粗煤泥回收分选进展
摘要：主要介绍粗煤泥的产生原因和特点，并且简单地谈谈粗煤泥分选设备的特点和应用前景。
关键字：粗煤泥；分选设备；应用
Outlook of the coarse slime recovery and separation
E Xuan
(School of Chemical Engineering and Technology，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008，China)
Abstract: This paper mainly presents features and the causes of coarse slime, as well as characteristics and application prospects of the coarse slime separators briefly.
Keyword: coarse slime; separators; application
1.引言
近年来，我国对煤炭的需求量与日俱增。据不完全统计，2011年我国煤炭产量高达35亿吨，原煤入洗率达到51%。由于科学技术的迅猛发展，煤炭开采机械设备趋于大型化，原煤中粉煤所占的比例也在增大，可达到30%—45%左右。
2. 粗煤泥的特点
在煤炭洗选工艺中，重选方法对分选小于1.5的细粒煤的效果较差；而浮选方法能有效分选小于0.5mm的煤泥，对于粒度在1.5—0.5mm之间的粗煤泥，两种方法分选效果都不能满足回收要求，粗煤泥一般具有如下特点：①粗煤泥的粒度大多在重选有效分选下限附近;②煤和矿物解离充分，其可选性较好;③粗煤泥的灰分会比精煤灰分高出3个百分点，分选后精煤产率提高;④对于重介质和跳汰工艺的粗煤泥，经过了排矸后，分选密度较低;⑤粗煤泥的力度范围窄，一般介于1.5—0.5mm之间；⑥可将粗煤泥单独进行回收，为分选提供有利条件。
目前，国内的炼焦煤选美厂常采用重介质旋流器+粗煤泥回收+细煤泥浮选联合流程，粗煤泥得不到有效分选，从而使其灰分比精煤灰分要高出3个百分点，而且，粗煤泥的量大，如果直接将粗煤泥掺入精煤中，会导致混合精煤灰分偏高，从而降低全厂精煤产率。因此，粗煤泥的分选已经成为提高精煤产率的重要因素，如果能有效处理粗煤泥，则精煤产率将会有较大的提高，同时还可以在脱泥作业中提高脱泥效率，这对增加选煤厂经济效益和社会效益是大有益处的。
3.粗煤泥的分选设备
粗煤泥分选设备是衔接重选分选设备和浮选分选设备的重要环节，主要作用是提高脱泥效率，减轻煤泥水系统负担；实现粗煤泥有效分选，提高全厂精煤产率。目前，主要的粗煤泥分选设备有：煤泥重介质分选机、干扰床分选机、水介质旋流器、螺旋分选机，现就应用较广泛的设备作简单的介绍。
3.1煤泥重介质分选机
煤泥重介质分选机工作时，物料与重介质悬浮液混合均匀后，以一定的压力沿入料管切线方向给入，形成旋流；其中一股形成向下的外旋流，另一股形成在旋流器的轴心形成向上的内旋流，入料中的轻产物随着内旋流从溢流口排出，入料中的重产物随着外旋流从底流口排出。例如在南桐选煤厂使用直径为150mm重介旋流器分选0.5—0.075mm粒级的高硫难选煤，所使用的加重介质粒度为＜40μm约占95%，其分选可能偏差Ep=0.06左右，煤泥降硫率达到14.3%，总精煤硫分下降达4.83%，吨原煤平均介质消耗为1.8kg，煤泥重介旋流器还有降硫的效果，是一种较好的粗煤泥分选设备。
3.2 干扰床分选机
干扰床分选机是应用干扰沉降原理分选的，有从国外引进的TBS、RC分选机和国内的CCS分选机，其中TBS分选机应用最为广泛。
