第七章其他选煤方法

第七章其他选煤方法

主要内容第一节摇床选煤第二节水介质旋流器选煤第三节斜槽选煤第四节螺旋槽选煤第五节复合式干法选煤第一节摇床选煤摇床选矿法是分选细粒物料时应用最为广泛的一种选矿法。由于在床面上分选介质流流层很薄，故摇床属于流膜选矿类的设备。它是由早期的固定式和可动式溜槽发展而来。直到上世纪40年代，它还是与固定的平面溜槽、旋转的圆形溜槽及振动带式溜槽划分为一类，统称淘汰盘。到了50年代，摇床的应用日益广泛，而且占了优势，于是便以不对称往复运动作为特征，由众多溜槽中独立出业，自成体系。故过去也曾把摇床称为淘汰盘。选煤时，摇床的给料粒度一般在13（或6）mm以下末煤和煤泥的选煤方法，分选下限可达120目。摇床的分选过程，是发生在一个具有宽阔表面的斜床面上，床面上物料层的厚度较薄。根据分选介质的不同，有水力摇床和风力摇床两种，但应用最普遍是水力摇床。摇床选煤迄今已有整整百年的历史了。1890年美国制造了第一台选煤用的打击式摇床，随着不断地革新与改进，已逐渐发展成为选矿和选煤工业中一种主要的重力分选设备。由于煤与其伴生的硫化矿物密度差大，所以用以对细粒煤脱硫（选出硫黄铁矿）效果较好。所以，美国、澳大利亚和前苏联等国，目前还有不少选煤厂用摇床分选细粒级煤。图7-1摇床结构图利用机械往复差动运动和水流冲洗的联合作用，使煤按密度差分选称为摇床选煤。下图为摇床结构图。一、摇床的结构摇床主要由床头和床面量部分组成。床面用木板或铝板制造，通过可纵向滑动的滑动轴承安装在基础上，床面涂漆或覆盖橡胶，并在其上装有不同长度和高度的床条。床条的长度和高度都是由给料侧向精煤侧逐渐增加，而每根床条的高度又从床头端向尾矿端逐渐降低，直至降到零。在给料侧沿装有给料槽和冲水槽。床面的横向坡度可用调坡机构调节。床头由电动机带动，通过拉杆与弹簧使床面作纵向往复不对称运动，驱使床面上的矿粒沿纵向向前移动。二、分选原理摇床的分选过程，是发生在一个具有宽阔表面的斜床面上，床面上物料层的厚度较薄。原料给入后，颗粒密度小的，越过床条被水流冲走，密度大的沉在底部，在摇床差动运动影响下，沿隔槽前进。床条安排一定角度，轻产品被水淘洗冲出隔槽，而重产品沿着槽底向尾端移动。颗粒跳跃隔槽时，也产生干扰下沉的作用，在摇床的每个部位，其产品质量不同。图7-2摇床的工作示意图图7-3颗粒在格条间分层示意图三、操作因素1、冲程、冲次2、床面倾角3、入料液固比和冲水量4、入料性质和入料量第二节水介质旋流器选煤以水为介质，节省了重介质悬浮液的制备、脱除和回收系统。水介质旋流器有多种形式。分单锥形和多锥形，它与重介质旋流器的主要不同在于水介质旋流器的锥角较大。单个分选效率不高，但可以多次分选或和重介质旋流器、浮选配合可减少重介质分选和浮选入料的数量，以降低成本。一、水介质旋流器的构造旋流器由筒体、锥体和溢流箱组成，采用切线和螺线入料。溢流管高度可用手轮连续调节，锥体角度和溢流口大小可根据需要更换。二、分选原理表7-1WOC型水介质旋流器技术规格三、影响分选效果的因素三、影响分选效果的因素三、影响分选效果的因素第三节斜槽选煤斜槽分选机是近年来研制成功的一种新型重力选煤设备，具有结构简单，制作容易，操作维护方便，基建和生产费用较低等优点，它是一种洗选脏杂煤，劣质煤和跳汰机选矸，以提高产品质量，回收可然体的洗选设备，已在我国兴安台、袁庄、新河等选煤厂使用，并取得了较好的分选效果。一、槽体结构斜槽分选机（图7-5)槽体断面为矩形，整机钢板焊接而成，分上、中、下三段，也称为轻产品段，入料段和重产品段，在上、下段的槽体中各设一块带有若干隔板的调节板，每块调节板的位置可根据工艺要求通过与之相连的调节机构进行调整调节板的位置，可以改变槽体内工作区的断面，从而造成适宜湍流度的上升流，被选物料进入槽体中段后分成两股物料流，轻产物由分选介质流带入上段，进一步分选后排出槽体，重产物克服与之相逆的水流进入下段，由脱水斗式提升机运出。

