煤炭洗选概述讲义课件

Xi’anuniversityofscienceandtechnology煤炭洗选技术讲座Xi’anuniversityofsciencean1Xi’anuniversityofscienceandtechnology一、矿物加工、选矿与选煤二、煤炭洗选主要方法三、煤炭洗选工艺流程主要内容Xi’anuniversityofsciencean2Xi’anuniversityofscienceandtechnology矿物加工学科是我校优势学科之一，也是就有明显的行业特色学科之一，2002年被评为陕西省重点学科。1994年，我校获矿物加工工程硕士学位授予权；2001年，获矿物加工工程博士学位授予权；2006年，矿物加工工程本科开始招生，2001年招收工程硕士。目前，我校是西北地区唯一具有矿物加工本科、硕士、博士教育的单位，同时具有本学科博士后流动站。近年来，国家西部大开发政策和能源开发政策的实施促进了矿物加工行业的兴旺发展，这些都有利于矿物加工学科的快速发展。“十二五”期间争取建设成为国家级重点学科。Xi’anuniversityofsciencean3Xi’anuniversityofscienceandtechnology一、矿物加工、选矿和选煤Xi’anuniversityofsciencean4Xi’anuniversityofscienceandtechnology矿物加工与选矿Xi’anuniversityofsciencean5Xi’anuniversityofscienceandtechnology矿物加工工程是国民经济的基础产业之一。

矿物加工就是利用物理、化学甚至微生物学方法对天然矿物资源（如煤、金属矿、非金属矿等）、非传统矿物资源（如工业固体废弃物、海洋矿产、盐湖和湖泊矿产等）、二次资源（如废旧电器、废旧金属制品等）和非矿物资源（如城市垃圾、废纸、废塑料等）进行分离、提纯、富集、提取和深加工等，以获取有用物质的过程。从学科衔接上讲，矿物加工工程是介于采矿工程与化工工艺、冶金工程、材料工程之间的学科。Xi’anuniversityofsciencean6Xi’anuniversityofscienceandtechnology第一阶段，从远古至上世纪20年代，从天然矿石中分选出有用矿物的“选矿”技术的起源与形成；

矿物加工学科的形成与发展从远古时代的淘金，到现代的各种矿物加工技术，矿物加工学科的形成与发展大致经历了三个阶段：人类利用的矿物资源主要是通过手工作业从天然矿石中得到。如淘金、人工溜槽、手动跳汰筛、洗矿槽等原始重选方法及鹅毛粘油刮取浮在水面上的金粉等原始浮选方法。Xi’anuniversityofsciencean7Xi’anuniversityofscienceandtechnology第二阶段，从上世纪20年代至60年代前后，选矿技术的发展、选矿理论与选矿学科的形成；

选矿是用物理、化学的方法，对天然矿物资源（金属矿物、非金属矿物、煤炭等）进行选别、分离、富集其中的有用矿物的科学技术，其目的是为冶金、化工、材料等行业提供合格原料。

19世纪末至上世纪20年代，世界工业生产快速发展，对矿物原料的需求增大，手工作业向工业技术的真正转变。近代大部分的选矿工艺与设备属于这一时期选矿领域的技术发明，如颚式破碎机，球磨机，重选、电磁选的设备与工艺及浮选药剂、工艺与设备等。Xi’anuniversityofsciencean8Xi’anuniversityofscienceandtechnology浮

选重

选

工业技术手工作业基础理论实际经验选

矿

学

科磁电

选Xi’anuniversityofsciencean9Xi’anuniversityofscienceandtechnology第三阶段，从上世纪60年代至今，学科发展已远超出了传统意义上的“选矿”范围，而用“矿物加工”才能更确切地反映其学科范畴与科技发展。矿物加工学科从其学科基础，学科领域及其研究对象方面远比传统选矿学科更广、更深。就是综合利用多学科的知识与新成就，开发新的科学技术，以实现矿物资源的综合利用，包括分离、富集矿物资源新技术、工艺和设备；对矿物的提纯与精加工；环境的综合治理；矿物新用途的开发等。国外从60年代开始，就逐步采用“MineralProcessing”代替“OreDressing”。1998年，国家教委招生目录上将“选矿工程”更名为“矿物加工工程”。Xi’anuniversityofsciencean10矿物加工与其它学科的联系Xi’anuniversityofscienceandtechnology矿物加工学数学、物理学、化学、流体力学、生物学矿床学、矿物学、晶体化学化工工艺学、环境学自动化、计算机、控制

机械材料学、冶金学矿物加工与其它学科的联系Xi’anuniversityo11Xi’anuniversityofscienceandtechnology常用矿物加工方法序号矿物加工方法主要用途1重选法黑色、有色、稀有金属及煤炭的分选；固体废弃物处理。2浮选法金属及非金属矿物、煤炭的分选；废水处理；菌种分离。3磁选法黑色金属、稀有金属的分选；非金属矿物原料中除铁。4电选法有色金属矿石和稀有金属矿石、黑色金属（铁、锰、铬）矿石的分选；非金属矿石（煤粉、金刚石、石墨、高岭土等）的分选。5化学分选煤炭等。6生物分选硫化矿物、煤炭等。7特殊选矿金属和非金属矿。各种矿物加工方法可以单独使用，也可以几种方法联合使用。

重介质选矿跳汰选矿摇床选矿溜槽选矿水力分级等Xi’anuniversityofsciencean12Xi’anuniversityofscienceandtechnology选煤（洗煤）Xi’anuniversityofsciencean13煤层的埋藏特征煤层赋存状态1）煤层的形态层状煤层：煤层呈层状，在一定范围内保持连续，厚度基本稳定。似层状煤层：形状象藕节或串珠，呈不完全连续，或虽然大致连续，但厚度变化较大。不规则状煤层：形状不规则，多呈鸡窝状、透镜状、扁豆状。Xi’anuniversityofscienceandtechnology煤层的埋藏特征煤层赋存状态Xi’anuniversi14Xi’anuniversityofscienceandtechnology2）煤层的结构煤层中往往含有厚度很薄，而且有时很不稳定的岩层。这种岩层称为煤层的夹石层（或夹矸）。根据煤层中有无夹石层，将煤层分为简单结构煤层和复杂结构煤层。不含夹石层的简单结构煤层在实际当中并不多见。复杂结构煤层由于含有一层或多层夹石，不仅提高了煤层灰分乃至生产原煤的灰分，而且也增加了开采的难度。Xi’anuniversityofsciencean15Xi’anuniversityofscienceandtechnology3）煤层的厚度

