第七章其他選煤方法

第七章其他選煤方法

主要內(nèi)容第一節(jié)搖床選煤第二節(jié)水介質(zhì)旋流器選煤第三節(jié)斜槽選煤第四節(jié)螺旋槽選煤第五節(jié)復(fù)合式干法選煤第一節(jié)搖床選煤搖床選礦法是分選細(xì)粒物料時(shí)應(yīng)用最為廣泛的一種選礦法。由于在床面上分選介質(zhì)流流層很薄，故搖床屬于流膜選礦類的設(shè)備。它是由早期的固定式和可動(dòng)式溜槽發(fā)展而來。直到上世紀(jì)40年代，它還是與固定的平面溜槽、旋轉(zhuǎn)的圓形溜槽及振動(dòng)帶式溜槽劃分為一類，統(tǒng)稱淘汰盤。到了50年代，搖床的應(yīng)用日益廣泛，而且占了優(yōu)勢(shì)，于是便以不對(duì)稱往復(fù)運(yùn)動(dòng)作為特征，由眾多溜槽中獨(dú)立出業(yè)，自成體系。故過去也曾把搖床稱為淘汰盤。選煤時(shí)，搖床的給料粒度一般在13（或6）mm以下末煤和煤泥的選煤方法，分選下限可達(dá)120目。搖床的分選過程，是發(fā)生在一個(gè)具有寬闊表面的斜床面上，床面上物料層的厚度較薄。根據(jù)分選介質(zhì)的不同，有水力搖床和風(fēng)力搖床兩種，但應(yīng)用最普遍是水力搖床。搖床選煤迄今已有整整百年的歷史了。1890年美國制造了第一臺(tái)選煤用的打擊式搖床，隨著不斷地革新與改進(jìn)，已逐漸發(fā)展成為選礦和選煤工業(yè)中一種主要的重力分選設(shè)備。由于煤與其伴生的硫化礦物密度差大，所以用以對(duì)細(xì)粒煤脫硫（選出硫黃鐵礦）效果較好。所以，美國、澳大利亞和前蘇聯(lián)等國，目前還有不少選煤廠用搖床分選細(xì)粒級(jí)煤。圖7-1搖床結(jié)構(gòu)圖利用機(jī)械往復(fù)差動(dòng)運(yùn)動(dòng)和水流沖洗的聯(lián)合作用，使煤按密度差分選稱為搖床選煤。下圖為搖床結(jié)構(gòu)圖。一、搖床的結(jié)構(gòu)搖床主要由床頭和床面量部分組成。床面用木板或鋁板制造，通過可縱向滑動(dòng)的滑動(dòng)軸承安裝在基礎(chǔ)上，床面涂漆或覆蓋橡膠，并在其上裝有不同長度和高度的床條。床條的長度和高度都是由給料側(cè)向精煤側(cè)逐漸增加，而每根床條的高度又從床頭端向尾礦端逐漸降低，直至降到零。在給料側(cè)沿裝有給料槽和沖水槽。床面的橫向坡度可用調(diào)坡機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)。床頭由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，通過拉桿與彈簧使床面作縱向往復(fù)不對(duì)稱運(yùn)動(dòng)，驅(qū)使床面上的礦粒沿縱向向前移動(dòng)。二、分選原理搖床的分選過程，是發(fā)生在一個(gè)具有寬闊表面的斜床面上，床面上物料層的厚度較薄。原料給入后，顆粒密度小的，越過床條被水流沖走，密度大的沉在底部，在搖床差動(dòng)運(yùn)動(dòng)影響下，沿隔槽前進(jìn)。床條安排一定角度，輕產(chǎn)品被水淘洗沖出隔槽，而重產(chǎn)品沿著槽底向尾端移動(dòng)。顆粒跳躍隔槽時(shí)，也產(chǎn)生干擾下沉的作用，在搖床的每個(gè)部位，其產(chǎn)品質(zhì)量不同。圖7-2搖床的工作示意圖圖7-3顆粒在格條間分層示意圖三、操作因素1、沖程、沖次2、床面傾角3、入料液固比和沖水量4、入料性質(zhì)和入料量第二節(jié)水介質(zhì)旋流器選煤以水為介質(zhì)，節(jié)省了重介質(zhì)懸浮液的制備、脫除和回收系統(tǒng)。水介質(zhì)旋流器有多種形式。分單錐形和多錐形，它與重介質(zhì)旋流器的主要不同在于水介質(zhì)旋流器的錐角較大。單個(gè)分選效率不高，但可以多次分選或和重介質(zhì)旋流器、浮選配合可減少重介質(zhì)分選和浮選入料的數(shù)量，以降低成本。一、水介質(zhì)旋流器的構(gòu)造旋流器由筒體、錐體和溢流箱組成，采用切線和螺線入料。溢流管高度可用手輪連續(xù)調(diào)節(jié)，錐體角度和溢流口大小可根據(jù)需要更換。二、分選原理表7-1WOC型水介質(zhì)旋流器技術(shù)規(guī)格三、影響分選效果的因素三、影響分選效果的因素三、影響分選效果的因素第三節(jié)斜槽選煤斜槽分選機(jī)是近年來研制成功的一種新型重力選煤設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，操作維護(hù)方便，基建和生產(chǎn)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，它是一種洗選臟雜煤，劣質(zhì)煤和跳汰機(jī)選矸，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，回收可然體的洗選設(shè)備，已在我國興安臺(tái)、袁莊、新河等選煤廠使用，并取得了較好的分選效果。一、槽體結(jié)構(gòu)斜槽分選機(jī)（圖7-5)槽體斷面為矩形，整機(jī)鋼板焊接而成，分上、中、下三段，也稱為輕產(chǎn)品段，入料段和重產(chǎn)品段，在上、下段的槽體中各設(shè)一塊帶有若干隔板的調(diào)節(jié)板，每塊調(diào)節(jié)板的位置可根據(jù)工藝要求通過與之相連的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整調(diào)節(jié)板的位置，可以改變槽體內(nèi)工作區(qū)的斷面，從而造成適宜湍流度的上升流，被選物料進(jìn)入槽體中段后分成兩股物料流，輕產(chǎn)物由分選介質(zhì)流帶入上段，進(jìn)一步分選后排出槽體，重產(chǎn)物克服與之相逆的水流進(jìn)入下段，由脫水斗式提升機(jī)運(yùn)出。