图7-5斜槽分选机的结构示意图1—上调节板；2—下调节板项目

XSF

600×550

XSF

500×600

XSF

400×650

XSF

300×500

入选物料

粒度，mm

处理能力，t/h

外形尺寸（长×宽×高），mm

斜槽重量，Kg

斜槽进水口压力，MPa

进水口直径，mm

调节板隔板高度，mm

调节板隔板间距，mm

电动机型号

转数，r/min

功率，KW

选矸石

＜100

40~50

500×600×550

2000

约0.05

200

80~170

180

劣质煤

＜80

20~45

5300×500×600

1342

约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

劣质煤

＜50

~12

4000×300×500

约0.05

100~150

220

表7-2我国斜槽分选机的技术规格二、分选原理

原料煤由漏斗给入，水从矸石斗式提升机尾部给入，原料煤在斜面上升水流中分选。由于高为100-170mm，相互距离为250mm的上、下调节板，形成了上升水流和下降水流的作用，也产生中间密度级的循环。精煤由斜槽头部溢出，矸石由斜槽尾部沉入斗式提升机，斜槽长度为5m左右，倾角为48-52度。

三、斜槽分选机工艺操作1．调节用水量调节用水量，实际上是改变输送介质流的速度使之造成适宜的湍动流。调节用水量包括调节从槽体下部给入的水量和同原煤一起进入槽体的水量，前一种水量决定重产品的段的水流速度；前后两种水量共同决定轻产品段的水流速度，这两种水量应与重产品段和轻产品段通过能力相适应。以保证工作区内分选密度的相对稳定。如果入料稳定，正常用水量为3.5~4m3/t，若入料被波动程度较大，用水量应加大到5~6m3/t。2.变换调节板位置改变调节板位置，实际上是改变槽体内部通流区的断面大小，从而改变轻、重物料流之间的接触面积，以利于各密度级物料朝着各自密度区运动，并改变轻、重产品的排卸量。一般而言，斜槽主要用排矸，为了减少煤的损失，操作中主要调节下调节板，以控制矸石排卸的质量和数量。总起来看，斜槽分选机的操作比较简单，在正常生产情况下，是需根据产品质量的变化情况，略加调节用水量或改变调节板位置。3.操作原则当矸石产品中带煤量较大时，可适当加大顶水量或下调下调节板，减少矸石排放口，上提上调节板，扩大轻产品排放口。减慢矸石排放速度，增加其它密度级物料从中分离出来的机率。反之，如果精煤产品受污染过多，则减少进水量或下调上调节板，上提下调节板，加速矸石排放，防止重产物过多地进入精煤产品中去。四、分选效果斜槽分选机是一种结构简单、操作维修方便、生产能力大、无动力的选矸装置。具有投资少、收效快的特点。缺点是洗水用量较大，但对洗水要求不严格。它可广泛地使用于处理劣质煤、脏杂煤和代替人工拣矸，以充分回收、利用煤炭资源和提高煤炭质量。尤其适用于没有选煤厂的中、小型动力煤煤矿和地方煤矿。第四节螺旋槽选煤将一个窄的溜槽绕垂直轴线弯曲成螺旋状，便构成螺旋选矿机或螺旋溜槽。螺旋选矿机最早（1941年）由美国汉弗莱（I.B.Humphreys）制成。故国外常称作汉弗莱分选机。螺旋溜槽出现较晚，大约是在六十代末期开始在工业上使用。它与螺旋选矿机不同之处是具有较宽和较平缓的槽底，因而适于处理更细粒级的原料。矿浆在这两种设备上回转流动所具有的惯性离心加速度同重力加速度相比大约在同一数量级内，均是影响选别的重要因素。我国近年来已研制回转运动的螺旋溜槽，对某些矿石选别效果较好。一、螺旋分选机的结构螺旋选矿机的主体工作部件是一个螺旋形溜槽。螺旋有3~5圈，用支架垂直地安装起来，如图7-6所示。螺旋槽的断面为抛物线或椭圆形的一部分。槽底在纵向（沿矿流流动方向）和横向（径向）均有相当的倾斜度。矿浆自上部给入后，在沿槽流动过程中发生分层。进入底层的重矿物颗粒趋于向槽的内缘运动，轻矿物则在快速的回转运动中被甩向外缘。于是密度不同的矿物即在槽的横向展开了分带。沿内缘运动的重矿物通过排料管排出。由最上方第1~2个排料管得到的重产物质量最高，以下产物质量降低。在槽的内缘给入冲洗水，有助于提高精矿的质量。尾矿由槽的末端排出。