薄煤层：煤层厚度从最小可采厚度(0.5～

0.8m)至1.3m；中厚煤层：煤层厚度1.3m至3.5m；厚煤层：煤层厚度3.5m以上。煤层顶底板岩石是指煤系中位于煤层上下一定距离内的岩层。Xi’anuniversityofsciencean16Xi’anuniversityofscienceandtechnology4）煤层的倾角缓斜煤层0°～25°倾斜煤层25°～45°急斜煤层45°～90°通常又把8°以下的煤层称为近水平煤层。Xi’anuniversityofsciencean17Xi’anuniversityofscienceandtechnology地质构造对煤层的影响地质构造的形态多种多样，概括起来可分为单斜构造、褶皱构造和断层构造。岩层的空间位置及特征通常用产状要素来描述。产状要素有走向、倾向和倾角。根据断层两盘相对运动的方向，断层分为：正断层、逆断层、平推断层。Xi’anuniversityofsciencean18Xi’anuniversityofscienceandtechnology（1）单斜构造

在一定范围内煤层向一个方向倾斜的构造形态称为单斜构造。单斜构造是最基本的一种构造形态。根据每层的倾斜程度，单斜构造进一步分为水平构造和倾斜构造。Xi’anuniversityofsciencean19Xi’anuniversityofscienceandtechnology（2）褶皱构造

地壳运动中所产生的地应力，使岩层发生塑性变形，形成一系列波状弯曲，这种构造形态称为褶皱构造。地壳运动所产生的力，使岩层发生塑性变形，岩层的一个弯曲，叫做褶曲。褶曲的基本形态是向斜和背斜。向斜中间向下凹的褶曲。背斜中间向上拱起的褶曲。Xi’anuniversityofsciencean20Xi’anuniversityofscienceandtechnology（3）断层构造断层是构造运动中产生的一种很广泛的构造形态。岩石在应力作用下发生断裂，岩体或岩层的连续性和完整性丧失了，而且沿着断裂面（带）两侧的岩层发生显著位移，这种断裂面称为断层。断层的种类很多，根据两盘的相对位移可分为正断层、逆断层和平推断层三种。正断层

上盘相对下降，下盘相对上升的断层，称为正断层。逆断层

上盘相对上升，下盘相对下降的断层，叫做逆断层。平推断层上盘和下盘在水平方向发生相对位移，称为平推断层。

Xi’anuniversityofsciencean21Xi’anuniversityofscienceandtechnology煤层的层理、结核、化石层理：是指煤层垂直方向上，由于煤和夹石在组成、粒度、颜色、形状不同而显示出的成层现象。层理现象有助于煤炭的破碎和解离，对煤层颗粒的形状也具有直接影响。结核：是指煤层中存在的与周围物质成分不同的团块状物质。煤层中的结核是在成煤过程中形成的，常见的有黄铁矿结核和菱铁矿结核等。Xi’anuniversityofsciencean22Xi’anuniversityofscienceandtechnology化石：在成煤过程中，大量生物（植物、动物）遗体被掩埋，其有机质被矿物质所替代、充填，或者留下印模和铸型。这些古生物的遗体和遗迹成为化石。我国云南的褐煤层中便有大量的哺乳动物化石。层理现象以及含有结核和化石，说明煤的沉积岩特性。Xi’anuniversityofsciencean23Xi’anuniversityofscienceandtechnology在煤的形成过程中，煤层上下还形成了许多岩层。煤系是指含有煤层的沉积岩系，它们彼此间大致连续沉积，并在成因上有密切联系。煤系岩石煤系以煤和煤系岩石为主要物质组成，此外还经常伴生一些有用矿物。

Xi’anuniversityofsciencean24Xi’anuniversityofscienceandtechnology煤系岩石的组成是以各种粒度的碎屑岩、粘土岩为主，如角砾岩、砾岩、砂岩、粉砂岩及泥(页)岩等，并含有某些化学岩及生物化学遣，如油页岩、铝质岩、石灰岩等。煤层岩石或以夹石形式存在于煤层中，或位于煤层上下构成顶底板。但无论何种存在形式，煤系岩石的组成和性质对煤炭的开采和加工利用都具有重要的影响。Xi’anuniversityofsciencean25煤中矿物质包括煤中独立存在的矿物质（高岭土、蒙脱石、硫铁矿、石英等），也包括与煤的有机质结合的各种无机元素。按成因划分，煤中矿物质可分为三类。(1)植物成因的原生矿物质：来自原始植物的无机成分。(2)陆源碎屑成因的次生矿物质：煤化作用第一阶段或煤矿床形成时由水或风带入其中的无机成分。(3)

外来矿物质：这种矿物质原来不含于煤层中，它是在采煤过程中混入煤中的顶、底板和夹矸层中的矸石所形成的。Xi’anuniversityofscienceandtechnology煤中矿物质煤中矿物质包括煤中独立存在的矿物质（高岭土、蒙26Xi’anuniversityofscienceandtechnology(一)粘土类矿物煤中最常见、最重要的矿物质。它在煤中所占比例很大，分布极广。常见粘土类矿物有高岭石、水云母、伊利石等。在煤中常呈透镜状、薄层状[见图]

，也有的呈细分散的微粒状，散布于基质中或充填在植物细胞腔中，这种浸染状的细分散的粘土类矿物，很难通过分选加以清除。(二)硫化物类矿物多为不透明矿物，在反射光下具有耀眼的金属光泽。此类矿物包括黄铁矿、白铁矿等。其中黄铁矿是煤中大量存在的矿物之一，常呈晶粒、透镜体、鲕状和球状结核[见图]在煤中出现，有时也见到充填于植物细胞腔中。

