第五章重介质选煤..

第五章重介质选煤第一节概述在重力选矿过程中，通常都采用密度低于入选矿粒密度的水或空气作为分选介质。所谓重介质是指密度大1g／cm3的重液或重悬浮液流体。矿粒在重介质中进行分选的过程即称为重介质选矿。选煤用的重介质有重液和重悬浮液两类。重介质选煤是目前分选效率最高的选煤方法，其优点是:1、分选精确度高；2、分选密度调节范围宽；易实现自动调控；3、对入选原煤的数量和质量波动适应性强；4、分选粒度范围宽，块煤分选机入料粒度一般为300～13mm，旋流器入料粒度通常为13～0.15mm；缺点：１、增加加重质回收系统，消耗加重质；２、设备磨损和维护量加大。重介质旋流器选煤应用范围：１）分选易选至极难选煤；２）再选跳汰机的中煤和精煤；３）与其它选煤方法组建联合流程；４）分选需要高度解离的原料，如夹矸煤含量大或破碎后可解离出黄铁矿的原煤。５）低密度分选超低灰精煤第二节重介质选煤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。一、重介质分选机分选原理物体在介质中的重力G。等于该物体在真空中的重量与同体积介质重量之差即δ－ρ＞０，颗粒下沉；δ－ρ＝０，颗粒悬浮在液体中的任意位置；δ－ρ＜０，颗粒上浮。当ρ＝1400kg/ｍ３，δ＝1300/ｍ3，该颗粒上浮；δ＝1800kg/ｍ3，该颗粒下沉。二、重介质旋流器分选原理物料和悬浮以一定压力沿切线方向给入旋流器，形成强有力的漩涡流。液流从入料口开始沿旋流器内壁形成一个下降的外螺旋；在旋流器轴心附近形成一股上升的内螺旋流。由于内螺旋流具有负压而吸入空气，在旋流器轴心形成空气柱。入料中的精煤随内螺旋流向上，从溢流口排出；矸石随外螺旋流向下，从底流口排出。第三节重悬浮液一、加重质的选择在选择加重质时，应注意粒度和密度的综合要求。既要达到悬浮液的密度及悬浮液的稳定性，又要保证较好的流动性（粘度不能高，容积浓度应控制在一定范围内）、加重质的粒度越粗、沉淀速度越快粘度越低、则稳定性不好；加重质粒度越细、沉淀速度就慢、稳定性好、但粘度增加，介质流动性差、加重质密度越高，对一定密度的悬浮液则容积浓度就低。因此，尽可能选择加重质的密度和粒度组成以及悬浮液容积浓度综合指标最佳的方案。重介质选煤的磁铁矿粉应具备下列条件：1）磁铁矿粉的纯度通常以磁铁矿粉中磁性物含量高低来表示其纯度。一般要求磁性物含量应在90％以上。磁性物含量高其密度高，并减少加重质的耗量。2）磁铁矿粉的有效密度高时，容易配制高密度的悬浮液。纯结晶的磁铁矿的密度为5.17。选矿厂生产的磁铁矿精矿并非纯净，一般都低于5．17。但重介质选煤所使用的磁铁矿粉有效密度不应低于4．6～4．7。3）磁铁矿粉的脆性要小，以防止在使用过程中发生泥化。4）磁铁矿粉的导磁率要高，磁滞性要低以满足在净化时磁铁矿既容易磁化回收，又容易退磁，保持再生悬浮液的稳定性。为保证加重质的有效使用，磁铁矿粉的水分要低，以免因磁铁粉打团增加损失。5）磁铁矿粉的粒度组成对粒度组成的要求，一是要满足悬浮液的稳定性，一是要降低加重质的损耗，三是降低对设备的磨损因此，对磁铁矿粉的粒度组成应有严格的要求。例如，法国在选别块煤时，＋0.15mm的含量应小于10％；在选别末煤时，应小于5％。英国在选煤时要求小于0．lmm的含量不少于94％；小于0．01m的含量不超过16％。美国在选块煤时，磁铁矿粉小于状明的含量不低于50％；选别末煤时，小于325目的含量不低于90％。我国选矿厂生产的磁铁矿粉的粒度较粗，应进一步加工磨细才能保证悬浮液的稳定性，并可减少设备，管路的磨损和加重质的耗量。生产实践证明，一些选煤厂采用球磨机再磨60～90min后可达到粒度的要求，使悬浮液的稳定性变好，分选密度波动变小，分选效率提高。