圖7-5斜槽分選機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖1—上調(diào)節(jié)板；2—下調(diào)節(jié)板項(xiàng)目

XSF

600×550

XSF

500×600

XSF

400×650

XSF

300×500

入選物料

粒度，mm

處理能力，t/h

外形尺寸（長×寬×高），mm

斜槽重量，Kg

斜槽進(jìn)水口壓力，MPa

進(jìn)水口直徑，mm

調(diào)節(jié)板隔板高度，mm

調(diào)節(jié)板隔板間距，mm

電動(dòng)機(jī)型號(hào)

轉(zhuǎn)數(shù)，r/min

功率，KW

選矸石

＜100

40~50

500×600×550

2000

約0.05

200

80~170

180

劣質(zhì)煤

＜80

20~45

5300×500×600

1342

約0.05

JO3-2255-40

1480

5.5

原煤排矸

＜200

25~40

5000×400×650

1400

0.04~0.05

150

110~170

250

劣質(zhì)煤

＜50

~12

4000×300×500

約0.05

100~150

220

表7-2我國斜槽分選機(jī)的技術(shù)規(guī)格二、分選原理

原料煤由漏斗給入，水從矸石斗式提升機(jī)尾部給入，原料煤在斜面上升水流中分選。由于高為100-170mm，相互距離為250mm的上、下調(diào)節(jié)板，形成了上升水流和下降水流的作用，也產(chǎn)生中間密度級(jí)的循環(huán)。精煤由斜槽頭部溢出，矸石由斜槽尾部沉入斗式提升機(jī)，斜槽長度為5m左右，傾角為48-52度。