按矿物成分和性质，可将煤中矿物质分为以下几类。Xi’anuniversityofsciencean27Xi’anuniversityofscienceandtechnology

(三)碳酸盐类矿物碳酸盐类矿物主要包括方解石和菱铁矿。方解石常呈薄膜充填于煤的裂隙和层面内，镜下观察多呈脉状[见图]

，菱铁矿多呈球状或粒状分布在基质中。(四)氧化物类矿物氧化物类矿物主要是石英等。最常见的是陆源碎屑沉积的石英，多呈粉砂状、棱角状、半棱角状存在于煤中；其次是化学成因的自生石英颗粒，多以不规则的细粒或微粒分布于基质中[见图]。(五)硫酸盐类矿物

硫酸盐类矿物主要是石膏，往往沿裂隙或层面呈微小晶粒出现，常在煤层近地表处可见到。Xi’anuniversityofsciencean28Xi’anuniversityofscienceandtechnology煤炭的分选是选矿技术在煤炭工业中的重要应用。煤炭是我国的主要能源，占一次能源的70%左右。原煤在生成过程中混入了各种矿物杂质，在开采和运输过程中不可避免地又混入顶板和底板的岩石及其他杂质。随着采煤机械化程度的提高和地质条件的变化，原煤质量将会越来越差。选煤的主要任务就是除去原煤中的杂质，降低煤炭的灰分和硫分，提高原煤质量，适应用户需要。Xi’anuniversityofsciencean29Xi’anuniversityofscienceandtechnology例如，钢铁厂需要低灰分炼焦精煤。据资料表明，精煤灰分每降低1%，焦炭灰分可降低1.33%，而焦炭灰分每降低1%，炼铁焦比可降低2%，高炉利用系数可提高3%，同时，还可提高生铁的质量。煤中硫60%以上转入焦炭里，焦炭中硫分每增加0.1%，高炉用焦就多消耗2%，石灰多消耗2%，生铁产量降低2%～5%，生铁质量变差。Xi’anuniversityofsciencean30Xi’anuniversityofscienceandtechnology在我国，原煤含矸量一般为20%～30%，有的还更高。经洗选排弃大量矸石，除去原煤中的杂质，可减少铁路的无效运输；降低煤炭的灰分和硫分，可以降低燃煤对大气的污染，保护环境。2008年全国煤炭铁路运输量15亿吨左右，平均运距630公里，原煤与洗(选)煤相比，含矸石含量多出15%左右；相当于全国每年增加铁路运力2.25亿吨、1417.5亿吨公里，按煤炭铁路平均运价0.08元/吨公里计算，相当于增加了原煤中矸石运输费113.4亿元；按万吨列车计算，增加了2.25万列铁路运输资源。Xi’anuniversityofsciencean31Xi’anuniversityofscienceandtechnology二、煤炭洗选方法介绍Xi’anuniversityofsciencean32Xi’anuniversityofscienceandtechnology选煤一般都包括以下三个基本工艺过程：①

煤炭选前的准备作业（准备车间）②煤炭洗选作业（主洗车间、浮选车间）③

选后产品的处理作业（压滤车间）煤炭经过洗选加工后，所得到的精煤、中煤和矸石分别有不同的用途。

煤炭是否需要进行洗选加工，或达到什么样的质量标准一般要从技术和经济两方面同时考虑。只有当产品的销售价格高于所有生产费用时，对煤炭进行分离加工才是合算的？Xi’anuniversityofsciencean33Xi’anuniversityofscienceandtechnology为准确表述洗选程度，通常采用灰分、产率等参数。灰分——煤的灰分，是指煤完全燃烧后剩下的残渣。确切地说，灰分应称为灰分产率，常用百分数表示。产率——是指洗选产品质量与原煤质量之比，叫该产品的产率，用γ表示。Xi’anuniversityofsciencean34Xi’anuniversityofscienceandtechnology跳汰选煤技术及设备Xi’anuniversityofsciencean35Xi’anuniversityofscienceandtechnology全世界每年入选煤炭中，约有35%左右是采用跳汰机处理；我国跳汰选煤占全部入选原煤量的40%。跳汰选煤处理的粒度级别较宽，在150~0.5mm范围；既可不分级入选，也可分级入选。跳汰选煤的适应性较强，除非极难选煤，均可优先考虑采用跳汰的方法处理。

跳汰选矿还大量地用于分选钨矿、锡矿、金矿及某些稀有金属矿石；此外，还用于分选铁、锰矿石和非金属矿石。Xi’anuniversityofsciencean36Xi’anuniversityofscienceandtechnology(a)分层前颗粒混杂堆积；(b)上升水流将床层托起；(c)颗粒在水流中沉降分层；(d)水流下降，床层密集，重矿物进入底层。煤炭与矸石在跳汰时的分层过程Xi’anuniversityofsciencean37Xi’anuniversityofscienceandtechnology（一）跳汰机内垂直交变水流的运动特性

Xi’anuniversityofsciencean38Xi’anuniversityofscienceandtechnology当

或

时，活塞的瞬时速度为最小，;当

时，活塞的瞬时速度达到最大值，即

活塞运动的加速度，可由式（2-5-8）的一阶导数求出，即

经时间

，活塞的行程

可由水速对时间的积分求出，即

(2-5-8)

(2-5-9)

(2-5-10)

Xi’anuniversityofsciencean39Xi’anuniversityofscienceandtechnology跳汰室内水速速度

、加速度

及行程

（波高）分别为

(2-5-11)

(2-5-11)

(2-5-11)

Xi’anuniversityofsciencean40Xi’anuniversityofscienceandtechnology（二）水流运动特性对床层松散与分层的作用