TBS分选机是一种利用上升水流通过紊流板形成均匀上升的紊流，入料中的颗粒在分选机中做干扰沉降运动。沉降末速与上升水流流速相等的颗粒悬浮形成干扰层，干扰层将粒度﹤5mm的物料分成两部分，达到稳定状态后，密度低于干扰层平均密度的颗粒会向上运动，进入溢流，细而轻的物料不断进入溢流，由溢流槽收集；而密度高于干扰层平均密度的颗粒会透过干扰层向下运动，进入底流，在分选机的槽体下部有一个密度传感器，密度传感器浸入到紊流区中相应的高度，对槽体内的的床层密度进行实时监测，当床层密度达到设定值时，控制器会发出一个信号，这时底部排料阀打开排料直至床层密度小于设定值，排料阀关闭。国内已有不少选煤厂使用TBS分选机处理粗煤泥，一般粒度在3—0.25mm粒级范围内的煤泥分选效果较好。例如在城郊选煤厂，TBS分选机对1—0.25mm粒级的粗煤泥具有非常好的分选效果，物料精煤灰分为9.40%，产率高达78.15%，同时吨煤介耗下降到1.32kg，吨煤油耗在0.4kg以下，不仅提高了经济效益而且还降低了生产成本，其应用会越来越广泛。
3.3水介质旋流器
水介质旋流器是由一段圆柱体和一段圆锥体组成，锥体粗短，旋流溢流管粗长。水介质旋流器工作时，矿浆会从水介质旋流器底部沿切线方向给入，矿浆流做旋流运动。当外旋流接触到旋流器的锥底时，将产生向上的作用力，导致重产物在锥形区聚集,形成致密的物料层；低密度物料不能穿透物料层进入底流，向上运动进入溢流从溢流管排出。下降流进入锥体部分后，由于受到锥体向上推力的影响，其轴向分速度减小，中高密度颗粒由上而下逐渐集中，而颗粒旋转半径逐渐减小，切向分速度增大，离心力增大；当颗粒所受的重力和离心力的合力方向与锥面相垂直时形成悬浮转动层，而高密度颗粒可以穿过悬浮转动层，低密度颗粒不能穿过，再次被卷入上升流，形成二次分选作用。
3.4螺旋分选机
螺旋分选机是一种专门处理细粒物料的分选设备，其入料粒度范围在3.0—0.25mm，在选煤厂中被用来处理细粒末煤和粗煤泥。矿粒在螺旋槽内分选时主要受水流运动特性影响，矿粒在弱紊流作用下松散并且分层。轻产物向槽的外缘移动，重产物富集于内缘。在国内，螺旋分选机也在部分选煤厂有应用，例如，晋华宫选煤厂煤泥的可选性为易选，用螺旋分选机处理1.5—0.1mm粒级的煤泥已取得了较好的分选效果，其中精煤灰分和硫分与入料相比分别降低了6%和0.6%，数量效率高达86%—95%，可能偏差为0.18。因此，在分选易选煤泥方面，螺旋分选机有较好的分选效果，优势明显。
4粗煤泥分选设备的评析
4.1煤泥重介质分选机的优点和不足
对于煤泥重介质分选机，其入料方式采用泵送入料，可以通过调整入料压力来调节其分选密度，操作方便、简单，而且不同密度颗粒之间干扰沉降末速相差大，可能偏差小，精度很高。
但是由于煤泥重介质旋流器所需的重介质全部都来自于大直径旋流器的溢流，则两个重介质系统之间相互影响，不便于调节，较难实现全厂重介质系统的平衡和自动控制；而且，经煤泥重介质旋流器分选后的细粒煤与重介质悬浮液将一同进入磁选机，使得磁选机入料浓度过高、粒度大，降低磁选机的回收效率，介耗增加。
4.2干扰床分选机的优点和不足
以TBS分选机为例，上升水流速度是影响TBS分选机分选效果的重要因素。TBS分选机主要通过改变上升水流速度和底流阀开启大小来调节分选密度，其可调节的范围大，精度高。
综合各方面考虑，TBS分选机处理粗煤泥的效果较好，但对入料粒度范围有一定的要求，如果入料粒度范围过大，分选效果会变差。此外，TBS分选机的分选时间较长，有利于分选，但是其重产物排料是间歇性的，容易造成生产不稳定，从而影响其分选效果。因此，控制好入料粒度范围是提高TBS分选机分选效果的重要途径。
