选煤厂煤泥重介质分选工艺分析_韩佳佳.pdf

2 0 2 3年第3期2 0 2 3年3月煤炭洗选过程中会产生大量的煤泥水。若直接将煤泥水排放，则会导致环境污染和煤炭资源浪费。煤泥在许多情况下不能被降解，在风干时会产生大量的粉尘。这些粉尘悬浮于空气中时，空气中的悬浮颗粒物会严重超标。此外，煤炭在氧化时会产生大量的有毒有害物质，这些物质会随着雨水深入到地下，导致地下水污染。出于环保考虑，煤矿企业必须对煤泥进行分选1-4。由于煤泥颗粒粒度分布范围较大，许多分选工艺效果不佳，且成本较高。目前，多采用重介质分选工艺。重介质分选工艺虽然能有效地对煤泥进行分选，但也面临着许多问题，例如重介质液回收困难。为了更好地利用重介质工艺对煤泥进行分选，需要了解其特点。本文围绕重介质分选工艺展开，重点探讨影响分选效果的因素。1重介质分选工艺分析重介质分选是煤炭洗选的重要工艺之一，具有分选范围广、分选效果好的特点。认识重介质分选的原理、设备和流程对于合理利用这项工艺具有十分重要的意义5-8。下面将进行具体的分析。1.1重介质分选的原理重介质分选是利用溶液实现煤泥分选的方法，主要原理就是阿基米德原理。当浸没在溶液中的固体颗粒密度大于溶液的密度时，则固体颗粒会下沉；当固体颗粒密度小于溶液的密度时，则固体颗粒会上浮；当固体颗粒密度等于溶液密度时，颗粒处于悬浮状态。根据这个原理，通过配置合适的重介质溶液，就可以实现对煤泥的分选。在分选时，首先需要设置溶液的密度。根据性质，可以将溶液分为重液和重悬浮液。通常情况下，重液由无机盐和高密度有机溶液配置而成，而重悬浮液是在重液中加入高密度固体颗粒配置而成。由于重液的成本较高，在工业上应用较少。目前，国内外普遍采用磁铁矿粉和水配置重悬浮液。在分选时，矸石沉入到底部，煤泥颗粒上浮。1.2重介质分选的设备在重介质分选时，需要用到重介质旋流器，其结构如图1所示。在工作时，物料和和重悬浮液以一定的压力注入旋流器中，使得在旋流器内部形成强有力的漩涡流。在重力的作用下，混合液在旋流器内部开始下降形成一个外旋流，而在中心形成一股上升的内旋流。由于负压和空气的作用，旋流器轴心处会存在一个空气收稿日期：2022-09-05作者简介：韩佳佳，1988年生，女，山西怀仁人，助理工程师，主要从事选煤工作。选煤厂煤泥重介质分选工艺分析韩佳佳（山西铺龙湾煤业有限公司，山西 左云0 3 7 1 0 0）摘要：煤炭洗选过程中会产生大量的煤泥，实现对煤泥的分选，不仅可以提高煤炭资源的利用率，还可以增加企业的经济效益。因此，非常有必要选择合适的分选工艺对煤泥进行分选。考虑到煤泥粒度分布范围较广，多采用重介质分选工艺。通过分析重介质分选的原理、设备和流程，探讨了影响分选效果的因素。最后，以山西A矿为例，分析了煤泥重介质分选的效果，发现对煤泥进行回收可以创造显著的经济效益。所分析内容可以为重介质分选工艺的设计提供一定的参考。关键词：煤炭洗选；煤泥；重介质分选中图分类号：T D 9 4文献标志码：A文章编号：2 0 9 5-0 8 0 2-(2 0 2 3)0 3-0 1 4 3-0 3Slime Dense Medium Separation Technology in Coal Preparation PlantsHAN Jiajia(Shanxi Pulongwan Coal Industry Co.,Ltd.,Zuoyun 037100,Shanxi,China)Abstract:A large amount of coal slime is produced in the process of coal washing,and the separation of coal slime can not onlyimprove the utilization rate of coal resources,but also increase the economic benefits of enterprises.Therefore,it is very necessaryto select a suitable separation technology to classify coal slime.Considering the wide range of particle size distribution of coalslime,the dense medium separation technology is mostly