为了便于分析问题，现以正弦跳汰周期为例，并将该跳汰周期分为

t1、

t2、

t3、

t4

四个阶段（如图2-5-5）所示。分别讨论跳汰周期的各阶段中水流和床层运动及变化的特点，来考察松散及分层过程。Xi’anuniversityofsciencean41Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean42Xi’anuniversityofscienceandtechnology第Ⅰ个阶段——水流加速上升时期或称上升初期

水流加速上升时期，水流运动的主要任务，是较快地将床层举起，使其占据一定高度，为床层进一步的充分松散与分层，创造一个空间条件。

第Ⅱ个阶段——水流减速上升时期或称上升末期

在这一期间，矿粒的粒度和形状对按密度分层的影响较弱，而且，若是上升水流的负加速度越小，该阶段延续的时间就越长，密度对矿粒运动状态起主导作用的时间也就愈长，故对按密度分层的效果就会愈好。

水流在整个上升期间，所肩负的使命，是使床层尽快扩展松散，并使松散状态持续一段时间，为按密度分层提供足够的空间和时间。最理想的是开始短而速，尔后长而缓。

Xi’anuniversityofsciencean43Xi’anuniversityofscienceandtechnology第Ⅲ个阶段——水流加速下降时期或称下降初期

在下降初期，应使水流加速度较小，t3

时间宜长些为佳，即下降初期水流特点应是长而缓。

第Ⅳ个阶段——水流减速下降时期或称下降末期

在下降末期，吸啜作用应加以适当控制。

水流在整个下降期间，它所肩负的任务，是使床层的松散时间尽可能延长让分层过程得以充分进行；但当分层完毕后，下降水流也应尽快停止，既可防止低密度物混入高密度物中去又可避免使床层过度紧密。Xi’anuniversityofsciencean44Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean45Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean46Xi’anuniversityofscienceandtechnology跳汰机

国内外采用各种类型的跳汰机,根据设备结构和水流运动方式不同,大致可以分为以下几种：（1）活塞跳汰机；（2）隔膜跳汰机；（3）空气脉动跳汰机；（4）动筛跳汰机。

活塞跳汰机是以活塞往复运动，给跳汰机一个垂直上升的脉动水流，它是跳汰机的最早型式。现在基本上已被隔膜跳汰机和空气脉动跳汰机所取代。

隔膜跳汰机是用隔膜取代活塞的作用。其传动装置多为偏心连杆机构，也有采用凸轮杠杆或液压传动装置的。机器外形以矩形、梯形为多，近年来又出现了圆形。按隔膜的安装位置不同，又可分为上动型（又称旁动型）、下动型和侧动型隔膜跳汰机，隔膜跳汰机主要用于金属矿选矿厂。

Xi’anuniversityofsciencean47Xi’anuniversityofscienceandtechnology

空气脉动跳汰机（亦称无活塞跳汰机），该跳汰机是借助压缩空气，推动水流作垂直交变运动。按跳汰机空气室的位置不同，分为筛侧空气室（侧鼓式）和筛下空气室跳汰机。该类型跳汰机主要用于选煤。

动筛跳汰机有机械动筛和人工动筛两种，手动已少用。机械动筛是一种槽体中水流不脉动，直接靠板上的物料造成周期性地松散。目前为大型选煤厂尤其是高寒缺水地区选煤厂的块煤排矸提供了有效设备。下面根据使用范围，区分为选煤用跳汰机和选矿用跳汰机两大类。

Xi’anuniversityofsciencean48Xi’anuniversityofscienceandtechnology一、选煤用跳汰机（一）筛侧空气室跳汰机（鲍姆式跳汰机）

（二）筛下空气室跳汰机

（三）动筛跳汰机

（四）国外跳汰机简介

Xi’anuniversityofsciencean49Xi’anuniversityofscienceandtechnology一、选煤用跳汰机（一）筛侧空气室跳汰机（鲍姆式跳汰机）

Xi’anuniversityofsciencean50Xi’anuniversityofscienceandtechnology（1）筛板的型式

Xi’anuniversityofsciencean51Xi’anuniversityofscienceandtechnology（2）风阀1）滑动风阀（立式风阀）

Xi’anuniversityofsciencean52Xi’anuniversityofscienceandtechnology

2）旋转风阀（卧式风阀）

1-阀座；

2-排气端盖；

3-转子；

4-排气调整套；

5-阀盖；

6-手把；

7-进气调整套；

8-进气端盖；

9-蝶阀

Xi’anuniversityofsciencean53Xi’anuniversityofscienceandtechnology

3）电磁风阀

（1）气路系统。包括高压风管至气缸的气动管路；

（2）数控装置。通过控制电磁阀的通、断电时间，实现大范围内无极调节频率与跳汰周期特性；

（3）进、排气阀。进、排气阀由气缸和阀盖组成。

1-进气电磁风阀；

2-进气阀；

3-分配箱；

4-油雾器；

5-排气电磁风阀；

6-排气阀；

7-排气管；

8-进气管；

9-滤气器；

10-调压阀；

11-电子数控系统；

12-高压风管

Xi’anuniversityofsciencean54Xi’anuniversityofscienceandtechnology4.跳汰机排料装置溢流口的结构

（a）高溢流堰结构；

（b）无溢流堰结构；（c）半溢流堰结构

1）轻产物溢流堰排料装置Xi’anuniversityofsciencean55Xi’anuniversityofscienceandtechnology2）重产物筛上排料装置

（1）排料装置

Xi’anuniversityofsciencean56Xi’anuniversityofscienceandtechnology

（2）排料机构型式

Xi’anuniversityofsciencean57Xi’anuniversityofscienceandtechnology3）透筛排料

4）排料装置自动化

Xi’anuniversityofsciencean58Xi’anuniversityofscienceandtechnology

（2）测压管装置

Xi’anuniversityofsciencean59Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean60Xi’anuniversityofscienceandtechnology

（3）放射性同位素装置：

Xi’anuniversityofsciencean61Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean62Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean63Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean64Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean65Xi’anuniversityofscienceandtechnology（三）动筛跳汰机

