摘 要:论述了自生介质螺旋滚筒选煤的原理及其在我国的应用情况,指出它是动力煤洗选中块、粒煤排矸的高效、经济的分选方法。对具备形成自生介质的原煤采用这种方法是经济可行的。
关键词:自生介质 螺旋滚筒选煤 分选密度▲
1 发展选煤的重点在于动力煤洗选
建国以来,我国选煤主要是保钢铁生产,其次是保化工行业,而动力用煤占全国商品煤80%以上,入选比例不足10%。实施洁净煤技术势必要求各种煤炭都要洗选。因此,在当前冶金用煤饱和的情况下,今后选煤的发展重点必然是动力煤的洗选。
原煤炭部提出到2000年原煤入选能力达到5~5.1亿t的目标,这就需要每年入选能力增长4000万t,主要是动力煤的洗选。为了适应这一发展要求,就必须研究开发动力煤洗选的工艺和设备。动力煤洗选不同于炼焦煤,它是以排矸为主,特别是排除块煤或粒煤中的矸石。为了简化工艺,减少投资,降低生产费用,就必须寻求简单实用的动力煤洗选设备和工艺。
2 自生介质螺旋滚筒选煤
2.1 自生介质螺旋滚筒选煤工艺
自生介质螺旋滚筒选煤工艺是90年代初从比利时引进我国的,国内称该工艺设备为“帕纳比”选煤。引进后,由国内有关单位进行研究生产,1992年煤炭部进行了新产品鉴定,并列入煤炭部“100推”技术项目。现全国已有30多家煤矿应用。安徽淮北地区1997年以来就有3家煤矿(淮北袁庄,皖北毛郢孜、任楼)建成使用,普遍反映投资省,建厂快,占地面积小,省水,省电,生产费用低,分选效果好,特别适合中小煤矿采用。
2.2 滚筒选煤机分选原理及其技术特征
2.2.1 分选原理
滚筒选煤机由螺旋滚筒、入料溜槽、矿浆管、传动装置等组成(图1)。螺旋滚筒分为圆柱筒和圆锥筒两部分。筒体内壁焊有多头螺旋叶片,其作用是输送重产物(矸石)。滚筒由胶轮支撑,筒体呈倾斜安装,为防止其轴向移动,筒体两侧各装一个轴向止推胶轮,支撑在止推盘上。传动装置由电机驱动减速机、主动支撑胶轮使滚筒回转。入料溜槽悬臂伸到滚筒中部,物料由溜槽送入筒内。经过分选,轻产物(精煤)随介质流向滚筒下端排出,重产物(矸石)被螺旋叶片提升到上端的圆锥端排出。

图1 螺旋滚筒选煤机结构示意图
滚筒选煤机的分选过程可视为煤与矸石的分层和分离两个步骤,但两者又是交叉进行的。物料分层的动力主要有3个:①自生介质的浮力。由于自生介质的密度(1.15~1.20kg/L)达不到煤的实际分选密度,但比较接近净煤的密度,而远小于矸石的密度。矸石在自生介质中有效重力大,下沉速度快,净煤在介质中有效重力小,沉降速度慢。由于煤与矸石的沉降速度不同,故能实现轻重产物按密度分层。②滚筒转动的动力。物料进入滚筒后,一方面被螺旋推动,向筒体锥端移动;另一方面,物料沿着筒壁被提升、折落,在筒内形成上下动态循环的流化床。这种翻滚运动为不同密度的物料交换空间位置创造了条件。经过多次反复循环,物料得到比较理想的分层。③滚筒内螺旋叶片的动力。水平介质流每越过一道叶片时,均产生一次上下起伏的波浪运动,上层的轻产物被介质流抬起越过叶片,下层的重产物被叶片挡住。物料随水平流如此反复经过多道叶片,从而使表层的轻物料得到多次分选,达到较高的纯净度。
物料的分离是由介质流的推力及滚筒内螺旋叶片的推力共同完成的。介质的水平流起到分离、运输轻产物的作用,螺旋叶片则像螺旋运输机一样,随时把沉积在筒壁上的重产物向与介质流相反的方向输送,与轻产物分离,从滚筒上端排到筒外。
2.2.2 技术特征
目前我国已使用的螺旋滚筒选煤机共有3种规格,见表1。
表1 螺旋滚筒选煤机技术特征
| 项 目 | LZT14/80 | LZT16/90 | LZT18/90 |
| 滚筒直径(mm) | 1400 | 1600 | 1800 |
| 滚筒长度(mm) | 8000 | 9000 | 9000 |
| 滚筒倾角(°) | 5~7 | 8~10 | 8~10 |
| 滚筒转速(r/min) | 14~22 | 8~20 | 8~20 |
| 入料粒度(mm) | 200~6 | 200~6 | 200~6 |
| 处理量(t/h) | 25~35 | 40~50 | 60~80 |
3 自生介质滚筒选煤机的使用情况 3.1 工艺流程
图2 自生介质选煤原则工艺流程图 从淮北使用的情况看,作为动力煤洗选的块、粒煤排矸设备,滚筒选煤机有其突出的优点:①分选效果好,所排矸石较纯,灰分一般都在78%以上;②投资省,不需配套设备;③用水量少,煤泥水处理系统简单;④占地面积小,建厂快;⑤对原煤质量变化适应性强;⑥运行费用低,设备的维修工作量小。 表2 袁庄矿选煤厂技术指标统计 (%) |
| 指 标 | 试生产 期 间 |
1~3月 | 4月 | 5月 | 6月 |
| 入选原煤灰分 | 33.92 | 34.48 | 35.34 | 33.33 | 32.89 |
| 轻产品灰分 | 17.74 | 16.26 | 17.85 | 16.16 | 15.89 |
| 矸石灰分 | 77.53 | 81.60 | 81.74 | 81.13 | 80.56 |
| 分级筛下物灰分 | 26.78 | 30.00 | 29.77 | 27.16 | 27.24 |
| 商品煤灰分 | 23.51 | 23.17 | 23.68 | 21.32 | 21.40 |
| Qnet,ar(MJ/kg) | 22.40 | 22.34 | 22.33 | 23.06 | 23.00 |
4 应用前景 从淮北地区近期使用自生介质滚筒选煤看,该工艺设备有其独特的优点,因此具有很强的生命力。作者认为:随着环保要求的严格,用户对煤炭质量要求越来越高,这就迫使煤矿以质量求生存,必然要大力发展动力煤的洗选。该工艺设备系统投资少,建厂快,分选效果好,省水,省电,生产成本低,特别适合中小煤矿作为洗选动力煤的工艺设备,还可建设厂房结构简单的选煤厂。我国地方煤矿原煤入选比例只有15%,因此,它是很有发展前途的工艺设备。同时,它也适用于煤矿脏杂煤的洗选。 5 结 论 (1)自生介质滚筒选煤机的结构及工艺系统都较为简单,适合于动力煤洗选。对原煤质量变化适应性强,精选粒度范围为200~6mm。作为块、粒煤排矸设备,其分选效果好,省水,省电,营运费用低,可简化湿法选煤厂的煤泥水处理系统。它与自生介质旋流器配合使用可实现全粒级入选,是较理想的块、粒煤排矸设备,发展前景广阔。
作者单位:蒋志伟(淮北金鹏工矿设备设计制造公司 安徽省235006) |
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