三、斜槽分選機(jī)工藝操作1．調(diào)節(jié)用水量調(diào)節(jié)用水量，實(shí)際上是改變輸送介質(zhì)流的速度使之造成適宜的湍動(dòng)流。調(diào)節(jié)用水量包括調(diào)節(jié)從槽體下部給入的水量和同原煤一起進(jìn)入槽體的水量，前一種水量決定重產(chǎn)品的段的水流速度；前后兩種水量共同決定輕產(chǎn)品段的水流速度，這兩種水量應(yīng)與重產(chǎn)品段和輕產(chǎn)品段通過能力相適應(yīng)。以保證工作區(qū)內(nèi)分選密度的相對(duì)穩(wěn)定。如果入料穩(wěn)定，正常用水量為3.5~4m3/t，若入料被波動(dòng)程度較大，用水量應(yīng)加大到5~6m3/t。2.變換調(diào)節(jié)板位置改變調(diào)節(jié)板位置，實(shí)際上是改變槽體內(nèi)部通流區(qū)的斷面大小，從而改變輕、重物料流之間的接觸面積，以利于各密度級(jí)物料朝著各自密度區(qū)運(yùn)動(dòng)，并改變輕、重產(chǎn)品的排卸量。一般而言，斜槽主要用排矸，為了減少煤的損失，操作中主要調(diào)節(jié)下調(diào)節(jié)板，以控制矸石排卸的質(zhì)量和數(shù)量。總起來看，斜槽分選機(jī)的操作比較簡(jiǎn)單，在正常生產(chǎn)情況下，是需根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的變化情況，略加調(diào)節(jié)用水量或改變調(diào)節(jié)板位置。3.操作原則當(dāng)矸石產(chǎn)品中帶煤量較大時(shí)，可適當(dāng)加大頂水量或下調(diào)下調(diào)節(jié)板，減少矸石排放口，上提上調(diào)節(jié)板，擴(kuò)大輕產(chǎn)品排放口。減慢矸石排放速度，增加其它密度級(jí)物料從中分離出來的機(jī)率。反之，如果精煤產(chǎn)品受污染過多，則減少進(jìn)水量或下調(diào)上調(diào)節(jié)板，上提下調(diào)節(jié)板，加速矸石排放，防止重產(chǎn)物過多地進(jìn)入精煤產(chǎn)品中去。四、分選效果斜槽分選機(jī)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維修方便、生產(chǎn)能力大、無動(dòng)力的選矸裝置。具有投資少、收效快的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是洗水用量較大，但對(duì)洗水要求不嚴(yán)格。它可廣泛地使用于處理劣質(zhì)煤、臟雜煤和代替人工揀矸，以充分回收、利用煤炭資源和提高煤炭質(zhì)量。尤其適用于沒有選煤廠的中、小型動(dòng)力煤煤礦和地方煤礦。第四節(jié)螺旋槽選煤將一個(gè)窄的溜槽繞垂直軸線彎曲成螺旋狀，便構(gòu)成螺旋選礦機(jī)或螺旋溜槽。螺旋選礦機(jī)最早（1941年）由美國漢弗萊（I.B.Humphreys）制成。故國外常稱作漢弗萊分選機(jī)。螺旋溜槽出現(xiàn)較晚，大約是在六十代末期開始在工業(yè)上使用。它與螺旋選礦機(jī)不同之處是具有較寬和較平緩的槽底，因而適于處理更細(xì)粒級(jí)的原料。礦漿在這兩種設(shè)備上回轉(zhuǎn)流動(dòng)所具有的慣性離心加速度同重力加速度相比大約在同一數(shù)量級(jí)內(nèi)，均是影響選別的重要因素。我國近年來已研制回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的螺旋溜槽，對(duì)某些礦石選別效果較好。一、螺旋分選機(jī)的結(jié)構(gòu)螺旋選礦機(jī)的主體工作部件是一個(gè)螺旋形溜槽。螺旋有3~5圈，用支架垂直地安裝起來，如圖7-6所示。螺旋槽的斷面為拋物線或橢圓形的一部分。槽底在縱向（沿礦流流動(dòng)方向）和橫向（徑向）均有相當(dāng)?shù)膬A斜度。礦漿自上部給入后，在沿槽流動(dòng)過程中發(fā)生分層。進(jìn)入底層的重礦物顆粒趨于向槽的內(nèi)緣運(yùn)動(dòng)，輕礦物則在快速的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中被甩向外緣。于是密度不同的礦物即在槽的橫向展開了分帶。沿內(nèi)緣運(yùn)動(dòng)的重礦物通過排料管排出。由最上方第1~2個(gè)排料管得到的重產(chǎn)物質(zhì)量最高，以下產(chǎn)物質(zhì)量降低。在槽的內(nèi)緣給入沖洗水，有助于提高精礦的質(zhì)量。尾礦由槽的末端排出。

