液固流化床粗煤泥分选机TBS选煤中的应用

西安科技大学选矿学论文液固流化床粗煤泥分选机TBS选煤中的应用化学与化工学院矿物加工工程103班1115030304牟皎2014年1月2日星期四选矿学论文1/8液固流化床粗煤泥分选机TBS选煤中的应用牟皎(西安科技大学化学与化工学院，陕西西安710001)摘要：本文主要介绍了TBS的分选原理，分选过程，影响因素，相对于其他分选设备的优势，以及在张双楼选煤厂、梁北、新柳、城郊等选煤厂的应用以及效果分析。关键词：TBS干扰床螺旋分级机煤泥重介质旋流器中图分类号：TD942文献标识码：AApplicationofliquidsolidfluidizedbedseparatorofcoarseslimeseparationinTBSMouJiao（Xi'anUniversityofScienceAndTechnologyCollegeofchemistryandchemicalengineering，ShaanxiXi’an710001）Abstract：TBSismainlyintroducedinthispaper,theseparationprincipleoftheseparationprocess,influencingfactors,theadvantagescomparedwithotherseparationequipment;AndinZhangShuangloucoalpreparationplantandtheXieZhuangcoalpreparationplantapplicationandeffectanalysis.KeyWords：TBSInterferencebedSpiralclassifierSlimedensemediumcyclone引言：TBS(teeterbedseparator)即干扰床分选机，也叫CSS粗煤泥分选机，主要用于粗煤泥分选，分选下限可达0.15mm，分选上限至2~3mm。实践证明，用TBS分选粗粒级煤泥能取得较好的分选效果，该机分选密度小于1.50g/cm，产品灰分可降低10%以下。虽然TBS在选煤领域应用时间不长，可是推广应用速度很快，目前新设计或者改造的选煤厂一般都优先考虑TBS干扰床分选机。TBS的成功应用给粗煤泥分选领域带来了一次技术性革命。1.TBS分选机的简介1.1TBS的发展TBS（teeterbedseparator）即干扰床分选机，是由古老的水力分级机发展而来的。由于采用干扰沉降原理，且在分选过程存在悬浮液床层，故称此为干扰床。[1]20世纪80年代开始进入选煤领域，属于英国MEP公司的专利设备，英国、美国、澳大利选矿学论文1/8亚、南非等国都有生产厂家。经过不断完善，目前该设备已发展到第四代。[2]美国和澳大利亚的选煤厂已有使用先例,中国贵州的响水选煤厂、盘南煤炭开发有限责任公司选煤厂,沈阳红菱选煤厂、西马选煤厂,徐州张双楼选煤厂、三河尖选煤厂,河北邢台葛泉矿选煤厂,河南神火煤电公司梁北选煤厂,河南永城煤业集团城郊选煤厂,兖州矿业集团济二矿选煤厂等近年来都已采用,使用效果比较理想。澳大利亚第4代干扰床分选机的应用实践表明,该机分选密度小于1150g/cm2,产品灰分可降至10%以下。干扰床分选机的成功应用给粗煤泥分选领域带来了一次技术性革命,为选煤工艺的发展注入了新鲜血液。1.2工作原理TBS的主体部分是一个圆柱型槽体，底部是一个由扰动板与槽底构成的洗水分配室，扰动板上布满冲孔;洗水按预定的压力给人分配室后，经过扰动板进人干扰床工作室，形成上升水流，扰动板的作用是使水流在工作室内均匀分布;干扰床的上部设有一个人料井，矿浆沿人料井切向进人分选机;在槽体顶部设有溢流槽。[3]TBS是一种利用上升水流在槽体内产生紊流的干扰沉降分选设备。TBS槽内的紊流床层被视为自生介质床层，它可把粒度小于5~物料分为两个粒度级，或利用物料比重的不同来分选物料。