浅谈选煤方法及选煤设备.pdf

Serial No. 416 February. 2004 矿 业 快 报 EXPRESS INATION OF MINING INDUSTRY 总 第416期 2004年 2 月第 2 期 蔡 荣, 淮南矿业集团潘集第一煤矿煤质科, 助理工程师, 232082 安徽省淮南市潘集区。 浅谈选煤方法及选煤设备 蔡 荣 潘集第一煤矿 摘 要 结合我国和世界上都普遍使用的三种选煤方法, 介绍了选煤方法的分类、 各种选 煤方法机理及常用的选煤设备, 为选取选煤方法提供指导。 关键词 选煤方法; 分类; 选煤机理; 选煤设备 中图分类号 T D91 文献标识码 A 文章编号 1009-5683 2004 02-0007-03 Preliminery Discussion on Coal Dressing s and Coal Dressing Devices Cai Rong Panji NO. 1 Coal Mine Abstract In the light of three coal dressing s generally used at home and abroad, the classification of coal dressing s, mechanisms of various coal dressing s and commonly used coal dressing devices are presented, which gives a reference to selection of coal dressing s. Keywords Coal dressing ; Classification; Coal dressing mechanism; Coal dressing device 随着经济的发展, 人们对能源质量的要求越 来越高, 煤炭作为我国的主要能源, 长期以来由于 只追求暂时的经济效益, 忽视了对环境的影响, 结 果造成了环境的巨大破坏。这些年随着洁净煤技 术的研究, 作为洁净煤技术的源头技术选煤 方法, 取得了很大发展, 发展选煤技术就是要谋求 短期的经济效益和长期的社会效益、 环境效益相 统一。 但如何选择合理的选煤方法, 以及购置配套 的选煤设备需要人们去探讨。 1 选煤方法分类 选煤是通过各种方法把原煤中的矿物质去 除, 并加工成质量均匀、 用途不同的各种品煤煤炭 加工技术。大力发展选煤技术首先要选择合理的 选煤方法, 因为原煤中含有的矿物质及有害成分 随产地及采煤煤层不同而不同, 各地区、 各煤层适 合不同的选煤方法。 按选煤方法的不同, 选煤可以分为物理选煤、 物理化学选煤、 化学选煤及微生物选煤等。 1 物理选煤。 根据物料的某种物理性质 如 粒度、 密度、 形状、 硬度、 颜色、 光泽、 磁性及电性 等 的差别, 采用物理的方法来实现对原煤的加工 处理。 在实际应用中物理选煤主要是指重力选煤, 同时还包括电磁选煤及古老的拣选等。重力选煤 主要有跳汰选煤、 重介质选煤、 空气重介质流化厂 干法选煤、 风力选煤、 斜槽和摇床选煤等。 2 物理化学选煤 浮游选煤 简称浮 选 。 它依据矿物质的物理化学性质的差别进行分 选的方法。 浮选包括泡沫浮选、 浮选柱、 油团浮选、 表层浮选和选择性絮凝等。由于实际上常用的是 泡沫浮选分选细粒的物料, 所以通常所说的浮选 主要是指泡沫浮选。 3 化学选煤。借助化学反应使煤中的有用 成分富集或除去杂质和有害成分的工艺过程。化 学选煤主要有氢氟酸法、 烧熔碱法、 氧化法和溶剂 萃取法等。 4 微生物选煤。它是利用某些自养性和异 养性微生物, 直接或间接地利用其代谢产物从煤 中溶浸硫达到脱硫的目的。在现有阶段有发展前 途的有以下三种 堆积浸滤法、 空气搅拌浸出法和 表面氧化法。 2 主要选煤方法及选煤设备 一般要根据原煤特性、 现有的技术水平、 矿区 7 地理特征等实际情况来选取选煤方法。由于各国 技术能力不同, 选取选煤方法也各有侧重, 表 1 显 示了 1999 年世界上主要产煤国家的选煤方法比 较情况。 