelopmentstatusandsortingperformance.Puttingforwardtotheteeter-bed-separtorhascertainadvantagesintheseparationofcoarseslimeandtheflotationcolumnworkwellintheseparationoffineslime,andintroducingthehistoryandthefuturetrendofdevelopmentofthetwomachines.Keywords:finecoal;separationmachines;teeter-bed-separtor;flotationcolumn；thehistoryandthefuturetrend