【4】1.3分选过程TBS煤泥分选机的有效分选粒度为4～0.125mm，入料浓度为40%～50%，分选的可能偏差Ep为0.12～0.06。[5]TBS干扰床分选机的分选原理如下图[6]由分选机上端给入的矿浆与上升水流相互混合，一定时间后会形成较为稳定的干扰床层，若入料颗粒密度低于床层的平均密度则会浮起，并进入浮物产品流;若入料颗粒密度高于床层的平均密度则因自重透过床层，并由研石排放口进入沉物流，从而使物料实现按密度分选。[7]2.TBS与其他选煤设备的比较2.1螺旋分级机螺旋分选机主要由矿浆分配器、中心柱、螺旋溜槽和产品截取器等组成。[8]工作时，矿浆自螺旋分选机上端给入，沿着螺旋槽向下作回转运动。螺旋槽有一定的横向倾选矿学论文2/8角、纵向倾角和粗糙度，它的断面是具有一定形状的特征曲线。它关系到矿物的有效分选和产品的质量问题。[9]料流在螺旋槽内运动的过程中，沿槽的内侧至外侧流膜厚度逐渐增大，矸石等重矿物颗粒逐渐移入下层，煤等轻矿物浮于料流上层，颗粒群实现分层；[10]由于重产物位于下层，与槽体接触，又受到上层液流的压力，运动阻力加大，与轻产物形成一个速度差，轻产物受螺旋料流的作用向槽的外缘运动，重产物在重力、流体动压力、摩擦力和惯性离心力的作用下向槽的内缘运动，中间密度物料则占据槽的中间带，即轻、重颗粒在横断面上实现了基本按密度分带；在螺旋分选机底部，用产品溜槽分别收集这些物料，从而实现轻、重产物的分离。[11]螺旋分选机的主要缺点是:机身高度大，给料和循环的中矿需要砂泵输送，本身参数不易调节，难于适应给料性质变化，在较低密度分选时分选效果差和对片状矿粒富焦扮果差等。[12]2.2煤泥重介质旋流器重介质旋流器选煤特性显著。其旋流器结构多样化，按其分选产品数分为两产品重介质旋流器、三产品重介质旋流器等;按分选物料的给入方式可分为有压和无压两类。[13]重介质旋流器的圆柱直径是标定旋流器规格和生产能力的主要参数，也是决定其它参数的重要因数。中心溢流管的直径和长度的变化，对质量和产量的影响很大。底流口直径和锥比对分选效率和产品质量影响也较大。锥比的大小与旋流器直径、入选物料性质、介质性质等因素有关。旋流器结构各个参数是相互联系的，又具有其独立性。[14]2.3TBS的优势TBS与上述粗煤泥分选设备的比较与上述粗煤泥分选设备相比,TBS具有以下优点:①分选密度可控、可调,最低可达114kg/L;②有效分选密度范围宽,为114～119kg/L;③自动化程度高,密度设定后,无需人员定岗操作;④不需要复杂的入料分配系统,设备结构简单,维护工作量小;⑤无需重介质和化学药剂,运营成本低。通过对采用螺旋分选机、煤泥重介质旋流器、TBS的三种工艺流程进行详细计算,发现TBS所带来的经济效益非常显著,仅精煤产率就比其它两种工艺高1～2百分点。从长远的角度分析,TBS必将成为选煤厂粗煤泥分选工艺的最佳设备选择。3.TBS在选煤厂的应用3.1TBS在徐州张双楼选煤厂的应用3.1.1简介2008年二厂筹建，设计思路保持原先一厂的联合工艺不变但考虑到当时一厂选用的粗煤泥分选设备价格较高!对煤质变化选矿学论文3/8的适应性较弱!实际运行效果不太理想等因素，在选用何种粗煤泥分选设备上，经过多方的实际考察!结合原煤煤质资料分析，最终确定采用MEP生产的TBS设备。3.1.2TBS的应用效果TBS在张双楼选煤厂应用中的优势：①分选密度可控、可调,最低可达114kg/L;②有效分选密度范围宽,为114～119kg/L;③自动化程度高,密度设定后,无需人员定岗操作;④不需要复杂的入料分配系统,设备结构简单,维护工作量小;⑤无需重介质和化学药剂,运营成本低。[15]张双楼选煤厂采用脱泥有压三产品重介质旋流器+TBS+浮选的联合工艺流程。该方案由于投资费用低、精煤回收率高、运营成本低等优点，给张双楼选煤厂带来了很大的利润。3.2TBS干扰床分选机在梁北选煤厂的应用改善了重介质旋流器和浮选床的分选效果，整个生产系统的精煤产率比使用TBS前提高约4~5%。