表 1 世界主要产煤国家选煤方法比较 选煤方法中国 俄罗斯美国澳大利亚 德国 波兰 英国 跳汰选煤5948. 846. 31669. 9 50.760 重介质2323. 6325722. 9 38.425 浮选149. 94. 4135. 77. 2 摇床及其它417. 717. 3147. 25. 27. 8 合计100100100100100100100 从表 1 中可以看出应用最广的是跳汰选煤、 重介质选煤和浮选选煤三种。 2. 1 跳汰选煤 跳汰是各种密度、 粒度及形状的物料在不断 变化的流体中作用下的运动过程, 是最复杂的重 选分选过程, 迄今为止关于跳汰分层机理的观点 都只能反映跳汰的某个侧面, 不能全面地描述在 跳汰过程中矿粒按密度分层的物理实质。跳汰分 层机理假说可以概括为两种 静力学观点和动力 学观点。 2. 1. 1 静力学观点 静力学假说主要有跳汰能量理论、 跳汰概率 统计模型及跳汰浮选模型三种。 1 能量理论。1947年德国学者迈耶尔首先 提出, 有物理学理论可知 对一个系统来说稳定态 的能量最低, 当系统中各组元之间的约束较弱时, 系统可自发的从非稳态向稳态转移; 当组员之间 的约束较强时, 系统只有在外力作用下才能实现 从非稳态向稳态转移。 对于跳汰层系统, 在未按密 度分层时, 床层的重力势能较高, 在脉动水流的作 用下, 床层的重力势能减少, 直至最低, 最终床层 将按密度分层。能量模型只是对分层前和分层后 的两个状态点的状态进行分析, 不能反映分层的 过程。 2 概率统计模型。1959年维诺格拉道夫等 人根据数理统计规律导出了跳汰的分层公式 Q Q0 1- e K t , 式中 Q 为进入产物的轻物料或重物料量; Q0为 入料中的轻物料或重物料量; t 为分选时间; K 为 与入料性质及水流的脉动特性有关系数。 公式表明, 分选效果与系数 K 有关, 还与时 间 t 有关, 时间越长分选效果越好。 3 跳汰悬浮模型。该模型把床层看作是由 物料和介质组成的准均匀重悬浮体, 轻、 重物料按 准均匀重悬浮体的物理密度进行分层。 2. 1. 2 动力学观点 动力学假说主要有 1867 年奥地利学者雷廷 智提出的床层按自由沉降末速分层假说, 1888 年 美国学者门罗改进了末速分层假说, 提出了干扰 沉降末速分层假说。该假说考虑了矿粒间的相互 作用。19081909 年查兹提出吸附作用分层假 说; 高登等人 1939 年提出的初加速度分层假说。 2. 1. 3 跳汰设备 按压缩空气室和跳汰机的相对位置可以将无 活塞式跳汰机分为两类 筛侧空气室跳汰机和筛 下空气室跳汰机。其中我国常用的是筛侧空气室 跳汰机, 目前我国生产的筛侧跳汰机主要由 LTG 型、 LT W 型、 BM 型和 CTW 型。表 2 是 LT G-15 型的主要技术参数。 表 2 LTG- 15筛侧空气室跳汰机主要技术参数 入料粒度 / mm 处理能力 / th- 1 跳汰室断面积 /m2 筛孔直径/mm 矸石段 中煤段 跳汰频率 / 次min- 1 排矸电机 功率/ kW转速/ rmin- 1 空气压力 / kPa 外形尺寸 / mm 0～50135～19515151241, 46, 55, 61, 682. 2100020～2571058906980 2. 2 重介质选煤 2. 2. 1 重介质选煤机理 重介质选煤是用密度介于煤与矸石之间的重 液和悬浮液作为分选介质的选煤方法。重液由于 价格昂贵, 回收复杂、 困难, 在工业上没有应用, 目 前普遍采用磁铁矿粉与水配制的悬浮液作为选煤 的分选介质。 重介质选煤具有分选效率高、 分选密 度调节范围宽、 适应性强、 分选粒度宽等优点。主 要用于排矸、 分选难选和极难选煤。 重介质分选的机理是依据物理学上的阿基米 德原理, 因此如果颗粒的密度 大于悬浮液密度 , 则颗粒下沉; 小于悬浮液密度 , 则颗粒上浮; 则颗粒处于悬浮状态。 当颗粒在悬浮液中运动时, 颗粒不仅受到浮 力作用外, 还受到悬浮液的阻力作用。 对于最初相 对于悬浮液作加速运动的颗粒, 最终将以一个末 速度在悬浮液中相对于悬浮液静止运动。 