煤炭开采机械化普及度越来越高, 原生煤泥含量越来越大, 这对煤泥水处理环节带来不小的压力。我国选煤业界常用分级界限为0.5mm, +0.5mm级进入重选系统, 而-0.5mm级进入浮选系统。此种做法普遍的简化了工艺, 却不利于提高全粒级煤炭的分选效率, 而且当前的设备分选精度也远远达不到工艺要求。
重介质旋流器的理论分选粒度范围是50mm~0.5mm, 但是生产实践表明其对于3~0.5mm粒级物料的分选精度较差。浮选机的分选粒度范围是<0.5mm, 但在生产中其仅仅能对<0.3mm物料实现有效分选, 对于>0.3mm的粗煤泥, 在浮选过程中极易因气泡的携载能力不足而损失在尾矿中。因此, 粒度处于重选和浮选有效分选范围交界附近 (0.3mm~1mm) 的煤粒, 分选效率最低。因此, 为了实现最大回收率, 要加强对该粒级煤泥的分选和回收。
目前, 国内选煤厂用到的粗煤泥分选设备主要有:煤泥重介旋流器, 干扰床分选机 (TBS) 和螺旋分选机。
煤泥重介质旋流器, 即采用小直径旋流器, 并以较高入料压力和微细磁铁矿介质进行分选。煤泥重介旋流器的有效分选粒度范围为1mm~0.045mm。在分选过程中, 较高的离心系数, 使粉煤颗粒受到远大于其在重力场及大直径重介旋流器中受到的分选力, 从而实现煤泥的有效分选。采用煤泥重介旋流器处理粗煤泥, 其分选密度范围宽, 对入选原煤质量波动的适应性强而且煤泥重介旋流器中重悬浮液的密度接近实际分选密度, 因而分选精度高, 且费用比常规浮选要低。
干扰床分选机是一种利用上升水流在槽体内产生紊流的干扰沉降设备。主体是柱形槽体, 槽体底部有一个布满小孔的紊流板。水按特定的压力和流速从底部给入经过紊流板进入干扰床工作室, 形成上升水流。一定浓度的矿浆切向给入入料井后向下散开, 与上升水流相遇, 形成干扰床层。入料中颗粒密度的不同, 密度低于干扰床层平均密度的颗粒浮起, 进入溢流;密度高于干扰床层平均密度的颗粒下沉, 进入底流, 自动控制的阀门排出。压力传感器浸入到槽体中相应的高度, 对内部的物质密度进行在线监测。当床层实际密度超出了设定值, 控制器便产生信号并传到气动执行器, 气动执行器开启球形阀门排出物料直至床层密度降低再关闭阀门;反之, 则适当关闭阀门提高床层密度。
螺旋分选机利用煤泥在旋转过程中所受重力和离心力不同而进行分选。分选槽体断面轮廓为二次抛物线, 且槽底沿纵向有向下、沿横向有向内坡度。物料在槽体中流动时, 由内至外形成高密度产物、中间产物和低密度产物, 完成分选过程。
分选精度高是煤泥重介旋流器的主要优点。其主要缺点是, 分选效果对加重质的粒度要求较为苛刻, 分选密度不易控制, 且进料系较相对复杂, 需单设一套微细介质循环和回收系统, 操作难度大, 超细介质回收困难, 生产成本高。
干扰床分选机 (TBS) 占地面积小, 处理能力大, 分选精度较高, 对入料煤质变化的适应性较强, 分选密度低, 且可调控, 有效分选密度范围大 (1.4~1.9g/m L) , 可满足不同用户对产品灰分的要求。该设备故障少, 自动化程度高, 运营费用低, 人料量波动对分选效果影响小。和其它设备相比, 无需复杂的入料分配系统, 无需重介质和化学药剂。通过使用TBS, 可以有效降低精煤灰分并切实提高精煤产率及煤泥回收效率。
螺旋分选机是用于煤泥分选的较好设备, 其结构简单、分选效率高, 且无噪声、无转动部件、无动力, 其维修量也极少、使用期限较长。且可采用双头甚至多头螺旋提高单台设备的处理量。缺点:分选精度较差;分选密度高 (在1.6g/m L以上) , 密度较低时, 会影响分选效果, 产品质量容易波动。
采用不同的分选设备, 对应的工艺布置也大不相同, 对整个生产系统也会产生较大的影响。
煤泥重介旋流器处理粗煤泥主要工艺特点是:煤泥重介旋流器的有效分选1 mm~0.0 4 5 mm粒级, 能够弥补大直径旋流器分选盲区, 提高精煤产率;为了简化工艺, 国内选煤厂通常将分选细粒煤的小直径重介旋流器与大直径重介旋流器联合使用, 充分利用了大旋流器对介质的浓缩分级作用, 溢流悬浮液中磁铁矿粉较细, 二者共用一套介质系统, 不需单独设置超细介质系统。小直径重介旋流器分选出的细粒产品随悬浮液一起进磁选机脱介。但煤泥重介质旋流器的分选精度直接受大直径重介质旋流器运行状况和分流介质中高灰细泥的影响, 生产调节较为困难, 高灰细泥污染有时相当严重, 同时, 由于大量细粒煤进入磁选机, 增大了磁选机的工作负荷, 介耗也随之提高。
最近几年, 干扰床分选机的应用比较广泛, 分选效果总体较好。干扰床分选机主要分选媒介为上升水流, 其流速是影响精煤数质量的重要参数, 通过密度测定, 对底流进行连续调整, 以控制分选密度。因此, 对底流的实时跟踪控制显得尤为必要, 整个自动控制环节较为复杂。同时, 重产物的间断排料对分选环境也有较大影响, 对进一步提高分选效果产生了不小的障碍。
螺旋分选机以较高密度分选易选或者入料灰分较低的煤, 效果较好。螺旋分选对0.25mm以下的物料分选效果较差, 因此要严格控制入料粒度, 并定期检查脱泥筛板磨损程度, 同时还要确保分级旋流器的分级效果, 避免0.25mm以下的细颗粒进入螺旋分选机。螺旋分选机能大幅减轻浮选作业的压力, 有效降低选煤成本, 还减轻了尾煤压滤机和浓缩机的台数, 降低基建投资。
粗煤泥分选系统处理物料为重选及浮选的边界粒级, 对于提高精煤回收率有着重要意义, 因此, 其在选煤厂生产中的重要地位不言而喻。本文从设备原理、设备结构及工艺特点出发, 对煤泥重介旋流器、干扰床分选机 (TBS) 和螺旋分选机三种主要的粗煤泥分选设备进行了详细对比。可以发现, 干扰床分选机 (TBS) 的优势较为明显, 并随着自动控制技术的不断提高, 不断优化完善, 其具有更为广阔的应用空间。
摘要：介绍了粗煤泥分选和回收的设备及其分选原理、设备结构及工艺特点, 对其优缺点进行对比。
关键词：粗煤泥,煤泥重介旋流器,TBS分选机,螺旋分选机
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