一种新型干法分选设备的研究.doc

一种新型干法分选设备的研究梁世红，曾鸣，李凌月，魏汝晖，王向浩，朱学帅，韦鲁滨(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京100083) 摘 要：分析了当前空气重介质流化床分选技术存在的问题，设计了一种新型干法分选设备，介绍了新设备的分选原理及创新之处，模拟分选煤实验取得了良好效果，为开发新型干法分选设备和实现工业化提供了可靠依据。 关键词：干法选煤；空气重介质流化床；振动排料；研究 我国大部分煤炭资源分布在西北缺水地区，相当数量的年轻煤种遇水易泥化，在严寒地区冬季易冻结，贮运困难，难以采用常规的湿法选煤工艺。西部大开发是我国的一项重要发展战略，西部地区丰富的矿产资源需要合理开发、洁净利用，以实现可持续发展。研究开发干法选煤工艺技术有利于我国煤炭工业的战略西移，促进洁净煤事业的全面发展1。 空气重介质流化床干法选煤是将气固流态化技术应用于选煤的一种新的高效分选技术2。新型空气重介质流化床分选设备的研究为开发新型干法分选设备和实现工业化提供了可靠的依据。与普通空气重介质流化床相比，该设备将振动能量引入了流化床，强化了气固之间的接触，改善了床层的流化效果，使床层密度均匀稳定。更重要的是省去了刮板装置，利用加入振动的反倾角工作面排出重产物，解决了气体分布板易损坏等缺点。1 空气重介质流化床干法选煤技术 我国空气重介质流化床干法选煤技术的研发经过了模型试验、小试、中试，1988年底建成了510t/h空气重介质流化床干法选煤半工业试验厂，并于1989年通过国家通配煤矿总公司技术发展局组织的专家技术鉴定。1994年6月，处理量为50t/h的空气重介质流化床干法选煤厂通过国家技术鉴定和工程验收，其可能偏差Ep值为0.050.073。 空气重介质流化床分选原理是以具有一定粒级的磁铁矿粉(或其他特定的固体颗粒)作为固相加重质，当通入空气使加重质颗粒完全流化后，床层静压力沿床高的分布与静止流体相似，形成密度均匀稳定的气固两相流化床，入选煤炭进入流化床后根据阿基米德定律按床层密度分层，轻者上浮，重者下沉，实现精煤与尾煤的有效分离。悬浮体的密度与分选密度基本相等，属于法重介质分选。实践证明，空气重介质流化床干法分选技术具有分选精度高、投资省、无环境污染、分选密度范围宽、处理量大的优点，理论上是最佳的干法分选方法。 目前空气重介质流化床分选机还存在以下缺点：重产物采用刮板输送，刮板运行阻力大，造成刮板弯曲，甚至引起断链；刮板与工作面问的挤压使某些颗粒4。2新型干法分选机的技术创新 为了解决空气重介质流化床干法选煤技术存在的问题，结合振动流化床的优点与振动工作面物料输送的特点，中国矿业大学科研人员设计了一种新型空气重介质流化床干法分选机。该设备利用振动输送代替刮板输送解决了气体分布器局部堵塞的问题。分选机的纵向长度即为分选区域的长度，从而有效提高了机内分选面积的利用率，实现了分选机的大型化；轻重产物的交错输送方式与床层均匀稳定流化的协调，有助于改善流化床的流化和分选特性，有效提高了生产效率和单位面积处理能力，还可以减少重介质的循环量。新型干法分选机主体部分示意图如图1所示。该设备的技术特点如下： (1)采用振动方式排出重产物，省去了刮板，解决了因使用刮板造成气体分布板易堵塞等问题； (2)激振器与气体分布板有一定安装倾角，产生的振动一方面用来排出重产物，另一方面有效抑制和消除流化床中的气泡，改善空气重介质流化床的流化状态； (3)整个流化床分为分选区和排矸区，其风室独立，易于调节，通过调整排矸区的风量，来控制重介质和重产物的排出速度； (4)采用反倾角床体设计，可使重介质流回分选区，在分选过程中使产品带介量减少，从而降低重介质的循环量，节省成本； (5)轻产物并非完全靠流化床的溢流作用排出，而是采用拨料轮以一定提升高度排出，提高了溢流排出速度，同时也减小了产品带介量； (6)分选后的轻重产物交错运行，提高了设备的生产效率和单位面积处理量。图1新型干法分选系统示意3新型干法分选机工作原理 经筛分后的块状物料与重介质分别加入分选机中，来自风包的有压气体经底部空气室通过气体分布器和激振器带动床体振动，使加重质均匀流化，在一定工艺条件下形成具有一定密度的比较稳定的气一固悬浮体。物料在流化床中分层，轻者上浮，重者下沉，分层后的床层底部高密度矸石在底板摩擦力和振动产生的惯性力作用下沿分选机纵向运动，经矸石排料口排出；床层上部的低密度物料受到流化的重介质作用悬浮在流化床的上部，由于振动能量随着床高的增加而衰减，浮物得不到底板赋予的振动惯性力作用而沿分选机横向运动，在拨料轮的作用下经精煤排料口排出，实现连续分选。4重介质分选实验 实验用粒度为5025mm的块煤，其浮沉实验结果如表1所示。 实验时，将重介质通过电磁振动给料机给入流化床分选槽中，然后通入空气，并将气体流量调到设定值，打开激振器，待床层充分流化并达到稳定状态时，即可通入物料进行分选试验。加重质和物料不断给入并混合，分选后的尾煤在底板摩擦力与惯性力的作用下沿分选机纵向运动，经尾煤排料口排出；精煤受到流化的重介质作用悬浮在流化床上部，在拨料轮的作用下经精煤排料口排出，从而实现轻重物料的分离。对分选出的尾煤作浮沉实验，画出累计沉物分配曲线，计算Ep值，以评价分选效果。实验结果如图2所示。 图2 分选产品分配曲线 由图2可知，新型空气重介质流化床分选机的分选密度为1.67g/cm3，可能偏差值Ep为0.055g/cm3，分选效果良好。表1 5025mm入料浮沉实验结果密度级/gcm-3本级产率/%灰分/%浮物累计沉物累计分选密度+0.1含量产率/%灰分/%产率/%灰分/%密度级/gcm-3产率/%1.3010.638.8410.638.84100.0037.511.3020.821.301.4010.1810.9620.829.8889.3740.931.4022.581.401.5012.4015.9833.2112.1579.1844.781.5024.451.501.6012.0624.0145.2715.3166.7950.131.6020.961.601.708.9028.4554.1717.4754.7355.881.7020.621.701.8011.7242.2365.8921.8845.8361.211.8019.491.802.0015.5361.2381.4229.3834.1167.731.9015.532.0018.5873.16100.0037.5118.5873.165总结 针对目前空气重介质流化床干法选煤存在的优缺点，结合振动流化床和物料运动的特点，设计了一种新型空气重介质流化床分选机。实验室分选实验结果表明，可能偏差Emp值为0.055g/cm3，分选效果良好，为实现工业化生产打下了坚实的基础，为干法选煤开创了一个新的研究方向。参考文献1 陈清如，骆振福干法选煤评述J选煤技术，2003(6):34-402 Qingru Chen，Lubin WeiDevelopment of coal dry benefieiation with air-dense medium