圖7-6螺旋分選機(jī)圖7-7螺旋溜槽內(nèi)上下層流運(yùn)動(dòng)軌跡1—給礦槽；2—沖洗水導(dǎo)槽；3—螺旋槽；；實(shí)線—上層液流運(yùn)動(dòng)軌跡；4—連接用法蘭盤5—尾礦槽；虛線一下層液流運(yùn)動(dòng)軌跡6—機(jī)架；7—重礦物排出管；二、分選原理螺旋選礦機(jī)內(nèi)，物料之所以得到分選，主要是由于受水流特性的影響。液流的流動(dòng)特性。液流自上端進(jìn)入槽體，沿螺旋槽向下作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱為主流或縱向流。與此同時(shí)，液流又在橫向作環(huán)流運(yùn)動(dòng)稱為副流或橫向環(huán)流。該兩種運(yùn)動(dòng)的合成即為螺旋流。如圖7-7所示。在螺旋槽上層的液流既向上又向外便形成為上螺旋線，而下層的液流則既向下又向內(nèi)便成為下螺旋線。從槽的內(nèi)側(cè)至外側(cè)，它的流膜厚度逐漸增大，流速也逐漸加大，液流由層液逐變?yōu)槲闪鳌Ｒ毫鞯暮穸群土魉僦饕獩Q于螺旋槽斷面形狀。當(dāng)橫向傾角和螺距一定時(shí)，增大流量，濕周向外擴(kuò)展，使流膜厚度增大，流速亦加大即紊動(dòng)度增大，但是對(duì)內(nèi)緣流動(dòng)特性影響不大。該流動(dòng)特性使螺旋選礦機(jī)能夠在礦漿體積有較大變化時(shí)，對(duì)分選效果影響不大。圖7-8礦粒在螺旋槽面上的分層1—重礦物細(xì)顆粒；2—重礦物粗顆粒；3—輕礦物細(xì)顆粒；4—輕礦物粗顆粒；5—礦泥分層后，即形成了以重產(chǎn)物為主的下部流動(dòng)層和以輕產(chǎn)物為主的上部流層。下層顆粒群密集度大，并與槽體接觸，又受到上面的壓力，因而，其運(yùn)動(dòng)阻力大。處在上部流動(dòng)層的顆粒恰好相反，所以它們所受阻力較小。因此，增大了上、下流動(dòng)層間的速度差，輕礦物顆粒位于縱向流速高的上層液流中，因而派生出較大的慣性離心力，并同時(shí)受到橫向環(huán)流所給予的向外流體動(dòng)壓力，這兩種力的合力大于顆粒的的重力分力和摩擦力，所以輕礦物顆粒向槽的外緣移動(dòng)。重礦物顆粒處于縱向流速較低的下層液流，因而具有較小的慣性離心力，其重力分力和橫向環(huán)流所給予向內(nèi)的流體動(dòng)壓力，這兩項(xiàng)力也大于顆粒的慣性離心力和摩擦力，所以推動(dòng)重礦物顆粒富集于內(nèi)緣。而懸浮在液流中的礦泥被甩到了槽的最外緣，中間密度的連生體則占據(jù)著槽的中間帶。礦粒在螺旋槽面上的分層如圖7-9。

圖7-9礦粒在螺旋槽面上的分帶1—重礦物細(xì)顆粒；2—重礦物粗顆粒；3—輕礦物細(xì)顆粒；4—輕礦物粗顆粒；5—礦泥四、影響螺旋選礦機(jī)工作的因素影響選別的因素包括結(jié)構(gòu)因素和操作因素。前者有螺旋直徑、槽的橫斷面形狀、螺距和螺旋圈數(shù)等；后者有給礦體積、給礦濃度、沖洗水量以及礦石性質(zhì)等。螺旋的直徑D是代表螺旋選礦機(jī)規(guī)格并決定其它結(jié)構(gòu)參數(shù)的基本參數(shù)。研究表明，處理1~2毫米的粗粒級(jí)原料，應(yīng)當(dāng)采用直徑1000毫米以上的螺旋；處理1~0.074毫米的原料時(shí)，螺旋直徑對(duì)選別影響不大。目前常用螺旋選礦規(guī)格為直徑600毫米。螺距h決定了螺旋的縱向傾角，因此影響了礦漿在槽內(nèi)的流動(dòng)速度與流膜厚度。選別細(xì)粒物料的螺距要大于處理粗粒物料的螺距。工業(yè)型螺旋選礦機(jī)的螺距（h/D）為0.4~0.6。螺旋槽橫斷面形狀與橫向傾角。常用的斷面形狀見圖7-10。橢圓形斷面用于礦砂的選別中，橢圓的水平半徑與垂直半徑的比值（B/A）為2∶1~4∶1，選別粒度大的用小比值，選別粒度小的用大比值。螺旋槽圈數(shù)決于礦石分層和分帶所需運(yùn)行的距離。試驗(yàn)查明，水流由內(nèi)緣運(yùn)行到外緣行經(jīng)的距離約為1圈半。但對(duì)礦粒來說則遠(yuǎn)大于此數(shù)，處理砂礦時(shí)螺旋槽有4圈已足夠用，處理難選的礦石則應(yīng)增加到5~6圈。為了增加單位面積的處理量，可將螺旋槽嵌套組裝，用增加頭數(shù)的辦法解決。圖7-10常見的螺旋槽斷面形狀（a）一橢圓形溜槽斷面；(b)一立方拋物線形溜槽斷面給礦濃度和洗滌水的影響：螺旋選礦機(jī)可有較寬的給礦濃度范圍，在固體重量占10~35%時(shí)，對(duì)分選指標(biāo)影響不大。而當(dāng)濃度在適宜值時(shí)，給礦體積在較寬范圍變化對(duì)選別指標(biāo)影響也不大。由于受離心力作用常使槽的內(nèi)緣礦粒脫水，為了改善礦沿槽移動(dòng)并提高精礦品位，常須在槽的內(nèi)緣噴注沖洗水，以清洗混入精礦帶的輕礦物顆粒。加入的水量視精礦質(zhì)量要求與重礦物顆粒沿槽移動(dòng)情況而定。給礦性質(zhì)：給礦粒度大小、礦石中輕、重礦物的密度差別、形狀