原煤可选性曲线及绘制方法

原煤可选性曲线及绘制方法原煤的可选性重力选煤是按照煤和矸石的密度差异进行分选的的一种选煤方法。众所周知，矿物颗粒的密度、粒度及形状，是与重选过程有关的三个基本物理性质。因性质不同的矿物颗粒，其密度、粒度及形状存在着差异，才仗得它们在分选过程中，表现出不同的运动速度及方向。重选过程主要是按密度来分选矿粒的、粒度及形状对重选过程也产生一定的影响。重力选煤主要包括重介选、跳汰、摇床、重介旋流器等。在我国采用重力分选方法的占70%以上。因此，了解和掌握重选作业的效果评定和预测工作非常重要。原煤的可选性对于由密度各异的颗粒所构成的粒群(物料)，可借助试验的方法，将它按不同的密度范围分成若干密度级别的物料，再经称量与化验，得出各密度级物料的数量与质量，这就是该物料的密度组成。密度组成体现了物料(粒群)中不同密度级物料的质量分布。了解了物料的密度组成，就可知物料按密度差别进行重选时的难易程度，从而为确定分选方法、制定分选工艺流程及选择分选设备提供了重要的依据。测定物料的密度组成，是指将有代表性的试样，区分成密度范围不同的成分，计算各密度级物料所占重量百分比(称为产率)，再按工业要求进行各密度级物料的化学分析或矿物分析(如分析灰分、硫分等)。这就可以确定物料中各成分的质与量的关系。若把试样先进行按粒度分级，算出各粒级物占原料的百分比，然后再对各粒级物料进行密度组成的测定，这样所获得的资料就更全面地反映物料的特性。煤的密度组成是评定煤的可选性的主要依据浮沉试验煤炭密度组成的测定，主要是测定选前原煤的密度组成，目的是通过浮沉试验考察不同密度成分在原煤中的数量和质量，从而来研究原煤的性质。对于选后产品，也应测定其密度组成，为分析分选过程进行的优劣，提供必要的资料。煤炭浮沉试验按煤样粒度分为两种：大浮沉：粒度大于0.5mm煤样的浮沉试验；小浮沉：粒度小于0.5mm的煤泥的浮沉试验。两者区别在于配制重液所用药剂不同，以及操作过程有别。浮沉试验为使浮沉试验尽量准确、一般情况下部是用筛分分析所得到的窄粒级的煤进行浮沉（筛分浮沉）。只有特定的情况下，才进行不分级煤的浮沉试验（全级浮沉）。浮沉试验煤样的重量。可以根据试验目的的不向而有所变化。但它与第一粒度级别的大小有关，根据国家标准，不同粒度级别所用煤样的最小重量，应符合规定。煤样粒级/mm100100~5050~2525~13煤样最小重量/kg1501003015煤样粒级/mm13~66~33~0.50.5煤样最小重量/kg7.5421浮沉试验大浮沉试验是用氯化锌(ZnCl2)和水配制的重溶液作为分离介质。根据阿基米得原理，密度小于重液密度的煤必定浮在液面上，捞出称之为浮物；密度大于重液密度的煤必定沉到重液底部；而密度刚好等于重液密度的煤，则在重液中悬浮。将沉到底部和悬浮其中的取出称之为沉物。根据国家标难规定，煤样可按下列密度分成不同密度级：1.30、1.40、1.50、1.60、1.70、1.80、2.00g/cm3。必要时可增加1.25、1.35、1.45、1.55、1.90、2.10g/cm3等密度。当小于1.30g/cm3密度级的产率大于20％时，必须增加1．25g/cm3密度。无烟煤可依具体情况适当减少或增加某些密度。浮沉试验用氯化锌(ZnCl2)和水配制重液时，各种不同密度重液的配比，见下表。重溶液密度g/cm31.301.401.501.60氯化锌含量%31394652重溶液密度g/cm31.701.801.902.00氯化锌含量%58636873配制不同密度的溶液，对不同的煤样进行浮沉试验。浮沉试验的操作程序如下：①按规定或试验的需要，首先配制好不同密度的重液，分别装入各个容器中去，并用密度计检查各重液是否都达到了规定的密度值，密度一定要调整准确。浮沉试验②将干煤样过秤称重后，用清水冲洗一遍，将附着在颗粒表面上的小于0.5mm的煤泥洗去，待沉降下来烘干后计量；脱泥后的煤样，经烘干后放进带有筛网的漏桶中。