used.By analyzing the principle,equipment and process of densemedium separation,the factors affecting the separation effect were discussed.Finally,taking A Mine in Shanxi as an example,theeffect of coal slime dense medium separation was analyzed,and it was found that the recovery of coal slime can create significanteconomic benefits.The analysis can provide some reference for the design of dense medium separation technology.Key words:coal washing;coal slime;dense medium separation（总第2 1 0期）技术研究1 4 3 DOI:10.16643/ki.14-1360/td.2023.03.0572 0 2 3年第3期2 0 2 3年3月柱。此时，精煤会随着旋流向上运动，并从溢流口排出，矸石向下运动从底流口排出。图 1 重介质旋流器结构示意图空气柱对于煤泥的分选起着关键作用，它主要是由于底流管、溢流管直接与大气连通，在分选时形成负压将空气吸入旋流器中。在分选时，密度大于重悬浮液的颗粒被甩向外旋流，小于重悬浮液密度的颗粒被甩向内旋流，如图2所示。在旋流器中，离心力比重力大几倍到几十倍，这使得煤泥的分选速度较快。图 2 旋流器的工作原理图根据旋流器分选产品质量的不同，可以将旋流器分为两产品旋流器和三产品旋流器。两产品旋流器最终产生的是精煤和矸石，而三产品旋流器产生的是精煤、中煤和矸石。1.3重介质分选的流程在生产中，多采用三产品重介质旋流器，它又可以分为有压给料型和无压给料型。有压给料型就是将浆液通过泵进行加压后注入旋流器中，而无压给料型是直接将浆液注入旋流器中。无压给料型相对比较简单，但是分选的效率较低；有压给料型虽然效率较高，但是需要加入注压工艺。下面将对有压给料分选工艺和无压给料分选工艺进行分析9-1 3。1.3.1有压给料分选工艺随着中国原煤洗选比例的提高，对分选的效率要求更高。此时，采用有压给料分选工艺，不仅有助于提高煤炭分选的效率，还能根据不同的需求进行分选。具体做法就是：将煤泥与重悬浮液提前混合，用泵或定压箱压入旋流器内进行分选。旋流器的工作压力取决于给料的压力。这项工艺能有效减少重介质导致的精煤损失，提高精煤的产出率。为了进一步提高煤泥的回收率，对于粒径超过重介质旋流器分选下限的，应该选择其他回收工艺。1.3.2无压给料分选工艺当煤泥中原煤含量低时，可以采用无压给料分选工艺。具体做法就是：将重悬浮液和煤泥分开加入旋流器内，在旋流器内自动形成漩涡并进行分选。原煤带入的煤泥与磨细的磁铁矿粉形成的重悬浮液作为分选介质。采用无压给料分选工艺，可以极大程度上降低给料的难度，但是在一定程度上会降低煤炭分选的效率和分选的效果。三产品重介质旋流器分选工艺流程如图3所示。图 3 三产品重介质旋流器分选工艺流程图2影响分选效果的因素分析以上分析了重介质分选的原理、工艺和流程。在实际生产中，如何有效地控制分选效果和分选效率，也是重点关注的问题。重介质分选效果的影响因素主要有两个，一个是分选设备的性能，另一个是可以控制的条件。由于选煤厂的分选设备已经固定，下面将重点分析入料煤质特性、重悬浮液稳定性、循环介质量和重介质入口压力对分选效果的影响。2.1入料煤质特性对于两产品旋流器，有两个出口和一个入口，进给料溢流室溢流管圆筒部分圆锥部分底流嘴底流口溢流口1020溢流排出口（溢流）（溢流口）（盖下流）（进料）（内旋流）（外旋流）（底流口）（底流）螺旋分选机精煤尾煤过滤过滤脱泥粗煤泥分级旋流器去浮选中煤去主选 精煤+-1 4 4 2 0 2 3年第3期2 0 2 3年3月表 1 煤泥的粒度分布表粒度/mm产率/%灰分/%累计产率/%6 1323.5030.2523.503 626.4331.2349.931 321.3530.9271.280.5 1.013.3432.0084.620.515.3831.85100.00合计100.0031.50入和排出的流量是相同的。