4.3水介质旋流器的优点和不足
水介质旋流器不涉及重介质系统，对介耗无影响，但其分选密度较低，而且调节范围小，分选时间短，可能偏差大，其分选精度较差。此外，水介质旋流器的处理能力较小，不便于设备地大型化。
4.4螺旋分选机的优点和不足
螺旋分选机对入料要求高，分选密度较高，难以满足低灰精煤，设备处理量也不高。螺旋分选机的分选时间与TBS分选机相比要短一些，分选不充分，分选精度不高。
5 应用前景
综合比较以上粗煤泥和分选设备的特点，本人认为TBS分选机和煤泥重介质旋流器的应用前景较好。虽然二者都存在不足，但克服不足后，随着设备地大型化，其应用会越来越广泛。
今后，应着力解决煤泥重介质旋流器的重介质系统及介质回收问题；也应重点解决TBS分选机底部排料问题，可以运用先进的计算方法自动控制排料速度满足一定高度的物料层以保证连续排料生产操作。同时应该完善工艺流程确保入料粒度和分选设备良好匹配，最大地利用煤料的特性和分选设备的优势，提高分选效果，得到最大的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 唐莉英等. 粗煤泥分选设备分析 [J]. 选煤技术，2009，（5）：67—70.
[2] 张燕丽. 粗煤泥分选设备技术的比较 [J]. 煤炭加工与综合利用，2012，（4）：26—29.
[3] 王宏等. TBS干扰床分选机在粗煤泥分选中的应用研究 [J]. 煤炭工程，2009，（3）：95—97.
[4] 齐正义. 粗煤泥分选工艺分析 [J]. 选煤技术，2008，（2）：46—48.
[5] 史红军. 煤泥回收和分选技术评述 [J]. 选煤技术，2011，（5）：75—79.
[6] 赵卫彬等. 粗煤泥回收系统的优化 [J]. 煤炭工程，2008，（7）：18—20.
[7] 吴明有等. 粗煤泥的分选及其对选煤工艺的影响 [J]. 选煤技术，2009，（2）：71—74.
[8] 张悦秋等. 煤泥重介旋流器选煤技术现状及发展 [J]. 煤炭工程，2005，（12）：14—16.
[9] 周少雷，邓晓阳. 我国的选煤厂设计与新技术应用 [J]. 煤炭加工与综合利用，1999，（05）：9 -12
[10] 匡亚莉.选煤厂管理[M].徐州:中国矿业大学出版社,2011
[11] 匡亚莉.选煤工艺设计与管理[M].徐州:中国矿业大学出版社,2009
[12] 邓晓阳，周少雷．中国选煤厂的设计现状 [J]．煤炭加工与综合利用，2006,(05)：12-14．
[13] 吴式瑜. 国际选煤技术的发展趋势——第十三届国际选煤会议述评. 煤炭加工与综合利用，1999，（01）：1-2
[14] 夏宗庚. 国内外选煤厂设计技术的发展. 煤炭加工与综合利用，1996，（01）：48-51
[15] 梁金钢,赵环帅,何建新. 国内外选煤技术与装备现状及发展趋势[J].选煤技术,2008,(1):60-64
[16] 吴吟. 煤炭“十二五”规划中煤炭产业发展趋势.山西能源与节能，2010，（05）：10-11
[17] 武乐鹏,杨立忠,解国辉.选煤技术的发展[J].科技情报开发与经济,2009,(14):121-122
[18] 刘文欣.中国选煤工业现状及未来的发展趋势. 煤炭工程,2010,(11):16-18.
[19] 段锡章，夏宗庚，薛钊. 我国选煤厂设计的发展概述. 煤炭加工与综合利用,1999，（03）：6-8
[20] 我国选煤厂设计现状. http://www.kc86.com，2011