③把盛有煤样的漏桶浸入到配制好的重液容器中去。如图所示，要从低密度开始，顺序地浸入到重液中去，轻轻地加以搅拌，待全部被重液浸湿以后，稍微静置一些时间，则漏桶中的煤样，将以重液的密度为界分成两部分，小于该密度的浮在上面，大于该密度的将沉至漏桶底部，部分煤粒的密度恰好等于该重液的密度，在重液中悬浮，既不上浮，也不沉到底部。④待分层完毕后，用漏勺将浮煤捞出，在捞取浮物时，漏勺伸到液面下一定深度(100mm左右)，在此范围内悬浮的颗粒，就作为浮煤的一部分捞起。浮沉试验⑤将沉下的部分(连同未被捞出的悬浮部分)用提起漏桶的办法全部捞起，待重液脱掉之后，再放进密度高一级的重液中进行另一个密度级的浮沉。如此重复，直到进入最后一个最高密度的重液，分出最后的浮物和沉物。这样，就可以把煤样分成n+1个密度级。⑥将n+1个密度级的煤样，用清水洗冲氯化锌后，烘干、称重、计算百分数并化验灰分。⑦检验试验误差。浮沉前煤样重量与浮沉后各密度级产物重量之和的差值，不得超过浮沉前煤样重量的2%、否则应重新试验。浮沉试验前煤样的灰分与试验后各密度级产物灰分的加权平均值的误差，应符合要求。浮沉试验小浮沉试验一般采用四氯化碳、苯及三溴甲烷等有机溶液配制。重液密度g/cm31.31.41.51.61.82.0四氯化碳CCl4/%607481987959苯C6H6/%402619三溴甲烷CHBr3/%22141有机溶液不同密度的配比表（15℃条件下）小浮沉试验与大浮沉试验的试验步骤有区别，其需要借助离心机进行浮沉分离。浮沉试验原煤浮沉试验报告表密度级浮煤累计沉煤累计±0.1含量产率%灰分%产率%灰分%产率%灰分%密度产率%123456789-1.311.114.711.114.710022.31.361.361.3-1.450.259.3261.368.4888.8924.51.460.051.4-1.59.815.4571.169.4438.6444.231.513.421.5-1.63.6225.9274.7810.2428.8454.011.65.431.6-1.83.6239.9278.411.6125.2258.041.73.62+1.821.661.0810022.321.661.08合计10022.3浮沉试验浮沉试验可选性曲线的绘制利用浮沉试验中有限的几个密度级产物量与质的数据，用图示的方法，将其关系曲线化，从而在一定密度范围内物料的量与质的关系。可用原煤浮沉结果绘制出一组曲线，称为可选性曲线。其含义是：按所要求的质量指标，从原料中分选出产品的难易程度。可选性曲线有两种：亨利曲线（H-R曲线）（常用）迈耶尔曲线（M曲线）可选性曲线的绘制一、H-R曲线的绘制原煤可选性曲线是根据前表的数据绘制出来的。H-R曲线是一组曲线，它包括灰分特性曲线(λ曲线)、浮物曲线(β曲线)、沉物曲线(θ曲线)、密度曲线(δ曲线)和密度±0.1曲线(ε曲线)等5条曲线。原煤可选性曲线，按规定一般是绘制在200mm×200mm的坐标纸上。200mm×200mm正方形坐标面积是代表除去小于0.5mm煤粉以后入选粒级的原煤量。可选性曲线的绘制可选性曲线的绘制(1)灰分特性曲线(λ曲线)的绘制灰分特性曲线，也称基元灰分曲线，简称λ曲线，它是可选性五条曲线中最基本的一条曲线。因这条曲线能形象和完整地反映原煤中各成分间的结合特性，所以它最能集中体现原煤的可选性。λ曲线由（2）、(3)两栏绘制。λ曲线可以理解为表示产率与其分界灰分关系的曲线，或者说是小于某一规定密度的累计产率与密度刚好等于该密度时煤的灰分关系曲线。也可以说是小于某一规定灰分物的产率和这个灰分的关系曲线。可选性曲线的绘制(2)密度曲线(δ曲线)的绘制密度曲线，由（4）、(8)两栏绘制。δ曲线是表示煤中浮物（或沉物）累计产率与相应密度关系的曲线。可根据δ曲线求出某一分选密度时，浮煤和沉煤的理论产率。(3)浮物曲线(β曲线)的绘制浮物曲线，由（4）、(5)两栏绘制。