二、悬浮液的性质1、悬浮液密度和容积浓度重悬浮液属于不稳定介质。它与稳定介质不同的是，随着加重质的性质及含量不同，其密度和粘度也发生变化。悬浮液的密度是决定分离密度的关键因素，故应给予足够的重视。固体加重质与水混合组成的悬浮液，其物理密度是单位体积内加重质与水的质量之和，其密度可按下式计算：采用磁铁矿粉配制是浮液时，一般容积浓度在15％～35％之间。超过最大值（35％）时，悬浮液粘度增高甚至失去流动性，矿粒在悬浮液中不能自由运动。低于容积浓度最小值时又会造成悬浮液中加重质迅速沉降，使悬浮液密度不稳定而导致分选效果变坏。采用磁铁矿粉配制的悬浮液密度可达1.3～2.g／cm3。如果在允许的容积浓度范围内，悬浮液仍不稳定时，可以加入一定量的煤泥来达到稳定悬浮液的目的。磁性物含量的测定方法：磁性物含量可以用磁选管测定。配制悬浮液时所需磁铁矿重量和煤泥重量可按下式计算:磁性物含量指悬浮液中磁铁矿干重与固体总重量之比即:悬浮液中的煤泥含量也有一定范围。一般情况下，当悬浮液密度小于1.7g／cm3时，其煤泥含量可达到35～45％左右；当悬浮液密度大于1.78／cm3时，其煤泥含量在15～25％左右。总之，煤泥含量范围应在15～45％之间。2、悬浮液的稳定性重介质选煤中，悬浮液的稳定性是指悬浮液在分选容器中，各点的密度和粒度在一定时间内保持相对稳定的能力。由于选煤用的悬浮液属于粗分散体系。分散的固体粒子本身没有保持悬浮状态的能力，靠借助外来的能量才能使分选设备内各点的悬浮液密度达到一定的均一性。这种密度均一性称为动态稳定性。3、悬浮液的流变性重介质选煤过程中，小粒级物料分离(上浮或下沉)时，所受的阻力与悬浮液的粘滞阻力有关。表征粘滞阻力的特征是粘度。因此，粘度是悬浮液流变特性的主要参数，也是影响小粒级物料分选效果的主要因素。4、影响悬浮液动态稳定性因素一切影响悬浮液粒子沉降速度的因素，都影响悬浮液的动态稳定性。1）加重质的粒度加重质的粒度越小，其沉降速度越慢，对悬浮液的动态稳定越有利，但悬浮液的粘度也相应增高。当悬浮液粘度过高时，会影响中、小粒级物料的分选效果，同时使加重质的制备、净化回收费用增加，加重质的工艺损耗相应也要增大一些。2）加重质的密度加重质的密度越低，它的自由沉降速度越小，配制成同一密度悬浮液的固体容积分数也越高，稳定性也好。但对分选效果的负面影响也越大。在离心力场(重介质旋流器)选煤时．工作悬浮液中加重质的容积分数(包括煤泥)最大不应超过35％。3）悬浮液的密度同一种加重质配制成悬浮液的密度越高，悬浮液中的固体容积分数也越大，悬浮液的动态稳定愈易达到，但悬浮液的粘度也相应提高。可是在实际生产中，对工作悬浮液的密度有定值要求，不可能依靠改变悬浮液的密度来提高稳定性。高密度悬浮液选煤时，主要矛盾是悬浮液的粘度。这时，使用加重质的密度应大于5000kg／m3。低密度重介质旋流器的分选时，主要矛盾是悬浮液的稳定性，而不是粘度。4）非磁性物的影响生产过程中，工作悬浮液中必然会混入部分矿泥(包括煤泥)。它在一定条件下能提高悬浮液的稳定性，对改善分选效果有利。但是，过多地混入细泥，会提高悬浮液的粘度，当粘度超过某数值后细粒煤的分选效果恶化。要根据原煤可选性和煤泥入选的数量和选后产品质量要求，调整好旋流器的结构及工艺参数，以及将分选后的煤泥产品排出分选系统，杜绝煤泥在分选系统中循环。否则，将使分选效果变坏。第四节重介质分选机一、选煤用块煤重介质分选机分类分类特征分选机类型分类特征分选机类型分选后的产品品种两产品分选机三产品分选机分选槽形式深槽分选机浅槽分选机悬浮液流动方向水平流分选机垂直流分选机复合流分选机产品排出装置提升轮（斜轮立轮）机，刮板机,圆筒机空气提升式分选机二、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-重锤图5-4斜轮重介质分选机斜轮重介质分选机的优点：（1）分选精确度高。