图7-6螺旋分选机图7-7螺旋溜槽内上下层流运动轨迹1—给矿槽；2—冲洗水导槽；3—螺旋槽；；实线—上层液流运动轨迹；4—连接用法兰盘5—尾矿槽；虚线一下层液流运动轨迹6—机架；7—重矿物排出管；二、分选原理螺旋选矿机内，物料之所以得到分选，主要是由于受水流特性的影响。液流的流动特性。液流自上端进入槽体，沿螺旋槽向下作回转运动称为主流或纵向流。与此同时，液流又在横向作环流运动称为副流或横向环流。该两种运动的合成即为螺旋流。如图7-7所示。在螺旋槽上层的液流既向上又向外便形成为上螺旋线，而下层的液流则既向下又向内便成为下螺旋线。从槽的内侧至外侧，它的流膜厚度逐渐增大，流速也逐渐加大，液流由层液逐变为紊流。液流的厚度和流速主要决于螺旋槽断面形状。当横向倾角和螺距一定时，增大流量，湿周向外扩展，使流膜厚度增大，流速亦加大即紊动度增大，但是对内缘流动特性影响不大。该流动特性使螺旋选矿机能够在矿浆体积有较大变化时，对分选效果影响不大。图7-8矿粒在螺旋槽面上的分层1—重矿物细颗粒；2—重矿物粗颗粒；3—轻矿物细颗粒；4—轻矿物粗颗粒；5—矿泥分层后，即形成了以重产物为主的下部流动层和以轻产物为主的上部流层。下层颗粒群密集度大，并与槽体接触，又受到上面的压力，因而，其运动阻力大。处在上部流动层的颗粒恰好相反，所以它们所受阻力较小。因此，增大了上、下流动层间的速度差，轻矿物颗粒位于纵向流速高的上层液流中，因而派生出较大的惯性离心力，并同时受到横向环流所给予的向外流体动压力，这两种力的合力大于颗粒的的重力分力和摩擦力，所以轻矿物颗粒向槽的外缘移动。重矿物颗粒处于纵向流速较低的下层液流，因而具有较小的惯性离心力，其重力分力和横向环流所给予向内的流体动压力，这两项力也大于颗粒的惯性离心力和摩擦力，所以推动重矿物颗粒富集于内缘。而悬浮在液流中的矿泥被甩到了槽的最外缘，中间密度的连生体则占据着槽的中间带。矿粒在螺旋槽面上的分层如图7-9。

图7-9矿粒在螺旋槽面上的分带1—重矿物细颗粒；2—重矿物粗颗粒；3—轻矿物细颗粒；4—轻矿物粗颗粒；5—矿泥四、影响螺旋选矿机工作的因素影响选别的因素包括结构因素和操作因素。前者有螺旋直径、槽的横断面形状、螺距和螺旋圈数等；后者有给矿体积、给矿浓度、冲洗水量以及矿石性质等。螺旋的直径D是代表螺旋选矿机规格并决定其它结构参数的基本参数。研究表明，处理1~2毫米的粗粒级原料，应当采用直径1000毫米以上的螺旋；处理1~0.074毫米的原料时，螺旋直径对选别影响不大。目前常用螺旋选矿规格为直径600毫米。螺距h决定了螺旋的纵向倾角，因此影响了矿浆在槽内的流动速度与流膜厚度。选别细粒物料的螺距要大于处理粗粒物料的螺距。工业型螺旋选矿机的螺距（h/D）为0.4~0.6。螺旋槽横断面形状与横向倾角。常用的断面形状见图7-10。椭圆形断面用于矿砂的选别中，椭圆的水平半径与垂直半径的比值（B/A）为2∶1~4∶1，选别粒度大的用小比值，选别粒度小的用大比值。螺旋槽圈数决于矿石分层和分带所需运行的距离。试验查明，水流由内缘运行到外缘行经的距离约为1圈半。但对矿粒来说则远大于此数，处理砂矿时螺旋槽有4圈已足够用，处理难选的矿石则应增加到5~6圈。为了增加单位面积的处理量，可将螺旋槽嵌套组装，用增加头数的办法解决。图7-10常见的螺旋槽断面形状（a）一椭圆形溜槽断面；(b)一立方抛物线形溜槽断面给矿浓度和洗涤水的影响：螺旋选矿机可有较宽的给矿浓度范围，在固体重量占10~35%时，对分选指标影响不大。而当浓度在适宜值时，给矿体积在较宽范围变化对选别指标影响也不大。由于受离心力作用常使槽的内缘矿粒脱水，为了改善矿沿槽移动并提高精矿品位，常须在槽的内缘喷注冲洗水，以清洗混入精矿带的轻矿物颗粒。加入的水量视精矿质量要求与重矿物颗粒沿槽移动情况而定。给矿性质：给矿粒度大小、矿石中轻、重矿物的密度差别、形状