1.动筛跳汰机的工作原理

2.液压传动动筛跳汰机

3.机械驱动动筛跳汰机

Xi’anuniversityofsciencean66Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean67Xi’anuniversityofscienceandtechnology（四）国外跳汰机简介

1.筛侧空气室跳汰机

Xi’anuniversityofsciencean68Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean69Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean70Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean71Xi’anuniversityofscienceandtechnology2.筛下空气室跳汰机

1）高桑跳汰机

Xi’anuniversityofsciencean72Xi’anuniversityofscienceandtechnology2）德国巴达克跳汰机

Xi’anuniversityofsciencean73Xi’anuniversityofscienceandtechnology重介选煤技术及设备Xi’anuniversityofsciencean74Xi’anuniversityofscienceandtechnology（一）重介质选煤的基本原理

重介质选煤：指煤炭在重介质中进行分选的过程。

重介质

：是指密度大于水的重液或重悬浮液流体

，即密度大于1.0

的重液或重悬浮流体。

Xi’anuniversityofsciencean75Xi’anuniversityofscienceandtechnology重介质选矿原理：

重介质选矿法是当前最先进的一种重力选矿法，它的基本原理是阿基米德原理，即浸在介质里的物体受到的浮力等于物体所排开的同体积介质的重量。

矿粒在介质中的有效重力和重力加速度分别为：故有Xi’anuniversityofsciencean76Xi’anuniversityofscienceandtechnology在重介质中，当时，，与的方向一致，矿粒将向下沉降；而当时，，与的方向相反，矿粒将向上浮起。在这样的介质中，选别完全属于静力作用过程，流体的运动和颗粒的沉降不再是分层的主要作用因素，而介质本身的性质（主要是密度）是影响选别的重要因素。。因此，为使选别过程能有效进行，重介质密度的选择应在矿石中轻、重两种矿物的密度之间，即Xi’anuniversityofsciencean77Xi’anuniversityofscienceandtechnology（二）介质的种类和加重介质的选择

1、重介质的种类

重悬浮液：是由密度大的固体微粒分散在水中构成的非均质两相介质。高密度固体微粒起着加大介质密度的作用，故称为加重质。选煤工业上所用的加重质常用磁铁矿粉：纯磁铁矿密度为5.0克/厘米3左右，配制的悬浮液密度最大可达2.5克/厘米3。

Xi’anuniversityofsciencean78Xi’anuniversityofscienceandtechnology重介质分选机

矿粒借重悬浮液在重力场中按密度完成分选过程所用的设备称重介质分选机。

表2-4-1重介质分选机分类表

Xi’anuniversityofsciencean79Xi’anuniversityofscienceandtechnology4.3重介质分选机

斜轮重介质分选机

JL型立轮重介质分选

选煤用块煤

立轮重介分选机

滴萨（DISA）型立轮重介质分选机

重介质分选机

太司卡（TESKA）型重介质分选机

圆筒型重介质分选机

重介质振动溜槽

选矿用重介质分选机

深槽式圆锥型重悬浮液选矿机

Xi’anuniversityofsciencean80Xi’anuniversityofscienceandtechnology一、选煤用块煤重介质分选机

斜轮重介质分选机立轮重介分选机

①JL型立轮重介质分选

②滴萨（DISA）型立轮重介质分选机

③太司卡（TESKA）型立轮重介质分选机3.圆筒型重介质分选机4.3重介质分选机Xi’anuniversityofsciencean81Xi’anuniversityofscienceandtechnology（一）斜轮重介质分选机

斜轮重介质分选机

1-分选槽；

2-提升轮；

3-排煤轮；

4-提升轮轴；

5-减速装置；

6-电动机；

7-提升轮骨架；

8-齿轮盖；

9-立筛板；

10-筛板；

11-叶轮；

12-支座；

13-轴承座；

14-电动机；

15-链轮；

16-骨架；

17-橡胶带；

18-重锤

Xi’anuniversityofsciencean82Xi’anuniversityofscienceandtechnology（三）立轮重介分选机

立轮重介分选机作为块煤分选设备，在国外应用较多。常见的有德国的太司卡（TESKA）型和波兰的滴萨（DISA）型立轮重介质分选机。我国上世纪70年代初期研制了JL1.8型立轮重介质分选机。80年代初又设计了JL2.5型立轮重介质分选机，用以处理50～300mm粒级的块煤排矸。

Xi’anuniversityofsciencean83Xi’anuniversityofscienceandtechnology1.JL型立轮重介质分选机

图2-4-10JL1.8型立轮重介质分选机结构示意图

1-分选槽；2-排矸轮；3-棒齿；4-排矸轮传动系统；

5-排煤轮；6-排煤轮传动系统；7-矸石溜槽；8-机架；

9-托轮装置Xi’anuniversityofsciencean84Xi’anuniversityofscienceandtechnology2.滴萨（DISA）型立轮重介质分选机图2-4-11DISA-1S型立轮重介质分选机N-入料；K-浮物；T-沉物；a-悬浮液入口；b-悬浮液排放口；1-分选槽；2-分选槽侧部；3-承重结构；4-提升轮；5-支撑中心线；6-排矸溜槽；7-入料口盖板；8-分选槽底部；9-振作平台；10-提升轮传动装置；11-定位辊；12-导向辊；13-传动皮带；14-浮物刮板（P1、P2分别为作用在横向及纵向支承梁上的重力）Xi’anuniversityofsciencean85Xi’anuniversityofscienceandtechnology图2-4-12DISA-2S型立轮重介质分选机N-入料；K-浮物；T-沉物；a-悬浮液入口；b-悬浮液排放口；1-分选槽；2-分选槽侧部；3-承重结构；4-提升轮；5-支撑中心线；6-排矸溜槽；7-入料口盖板；8-分选槽底部；9-振作平台；10-提升轮传动装置；11-定位辊；12-导向辊；13-传动皮带；14-浮物刮板（P1、P2分别为作用在横向及纵向支承梁上的重力）Xi’anuniversityofsciencean86Xi’anuniversityofscienceandtechnology