β曲线是表示煤中浮物累计产率与其平均灰分关系的曲线。可求出某一既定灰分下的浮煤产率；或是某一既定产率下的浮煤平均灰分。可选性曲线的绘制(4)沉物曲线(θ曲线)的绘制沉物曲线，由（6）、(7)两栏绘制。θ曲线是表示煤中沉物累计产率与其平均灰分关系的曲线。可求出某一既定沉煤产率下的沉煤平均灰分或在某一既定沉煤灰分下的沉煤产率。(5)δ±0.1曲线(ε曲线)的绘制δ±0.1曲线，由（8）、(9)两栏绘制。表示分选密度邻近物的含量与该密度的关系。二、可选性曲线的绘制方法：（1）手工绘图：费时费力，精度低，查阅困难。（2）计算机绘制：省时省力，精度高，查阅简便。绘制方法：选煤工艺计算软件包ExcelAutoCAD其他方法可选性曲线的绘制用Excel绘制可选性曲线用Excel绘制可选性曲线•煤炭可选性曲线的坐标系是一个双X和双Y的系统，若设灰分-浮物累计产率构成一个XY系统，即X1Y1系统；而密度-沉物累计产率构成另一个XY系统，即X2Y2系统。•按照原煤可选性曲线绘图规则，可选性曲线的5条曲线的坐标系统则分别是：1.浮物累计曲线X1Y12.基元灰分曲线X1Y13.沉物累计曲线X1Y24.密度曲线X2Y15.δ±0.1曲线X2Y1用Excel绘制可选性曲线•对于Excel的图表来说，曲线的坐标系不能混用，即或X1Y2或X2Y1系统不能直接用来绘制曲线•根据沉物累计曲线、密度曲线和δ±0.1曲线的纵坐标特征，通过坐标变换，将它们的坐标系分别转化为：•沉物累计曲线X1Y1•密度曲线X2Y2•δ±0.1曲线X2Y2•可选性曲线左纵坐标Y1与右纵坐标Y2间的转换关系为：12100YY可选性曲线的绘制二、可选性曲线的绘制方法：计算机拟合：省时省力，精度高，查阅简便。一般只拟合浮物累计曲线(β曲线)和密度曲线（δ曲线），其它三条曲线可通过这两条曲线计算得出。曲线特点：β曲线：单调下降，有时有拐点。δ曲线：单调增长，两端趋于直线。可选性曲线的绘制根据β曲线和δ曲线的形状，可采用三种模型进行拟合：①反正切模型②双曲正切模型式中，③复合双曲正切模型式中x为浮煤累计灰分或密度，Y为浮煤累计出量；其它均为模型的参数。模型的参数，可以用非线性拟合的方法求得。221100((arctan(()))/())Ytkxctt0100((()))Yacthkxx()()/()uuuuthueeee0100((()))yabxcthkxx可选性曲线的绘制可选性曲线的绘制非线性拟合的目的是求出模型的参数。对同一模型，曲线的差别体现在参数的差别上，拟合的过程就是寻找最优参数的过程。拟合方法：迭代法目标：拟合误差最小可选性曲线的绘制评定拟合效果的标准是拟合误差。拟合误差E的定义：21(())niiiyfxEn--测量点的个数；--密度或浮物累计灰分；--与对应的试验所得的浮物累计产率；--由拟合曲线计算出的浮物累计产率；nixiy()ifxix()fx可选性曲线的绘制可选性曲线的主要用途有三个方面：评定原煤的可选性；利用曲线确定重力选煤过程的理论工艺指标；为计算数量效率和质量效率提供精煤理论产率及精煤理论灰分的数据。可选性曲线的绘制（1）评定原煤的可选性观察与分析灰分特性曲线的形状。λ曲线的形状反映了入选原煤中可燃物与不可燃物的结合特性。观察与分析δ±0.1曲线（ε曲线）的形状δ±0.1含量较低的煤较易选可选性曲线的绘制（1）评定原煤的可选性观察与分析δ±0.1曲线（ε曲线）的形状δ±0.1含量较低的煤较易选。注意：对同一种煤炭，其可选性是变化的。对同一种煤炭，不同粒级的可选性是不同的。可选性曲线的绘制可选性曲线的绘制（2）确定重选的理论分选指标理论产率理论分选密度可选性曲线的绘制（3）计算数量效率和质量效率分选作业的数量效率是指精煤的实际产率与相当于精煤实际灰分时的理论产率的百分比。分选作业的质量效率是指相当于精煤实际产率时的精煤理论灰分与精煤实际灰分的百分比。=100%精煤实际产率数量效率