介质消耗由原来的3.6kg/t原煤下降至2.1kg/t原煤，节约1.5kg/t原煤。0.50~0.20mm粗粒级煤泥采用TBS分选，避免了大直径旋流器分选细颗粒煤效果差的弱点又充分发挥了浮选床分选细煤泥的优势最大限度地减少了重介质系统和浮选系统的入料量，同时提高了脱介设备的处理能力和脱介效果。[16]3.3TBS分选机新柳选煤厂的应用效果降低脱泥筛、脱介筛载重负荷，提高精煤脱介弧形筛使用寿命；减少块煤系统的煤泥含量，使三产品旋流器泵的压力减小，管道磨损降低；没有动力消耗，设备管道维护费用低；TBS分选机分选效果见表1，由表1可以看出，TBS分选后尾煤灰分达到60%以上，精煤回收效果良好。分选效果稳定，精煤产品质量稳定。[17]3.4TBS在城郊选煤厂的应用精煤产率明显提高，经济效益显著。2009年比2008年精煤产率提高4.24%,5~8月比1~4月精煤产量提高21.2万t，经济效益7844万元；应用TBS干扰床分选机后，选煤重介质消耗从2008年的2.27kg/t下降到2009年的1.32kg/t，下降了1kg左右，现在生产能力为500万t/a，重介质价格按1200元/t计算，每年节约重介质成选矿学论文4/8本676万元；浮选油节约108.9万元；使用TBS后，洗煤系统小时处理量由680t提高到760t，全年节省开机时间774h。[18]4.TBS的影响因4.1颗粒性质颗粒特性包括密度、粒度、形状等。矿物在粒度、密度、形状上的差异,使它们在重选过程中表现出不同的沉降速度及方向。矿物的颗粒和密度越大,则沉降末速也越大。通过对物料密度组成的分析,可知物料分选的难易程度,从而评定干扰床分选机的分选效果。干扰床分选机对粒度范围等有一定的要求,一般处理0125～3mm的粗煤泥。入料粒度范围如果过大,易出现错配问题,即高密度细颗粒在上升水流作用下易进入溢流污染精煤,而低密度粗颗粒则极易沉到重产物中造成精煤的损失导致分选效果变差。刘文礼等人在对粒度为116～0128mm粗煤泥的宽级别试验时就发现相对于窄级别的粗煤泥其分选效果急剧变差,可能偏差达到0115以上。颗粒形状对分选过程也产生一定的影响。在计算沉降末速时一般采用球体形状公式计算,并用形状系数加以修正。4.2流体性质流体性质(流体粘度、密度及其流动速度等)影响流化质量。一般来说,流化介质的密度和粘度越大,颗粒所受到的浮力和阻力就越大,则沉降速度相对变小。重力分选中介质流的主要形式为上升流、下降流、斜面流等。跳汰机采用了间断水流和上升流实现物料的分层与搬运,而TBS则应用连续上升水流实现了粗煤泥的有效分选。上升水流流速是影响TBS干扰床分选机分选效果的重要因素。上升水流速度是随床型、颗粒特性等来决定。只有选择恰当的水流速度,才能为按密度分层创造有利条件,若水流速度过大,细而轻的物料来不及分选就进入溢流;反之,粗颗粒同样来不及分选就集于槽底通过塞阀排出。4.3其他因素另外细泥含量、设备的处理能力等也会影响到TBS的分选效果。5.结论TBS对重介粗煤泥回收实用性强，对煤质变化的适应性强，分选效果比预期效果更好，不仅提高了精煤产率，而且自动化程度高，故障率低，便于操作。而且该设备不仅具有处理量大,单机自动化,不用药剂，生产成本低等优点,且不用药剂，生产成本低，运行过程无须专人看守，且维护保养简单方便。在粗煤泥分选中具有广阔的应用前景。参考文献选矿学论文5/8[1]梁娜．TBS（干扰床分选机）在粗煤泥分选中的应用和发展，新疆煤炭设计研究院有限责任公司．[2]刘春生，鞠广生．TBS一3.6型粗煤泥分选机的研究及其应用，2012年全国选煤学术交流会论文集，2012：99—101．[3]王勇，朱爱敏，孙建利．TBS分选机在张小楼井选煤厂的应用，2012（3）：31—34．[4]张汉峰，余振华，石绍辉，李鹏举．TBS干扰床分选机在选煤厂的应用，山东煤炭科技，2009（2）：16—17．[5]梁娜．TBS（干扰床分选机）在粗煤泥分选中的应用和发展，新疆煤炭设计研究院有限责任公