图2-4-13DISA－3S型三产品重介质分选机

N－入料；J－精煤；Z—中煤；G－矸石；a－悬浮液入口；b—悬浮液排放口1—分选槽；2—分选槽侧部；3—承重结构；4－提升轮；5－支撑中心线；6－沉物排放溜槽；7—入料槽；8—分选槽底部；9—操作平台；10－提升轮传动装置；11－定位辊；12—导向辊；13－传动皮带；14－浮物刮板（P1、P2分别为作用在横向及纵向支承梁上的重力）

Xi’anuniversityofsciencean87Xi’anuniversityofscienceandtechnology3.太司卡（TESKA）型重介质分选机

图2-4-14太司卡重介质分选机结构图Xi’anuniversityofsciencean88Xi’anuniversityofscienceandtechnology图2-4-16三产品太司卡重介质分选机Xi’anuniversityofsciencean89Xi’anuniversityofscienceandtechnology图2-40-20麦克纳利-洛-弗洛重介分选机(四)刮板式重介质分选机Xi’anuniversityofsciencean90Xi’anuniversityofscienceandtechnology

重介质旋流器是一种利用离心力场强化细粒级矿粒在重介质中分选的设备，能使密度差值小的难选和极难选细粒物料也能获得精确的分选。其结构简单，无运动部件，分选效率高。旋转重介质流选矿

Xi’anuniversityofsciencean91Xi’anuniversityofscienceandtechnology重介质旋流器的构造和分选过程D.S.M型两产品重介质旋流器结构图

1—入料管；2—锥体；3—底流口；4—溢流管；5—溢流室；6—基架Xi’anuniversityofsciencean92Xi’anuniversityofscienceandtechnology重介质旋流器分选过程矿粒分层规律主要遵循阿基米德原理，按照物料密度大小分层。颗粒的粒度及形状的差异对按密度分层有影响，但并不十分明显。Xi’anuniversityofsciencean93矿浆在一定压力下通过切向进料口给入旋流器，于是在旋流器内形成一个回转流。矿浆向周围扩展运动的结果，在中心轴周围形成了一个低压带。此时通过沉砂口吸入空气，而在中心轴处形成一个低压空气柱。

矿浆在旋流器内既有切向回转运动，又有向内的径向运动，而靠近中心的矿浆又沿轴向向上（溢流管）运动，外围矿浆则主要向下（沉砂口）运动。所以它属于三维空间运动。

Xi’anuniversityofscienceandtechnology

零速包络面—在轴向，矿浆存在一个方向转变的零速点，连接各点在空间构成的一近似锥形的面

。矿浆在一定压力下通过切向进料口给入旋流器，于94Xi’anuniversityofscienceandtechnology由于浓缩作用，底流的密度比溢流的密度高得多。加重质的粒度越粗、密度越大、离心力越大、锥角越大、底流口越小，则悬浮液的浓缩作用越强。由于浓缩作用，旋流器底流中悬浮液的密度将高于入料悬浮液的密度，溢流则低于入料悬浮液的密度。Xi’anuniversityofsciencean95Xi’anuniversityofscienceandtechnology

重介质旋流器的分选过程，可以用“分离锥面”的学说来概括，即在旋流器内存在一个低密度与高密度物体的分离界面，其形状基本上是锥形。重介质旋流器的分选过程：Xi’anuniversityofsciencean96Xi’anuniversityofscienceandtechnology矿粒进入旋流器后，在离心力的作用下：位于“分离锥面”内部的高密度矿粒则由中心向外移动，如它的密度高于“分离锥面”附近悬浮液的密度，则该颗粒将越过“分离锥面”进入下降流，并由底流口排出。位于“分离锥面”内部的低密度矿粒则仍停留于上升液流中，并由溢流口排出。在“分离锥面”外部的低密度的矿粒，则向中心移动，如它的密度低于“分离锥面”附近悬浮液的密度，则该矿粒将越过“分离锥面”而进入上升流中，并由溢流口排出。在“分离锥面”外部的高密度的矿粒，仍留在下降流中，由底流口排出。所以“分离锥面”上的悬浮液的密度，是矿粒在旋流器中的实际分选密度。Xi’anuniversityofsciencean97Xi’anuniversityofscienceandtechnology重介质旋流器的给料方式有三种：

第一种

是将物料与悬浮液混合后用泵打入旋流器。入料压力可达0.1MPa以上，在给料过程中，致使物料粉碎现象严重，并增加设备磨损。

第二种

是利用定压箱给料，物料和悬浮液在定压箱中混合后靠自重进入旋流器。定压箱液面高于旋流器入料口（视旋流器直径大小而定），一般500mm直径的旋流器不低与5m的高度，以保证入料口压力不低于0.04MPa。给料压力低，厂房高度要高。

第三种

无压给料方式，即悬浮液用泵以切线方向给入圆筒旋流器下部，而物料靠自重从圆筒顶部给入。重介质旋流器的给料方式

Xi’anuniversityofsciencean98Xi’anuniversityofscienceandtechnology重介质旋流器的安装垂直、倒立及倾斜。垂直：直径不大时；倒立：日本涡流旋流器，采用粗粒磁铁矿粉作加重质，在结构上有所改变，采用倒立安装方式。

倾斜：直径较大、锥角较小时。选煤用，一般，10∘。Xi’anuniversityofsciencean99Xi’anuniversityofscienceandtechnology（1）倒立型重介质旋流器

图2-4-29日本倒立型重介质旋流器

1—浮物室；2—浮物排出口；3—溢流套管；4—溢流管；5—底板；6—主入料室：7—次入料室；8—调节闸板；9—给料喷嘴；10—接头；11—圆锥体；12—空气柱调节管；13—圆锥口；14—盖板；15—液位调节器，16—调节套管，17—沉物室；18—沉物室盖；19—托架；20—调整螺母其它类型圆锥形重介质旋流器简介特点：重介质旋流器的锥比可以扩大到1.0，使用的加重质粒度更粗一点。Xi’anuniversityofsciencean100Xi’anuniversityofscienceandtechnology（2）麦克纳利重介质旋流器