由于重产物的提升轮在分选槽底部旁则运动，在悬浮液中处于分选过程的物料不被干扰，可能偏差可达0.02~0.03；（2）分选粒度范围宽，处理能力大。该机槽面由于制造得较为开阔，斜提升轮直径可达8m或更大。因此，分选粒度上限可达1000mm，下限为6mm。如国产分选槽宽为4m的重介质分选机，其斜轮直径为6.55m，处理能力为350~500t/h；（3）该机悬浮液循环量少。由于轻产物采用排煤轮的重锤拨动排放，所以被煤带走的悬浮液量少，故悬浮液循环量低（按入料计约为0.7~1.0m3/t.h）；（4）由于分选槽内有上升悬浮液流使悬浮液比较稳定，分选机可使用中等细度的加重质，即小于325目（0.04mm）占40%~50%已达到细度要求。E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70年代初期研制了JL1.8型立轮重介质分选机。安装在汪家寨选煤厂，用来洗选跳汰机的中煤，获得良好效果。在此基础上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。立轮重介质分选机与斜轮重介质分选机工作原理基本相同，其差别仅在于分选槽槽体型式和排矸轮安放位置等机械结构上有所不同。在相同处理量，立轮重介质分选机具有体积小、重量轻、功耗少、分选效率高及传动装置简单等优点。1.JL型立轮重介质分选机JL1.8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2.滴萨（DISA）型立轮重介质分选机DISA-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）DISA-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-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为作用于支承梁上的重力）3.太司卡（TESKA）型重介质分选机图5-5太司卡重介质分选机结构图太司卡三产品重介分选机立轮重介质分选机较斜轮重介质分选机有更多的优点，主要有：（1）在分选槽内立轮产生涡流的流动方向与沉物的沉降方向一致，所以对分选过程影响不大；斜轮在分选槽内所产生的涡流运动方向与沉物的沉降方向相反，并同时造成一个水平旋转的涡流，不仅影响分选效果，而且降低处理量。（2）相同槽宽的立轮重介质分选机比斜轮重介质分选机体积小、重量轻。（3）立轮重介质分选机传动机构简单，故不易损坏，事故少；斜轮则传动机构较复杂，事故多，因而维修工作量大。（4）重介分选机工作中的磨损情况，立轮比斜轮要轻，如排矸轮、分选槽等寿命均在5年以上。四、刮板式重介质分选机该分选机是利用纵向悬浮液流排精煤、横向刮板排矸石的分选机。工作原理：槽体近似长方形，原煤从给料侧给入，精煤随纵向水平悬浮液流从另一侧的溢流堰排出。矸石随刮板输送机沿槽底横向移动，最后被提升到排矸口排出。原煤进入分选槽后被压煤板压入悬浮液内。80%-90%的循环悬浮液产从给料侧的原煤入口下面沿水平方向给入，以形成纵向水平液流；约10%-20%的悬浮液通过槽底排孔给如，形成上升液流，使精煤上浮。一、重介质旋流器选煤的发展重介质旋流器是在分级旋流器的基础上演变而来。1945年荷兰国家矿山局提出了用重介质旋流器选末煤的方法，并发明了ＤＳＭ（圆柱圆锥形）重介质旋流器。由于加重质由黄土改为磁铁矿，使这一技术真正用于工业。美、德、英、法等国相继购买了这一专利应用于