底流口和溢流口的流量也基本是固定的，但是当入选的原煤密度发生较大改变时，二者的流量会发生变化。当密度增加时，底流口的流量会增加，而溢流口的流量会减少。考虑到旋流器底流口的流量是有限的，一部分中等密度的煤粒会从溢流口流出，这使得实际分选的密度发生改变。三产品重介质旋流器的情况与两产品旋流器的情况类似。因此，若入选的原煤密度改变，会造成旋流器的运行发生波动，进而导致分选的效率降低。2.2重悬浮液稳定性重悬浮液是保持分选系统运行的重要介质，因此，保证重悬浮液的浓度对于保证分选的效率和效果具有十分重要的意义。在使用粒径较大的磁铁矿粉配置重悬浮液时，会导致发生过分浓缩现象。因此，在实际生产过程中，要控制好重悬浮液的稳定性，避免使用大粒径磁铁矿粉。为了保证循环效果，在进行分选时，可以在重悬浮液中加入少量的黏土或合成剂。2.3循环介质量在分选时，重悬浮液和煤泥在旋流器中停留的时间较短，只有数秒的时间。为了保证能够进行有效的分选，就要保证旋流器中的固液比，这就要控制旋流器内的循环介质量。原煤的粒度和密度不同，通常情况下，循环介质量为原煤的3 5倍。对于三产品重介质旋流器而言，循环介质量有时可能超出此上限。重介质旋流器的分选效率受液固比的影响较大。2.4重介质入口压力在采用有压三产品旋流器时，重介质的入口压力对分选的效果起着重要的作用。入口压力决定着旋流器内的离心力，离心力越大，则越能使密度大的颗粒流入旋流器的底流中。值得注意的是，随着入口压力的增加，旋流器内的浆液流量增加，这使得浆液在旋流器内的停留时间缩短，导致实际煤泥分选的密度有所提高。3煤泥分选效果分析山西A 矿原煤在分选后产生大量的煤泥。为了提高煤炭资源的利用率，采用重介质分选工艺对煤泥进行分选。煤泥的主要粒度分布如表1所示。由表1可以发现，煤泥中中细粒度的颗粒较多，采用重介质分选工艺效果较好。在分选后，溢流灰分为2 6.5 0%，比入料的灰分低了5.5 0%。若脱除粒度 0.0 4 5m m 粒级物料，溢流灰分仅为1 1.2 0%，产率为4 3.2 3%，达到了精煤质量要求。经沉降过滤式离心脱水机脱水后，实际粗精煤泥灰分低于1 5%，水分低于6%，能够满足精煤掺配要求。经过统计，在采用重介质分选工艺对煤泥进行处理后，选煤厂的精煤产量增加了2.3 1 05t，精煤的产出率提高了3.2%。目前，精煤的价格为12 0 0元/t。经过计算，对煤泥进行回收后，创造的经济效益约为2.7 6 1 08元。由此可见，对煤泥进行回收可以创造显著的经济效益。4结语对煤泥进行回收不仅可以提高煤炭资源的回收率，还可以保护环境。为了提高煤泥的分选效果，通常采用重介质分选工艺。通过对重介质分选工艺的分析，探讨了煤泥分选的效果。经过在山西A 矿实际运用可以发现，在对煤泥进行回收后，精煤回收率提高了3.2%，在一定程度上增加了煤矿企业的经济效益。上述分析可以为煤泥的重介质分选提供一定的参考。参考文献：1 帖志国.重介质旋流器分选工艺研究 J.机械管理开发，2022，37(8)：148-150.2 杨智慧.重介质旋流器在选煤工艺中的应用 J.当代化工研究，2022(5)：120-122.3 何清，章力.王家岭选煤厂重介质分选工艺优化 J.机械管理开发，2021，36(12)：55-57.4 武小兵.关于重介质选煤技术工艺与管理探讨 J.中国设备工程，2021(23)：83-84.5 张建.选煤厂重介质分选工艺改造及应用 J.能源与节能，2021(9)：210-211.6 高炳.重介质旋流器在选煤工艺中的应用初探 J.山西化工，2021，41(3)：136-137.7 彭春谦.重介质选煤技术工艺与质量管理 J.中国石油和化工标准与质量，2021，41(10)：184-185.8 霍金，陆新科.重介质旋流器选煤工艺研究 J.内蒙古煤炭经济，2021(3)：22-23.9 薛宁.重介质旋流器在选煤工艺中的应用 J.石化技术，2020，27(12)：215-216.10 郝新飞.重介质选煤技术工艺与管理研究 J.当代化工研究，2020(14)：125-126.11 靳职飞.重介质选煤工艺的分析 J.内蒙古石油化工，2020，46(6)：68-69.12 靳职飞.重介质选煤技术工艺与管理 J.石化技术，2020，27(6)：351-352.13 李花.重介质旋流器在选煤工艺中的应用 J.石化技术，2020，27(5)：326-327.（编辑：刘晓芳）韩佳佳：选煤厂煤泥重介质分选工艺分析1 4 5