美国麦克纳利公司制造的一种圆锥形重介质旋流器，其主要特点是入料沿摆线方向给入，见图2-4-30、图2-4-31。

图2-4-30麦克纳利重介质旋流器图2-4-31麦克纳利旋流器的给料方式特点：物料在进入旋流器前，在入料管中就进行了预选，因此，其分选效率和处理量略高于沿切线给料的旋流器。此外，摆线方向给料可使入料口的紊流减少，分选效果较好。缺点：所采用的磁铁矿粉粒度必须很细，全部小于325网目。Xi’anuniversityofsciencean101Xi’anuniversityofscienceandtechnology

1、美国戴纳（D.W.P型）圆筒重介质旋流器2、原苏联ΓЦ-500型旋流器3、英国沃西尔重介质旋流器4、大粒级煤重介质旋流器（二）圆筒形重介质旋流器

Xi’anuniversityofsciencean102Xi’anuniversityofscienceandtechnology1、美国D.W.P型圆筒重介质旋流器

D.W.P型重介质旋流器，机体为圆筒形，筒长与直径比为3～6，它是一种无压给料式重介质旋流器。

图2-4-32D.W.P重介质旋流器特点：①物料与悬浮液分开给入，有利于悬浮液密度的测定和调整。②无压给料既可以降低厂房高度，减轻泵与管道的磨损，同时高密度物料与旋流器器壁接触时间短，物料粉碎程度低，旋流器各部件磨损小，使用寿命长。近年来在选矿厂与选煤厂都得到广泛应用。Xi’anuniversityofsciencean103Xi’anuniversityofscienceandtechnology图2-4-33D.W.P旋流器布置图

1—原煤仓；2—悬浮液管路；3—精煤排料管；4—去磁选机管路；5—去悬浮液桶管路；6—矸石排料溜槽Xi’anuniversityofsciencean104Xi’anuniversityofscienceandtechnology2、原苏联ΓЦ-500型旋流器图2-4-36ΓЦ—500型旋流器旋流器上部沿切线方向亦给入部分悬浮液，所以原料在给料部分就开始旋转，以便提高总的分选效果。Xi’anuniversityofsciencean105Xi’anuniversityofscienceandtechnology3、英国沃西尔重介质旋流器图2-4-37沃西尔重介质旋流器1—可调排料口；2—沉物室；3—旋涡排料室，4—旋涡溢流管；5—主分选室一种立式圆筒形旋流器

Xi’anuniversityofsciencean106Xi’anuniversityofscienceandtechnology4、大粒级煤重介质旋流器图2-4-38大粒级煤重介质旋流器特点：入料上限大（0.5～100mm)，对原煤破碎作用小，可简化选煤工艺，使生产厂房高度降低。但对细粒级煤的分选效果不理想。Xi’anuniversityofsciencean107Xi’anuniversityofscienceandtechnology

三产品重介质旋流器，是由两台两产品重介质旋流器串联组装而成，从分选原理上没有差别。

第一段为主选，采用低密度悬浮液进行分选，选出精煤和再选入料，同时由于悬浮液浓缩的结果为第二段准备了高密度悬浮液；第二段为再选分选出中煤和矸石两种产品。（三）三产品重介质旋流器Xi’anuniversityofsciencean108Xi’anuniversityofscienceandtechnology图2-4-39无压给料三产品重介质旋流器结构示意图三产品重介质旋流器工艺简化，基建投资省和生产成本较低，受到了用户的欢迎。

Xi’anuniversityofsciencean1093NWX1200/850型无压给料三产品重介质旋流器Xi’anuniversityofscienceandtechnology入料范围为80～0mm，处理能力为250～350t/h·台。二段分选密度在线调节。精煤损失小,次生煤泥量小,与有压给料旋流器相比，次生煤泥能减少3%～5%，分选下限达0.3mm。3NWX1200/850型无压给料三产品重介质旋流器Xi’110Xi’anuniversityofscienceandtechnology图2-4-43ΓT—3／50型三产品重介质旋流器

1—圆筒旋流器；2—圆筒圆锥旋流器；3—连接管，4—悬浮液给入管，5—入料管，6—溢流管；7—精煤排出管，8—第二段底流口有压给料三产品重介质旋流器结构示意图Xi’anuniversityofsciencean111Xi’anuniversityofscienceandtechnology重悬浮液回收与净化系统

物料经分选后，轻、重产品都带走大量的悬浮液，必须迅速地回收循环使用。为使回收的悬浮液性质符合要求，必须进行净化浓缩。

Xi’anuniversityofsciencean112Xi’anuniversityofscienceandtechnology图2-4-45块煤重介质分选常用悬浮液回收与净化流程1—重介质分选机；2—重产品脱介筛；3—轻产品脱介筛；4—合格介质桶；5—合格介质泵；6—稀介质桶；7—稀介质泵；8—浓缩机；9—一段磁选机；10—二段磁选机

图2-4-45悬浮液回收净化流程比较简单。缺点是细粒磁铁矿容易损失。常用于粗粒（块煤）分选的悬浮液回收净化流程。

Xi’anuniversityofsciencean113Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofsciencean114Xi’anuniversityofscienceandtechnology图2-4-46稀介质预先分级的回收净化流程1—稀介质桶；2—稀介质泵；3—低压旋流器；4—浓缩机；5—一段磁选机；6—二段磁选机

图2-4-46是适用于末煤重介选悬浮液回收净化流程。该流程比前者复杂。优点是能够回收细粒磁铁矿和细煤泥，保持悬浮液稳定，减少磁铁矿损失。

Xi’anuniversityofsciencean115Xi’anuniversityofscienceandtechnology重悬浮液回收与净化的主要设备1.脱介筛