一般来说, 重介质选煤是在重介质旋流器中 完成的, 此时, 重力相对惯性离心力可以忽略。在 重介质旋流器重中, 颗粒所受到的离心力为 8 总第 416 期 矿业快报 2004 年 2 月第 2期 f c V 2 T/ r . 悬浮液给颗粒的向心力为 f e V 2 T/ r , 式中 V 为颗粒体积, 其它符号意义同前。 因此当 f c f e, 即 时颗粒将甩向外螺旋 流, 沿斜壁集中于底流排出, 当 时, 颗粒将移 向内螺旋流, 集中在螺旋器的中心有外溢口流出。 2. 2. 2 重介质选煤设备 重介质选煤设备主要有分选大于 6mm 或 13mm 的块煤斜轮重介质分选机和立轮重介质分 选机以及分选末煤的重介质旋流器。其中立轮重 介质分选机的类型较多, 国内外应用也比较广泛。 常用的有德国的太司卡型、 波兰的DISA 型等。 我 国自行设计制造的 JL 型立轮分选机。 重介质旋流器可以分为两类 一类是以荷兰 D. S. M 重介质旋流器为代表的圆锥形重介质旋 流器; 另一类是以美国 D. W. P 为代表的圆筒形 重介质旋流器。表 3 给出我国生产的 D. S. M 重 介质旋流器的技术规格。 表 3 我国圆锥形重介质旋流器的技术规格 直径 /mm 锥角 / 处理量 / th- 1 最大入料粒度 / mm 定压箱高度 / m 入料管直径 / mm 溢流管直径 / mm 低溢口直径 / mm 锥比 安装角度 / 5002040～50335. 5150160～20060～1500. 7～0. 810 6002050～60507. 5150190～220150～1600. 7～0. 810 7002055～65507. 5150225～2351800. 7～0. 810 2. 3 浮选选煤 浮选选煤是利用煤和矿物质的表面物理化学 性质的差别及对水呈现不同湿润性, 分选细粒煤 的选煤方法。 2. 3. 1 浮选机理 煤的表面是非极性的, 矿物质表面主要是极 性的, 因此煤表面显现出极强的疏水性, 而矿物质 表面有极强的亲水性。由于矿浆中煤粒和矿物质 的不同湿润性, 当煤粒和气泡发生碰撞时, 气泡易 于排开其表面薄且容易破裂的水化膜, 使煤粒粘 附到气泡的表面; 而矿物质颗粒表面的水化膜很 难破裂, 气泡很难把其粘附到气泡上, 所以就留在 矿浆中。 为了提高煤可浮性、 扩大煤与矿物质湿润 性的差别、 提高浮选效果, 在浮选过程中一般要加 入一些药剂, 按药剂的作用可分为捕收剂、 起泡剂 和调整剂。 2. 3. 2 浮选设备 浮选机按充气方式可以分为机械搅拌式浮选 机和非机械搅拌式浮选机。我国选煤厂应用最广 泛的是 XJM 型机械搅拌式浮选机。 参 考 文 献 [ 1] 薛维东等 . 选煤设备应用与市场营销[M] . 煤炭工业出版 社. [ 2] 王敦普 . 今年我国选煤科技状况及发展建议[ J] . 选煤技 术, 1997 2 . 收稿日期 2003-10- 16 信息平台 中国煤炭市场容量将长期增加 中国煤炭市场的容量未来会有较长时间的增 加, 将为煤炭行业提供难得的发展机遇。 2003 年, 中国煤炭产量接近 16 亿 t, 创出历 史最高纪录。 但由于电力、 冶金等重点用煤行业的 旺盛需求, 出现了局部性供需偏紧。2004 年, 发 电、 冶金用煤仍将有较大幅度增长, 预计全国煤炭 消费需求将达到 16 亿 t以上。从国际市场看, 2004 年世界经济复苏可能加快, 国际煤炭需求增 加, 煤价呈现上涨趋势。 据预测, 2005 年、 2010 年和 2020 年中国煤炭 消费需求将达16. 5亿 t、 18. 2亿 t 和 21 亿 t左右。 根据现有生产矿井能力和在建规模, 剔除衰老报 废矿井因素的影响, 届时煤炭供应缺口将分别为 1. 2亿 t、 2. 5亿 t和7. 0亿 t左右。 为此, 从现在起到 2020 年需要安排煤矿建设规模8. 8亿 t, 平均每年 需增建设规模约4 900万 t。 如此大的市场需求与建设规模, 不仅会使市 场容量有较长时间的增加, 同时也将为煤炭基本 建设和煤机制造企业提供广阔市场。 9 蔡 荣 浅谈选煤方法及选煤设备 2004 年2 月第2 期