2.浓缩设备

3.净化设备

4.介质桶

5.提升和输送介质的设备

Xi’anuniversityofsciencean116Xi’anuniversityofscienceandtechnology1．脱介筛

多用普通直线振动筛或共振筛，筛面采用缝条筛面，筛孔为0.25～1.0mm。为了提高脱介筛的处理能力，在脱介筛之前，设置固定筛或弧形筛。

振动弧形筛直线振动筛Xi’anuniversityofsciencean117Xi’anuniversityofscienceandtechnology

2．浓缩设备

浓缩设备有耙式浓缩机、磁力脱水槽、水力旋流器、倾斜板浓密箱及螺旋分级机等。

耙式浓缩机分大、中、小型，其中小型耙式浓缩机的浓缩槽或称分级槽多用钢板制成，槽底为圆锥面，底面上有旋转耙可把浓缩物收集到中心底孔排出，槽体上部周边焊有溢流槽，溢流由此排出。

Xi’anuniversityofsciencean118Xi’anuniversityofscienceandtechnology

倾斜板浓密箱是一种小型效率高的浓缩设备，其构造如图2-4-47所示。外形为一个斜方形箱体，下接一个角锥形漏斗，箱体内装相互平行的倾斜板，分上下两层排列、稀悬浮液沿整个箱的宽度给入到两层倾斜板之间，然后向上流过上层倾斜板间隙。在此过程中，加重质颗粒在板间沉降析出，故上层倾斜板称为浓缩板。沉降到板面上的加重质颗粒借自重向下滑动，并落入下层倾斜板的间隙，继续沉降浓缩。下层倾斜板的用途主要是减少旋涡搅动，使浓缩过程稳定地进行，故下层板又被称为稳定板。浓缩产物从锥形漏斗的底口排出．液流则经上部溢流槽流走。

Xi’anuniversityofsciencean119Xi’anuniversityofscienceandtechnology图2-4-47倾斜板浓密箱结构示意图

1—给料槽；2—浓缩板，3—稳定板；4—排料口Xi’anuniversityofsciencean120Xi’anuniversityofscienceandtechnology3．净化设备

选煤所用磁性加重质一般为磁铁矿粉，用磁选机来净化回收介质。重介质系统中回收磁铁矿多选用永磁筒式弱磁场磁选机。Xi’anuniversityofsciencean1214．介质桶

介质桶包括合格介质桶和稀介质桶，是为了储存和缓冲悬浮液而设置的。

介质桶要有足够的容积，以保证停机后，能容纳分选机及管道中的全部合格介质，否则停机时，合格介质将溢流而造成损失。

Xi’anuniversityofscienceandtechnology4．介质桶Xi’anuniversityofscie122Xi’anuniversityofscienceandtechnology悬浮液密度的自动控制

重介质选生产过程，悬浮液的密度直接影响实际分选密度。为了提高分选过程的工艺效果，实际分选密度的波动尽可能小。

一般要求进入分选机中的悬浮液，其密度波动需小于±0.1g/cm3。

Xi’anuniversityofsciencean123Xi’anuniversityofscienceandtechnology浮游选煤技术Xi’anuniversityofsciencean124浮选及浮选过程（1）浮选

浮游选矿：又名浮选，它是根据矿物表面物理化学性质的不同，对细粒矿物进行分选的方法。

浮选的对象：物料粒度细，粒度和密度作用小，重选方法难以分离的矿物；磁性和电性差别不大难以用磁选和电选分离的矿物。浮选过程：在气、液、固三相体系中完成的复杂的物理化学过程。其实是疏水的有用矿物粘附在气泡上，亲水的脉石矿物留在水中，从而实现彼此分离。

Xi’anuniversityofscienceandtechnology浮选及浮选过程Xi’anuniversityofsc125（2）浮选过程

①磨矿：先将矿石磨细，使有用矿物与其他矿物或

脉石矿物分离。

②调浆加药：调节矿浆浓度，加入浮选药剂，以提高浮选效率。

③浮选分离：矿浆在浮选机中充分浮选，完成矿物的分选。

④产品处理：主要是脱水，浮选后的泡沫产品和尾矿产品进行脱水分离。

Xi’anuniversityofscienceandtechnology（2）浮选过程

①磨矿：先将矿石磨细，使有用矿物与其他矿物或126用浮选药剂调和矿浆的主要目的是使欲浮的矿物表面增加疏水性（捕收剂或活化剂），或使不欲浮的矿物表面变得更加亲水，抑制它们上浮（抑制剂），或促进气泡的形成和分散（起泡剂）。调浆：加药：固体矿物颗粒和水构成的矿浆（矿浆通常来自分级或浓缩作业）首先要在搅拌槽内用适当的浮选药剂进行调和，必要时还要补加一些清水或其他工艺的返回水（如过滤液）调配矿浆浓度，使之符合浮选要求。调浆加药：Xi’anuniversityofscienceandtechnology用浮选药剂调和矿浆的主要目的是使欲浮的矿物表面增加疏水性（捕127调好的矿浆被送往浮选槽，矿浆和空气被旋转的叶轮同时吸入浮选槽内。空气被矿浆的湍流运动粉碎为许多气泡。起泡剂促进了微小气泡的形成和分散。在矿浆中气泡与矿粒发生碰撞或接触，并按表面疏水性的差异决定矿粒是否在气泡表面上发生附着。结果，表面疏水性强的矿粒附着到气泡表面，并被气泡携带升浮至矿浆液面形成泡沫层，被刮出成为精矿；而表面亲水性强的颗粒不和气泡发生粘附，仍然留在矿浆中，最后随矿浆流排出槽外成为尾矿。浮选分离：Xi’anuniversityofscienceandtechnology调好的矿浆被送往浮选槽，矿浆和空气被旋转的叶轮同时吸入浮选槽128（1）捕收剂

作用点：固—液界面，且有选择性。

作用：提高疏水性，增加可浮性，促使矿物附着气泡，增强附着的牢固性。Xi’anuniversityofscienceandtechnology浮选药剂国内外选煤厂煤泥浮选常用的捕收剂多数是石油产品，主要有煤油、轻柴油和一些人工合成的非极性烃类油捕收剂，如我国的FS201、ZF浮选剂等。此外，还有一些其他工业的副产品。（1）捕收剂Xi’anuniversityofscie129（2）起泡剂