我国选煤方法及选煤设备发展情况分析

【摘　要】选煤是通过各种方法把原煤中的矿物质去除,并加工成质量均匀、用途不同的各种煤炭加工技术。大力发展选煤技术首先要选择合理的选煤方法,因为原煤中含有的矿物质及有害成分随产地及采煤煤层不同而不同,各地区、各煤层适合不同的选煤方法。按选煤方法的不同,选煤可以分为物理选煤、物理化学选煤、化学选煤及微生物选煤等。本文结合我国和世界上都普遍使用的三种选煤方法,介绍了选煤方法的分类、各种选煤方法机理及常用的选煤设备,为选取选煤方法提供指导。

【关键词】选煤方法；分类；选煤机理；选煤设备

随着经济的发展,人们对能源质量的要求越来越高,煤炭作为我国的主要能源,长期以来由于只追求暂时的经济效益,忽视了对环境的影响,结果造成了环境的巨大破坏。这些年随着洁净煤技术的研究,作为洁净煤技术的源头技术——选煤方法,取得了很大发展,发展选煤技术就是要谋求短期的经济效益和长期的社会效益、环境效益相统一。但如何选择合理的选煤方法,以及购置配套的选煤设备需要人们去探讨。

１．选煤方法分类

选煤是通过各种方法把原煤中的矿物质去除,并加工成质量均匀、用途不同的各种煤炭加工技术。大力发展选煤技术首先要选择合理的选煤方法,因为原煤中含有的矿物质及有害成分随产地及采煤煤层不同而不同,各地区、各煤层适合不同的选煤方法。按选煤方法的不同,选煤可以分为物理选煤、物理化学选煤、化学选煤及微生物选煤等。

1.1物理选煤

根据物料的某种物理性质(如粒度、密度、形状、硬度、颜色、光泽、磁性及电性等)的差别,采用物理的方法来实现对原煤的加工处理。在实际应用中物理选煤主要是指重力选煤,同时还包括电磁选煤及古老的拣选等。重力选煤主要有跳汰选煤、重介质选煤、空气重介质流化厂干法选煤、风力选煤、斜槽和摇床选煤等。

1.2物理化学选煤——浮游选煤(简称浮选)

它依据矿物质的物理化学性质的差别进行分选的方法。浮选包括泡沫浮选、浮选柱、油团浮选、表层浮选和选择性絮凝等。由于实际上常用的是泡沫浮选分选细粒的物料,所以通常所说的浮选主要是指泡沫浮选。

1.3化学选煤

借助化学反应使煤中的有用成分富集或除去杂质和有害成分的工艺过程。化学选煤主要有氢氟酸法、烧熔碱法、氧化法和溶剂萃取法等。

1.4微生物选煤

它是利用某些自养性和异养性微生物,直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫达到脱硫的目的。在现有阶段有发展前途的有以下三种:堆积浸滤法、空气搅拌浸出法和表面氧化法。

2.主要选煤方法及选煤设备

一般要根据原煤特性、现有的技术水平、矿区地理特征等实际情况来选取选煤方法。由于各国技术能力不同,选取选煤方法也各有侧重。

2.1跳汰选煤

跳汰是各种密度、粒度及形状的物料在不断变化的流体中作用下的运动过程,是最复杂的重选分选过程,迄今为止关于跳汰分层机理的观点都只能反映跳汰的某个侧面,不能全面地描述在跳汰过程中矿粒按密度分层的物理实质。跳汰分层机理假说可以概括为两种:静力学观点和动力学观点。

2.1.1静力学观点

静力学假说主要有跳汰能量理论、跳汰概率统计模型及跳汰浮选模型三种。

(1)能量理论。1947年德国学者迈耶尔首先提出,有物理学理论可知:对一个系统来说稳定态的能量最低,当系统中各组元之间的约束较弱时,系统可自发的从非稳态向稳态转移;当组员之间的约束较强时,系统只有在外力作用下才能实现从非稳态向稳态转移。对于跳汰层系统,在未按密度分层时,床层的重力势能较高,在脉动水流的作用下,床层的重力势能减少,直至最低,最终床层将按密度分层。能量模型只是对分层前和分层后的两个状态点的状态进行分析,不能反映分层的过程。

(2)跳汰悬浮模型。该模型把床层看作是由物料和介质组成的准均匀重悬浮体,轻、重物料按准均匀重悬浮体的物理密度进行分层。

2.1.2动力学观点

动力学假说主要有1867年奥地利学者雷廷智提出的床层按自由沉降末速分层假说,1888年美国学者门罗改进了末速分层假说,提出了干扰沉降末速分层假说。该假说考虑了矿粒间的相互作用。1908—1909年查兹提出吸附作用分层假说;高登等人1939年提出的初加速度分层假说。

2.1.3跳汰设备

按压缩空气室和跳汰机的相对位置可以将无活塞式跳汰机分为两类:筛侧空气室跳汰机和筛下空气室跳汰机。其中我国常用的是筛侧空气室跳汰机,目前我国生产的筛侧跳汰机主要由LTG型、LTW型、BM型和CTW型。

2.2重介质选煤

2.2.1重介质选煤机理

重介质选煤是用密度介于煤与矸石之间的重液和悬浮液作为分选介质的选煤方法。重液由于价格昂贵,回收复杂、困难,在工业上没有应用,目前普遍采用磁铁矿粉与水配制的悬浮液作为选煤的分选介质。重介质选煤具有分选效率高、分选密度调节范围宽、适应性强、分选粒度宽等优点。主要用于排矸、分选难选和极难选煤。重介质分选的机理是依据物理学上的阿基米德原理。当颗粒在悬浮液中运动时,颗粒不仅受到浮力作用外,还受到悬浮液的阻力作用。对于最初相对于悬浮液作加速运动的颗粒,最终将以一个末速度在悬浮液中相对于悬浮液静止运动。一般来说,重介质选煤是在重介质旋流器中完成的,此时,重力相对惯性离心力可以忽略。在重介质旋流器重中,颗粒所受到的离心力为。

2.2.2重介质选煤设备

重介质选煤设备主要有分选大于6mm或13mm的块煤斜轮重介质分选机和立轮重介质分选机以及分选末煤的重介质旋流器。其中立轮重介质分选机的类型较多,国内外应用也比较广泛。常用的有德国的太司卡型、波兰的DISA型等。我国自行设计制造的JL型立轮分选机。重介质旋流器可以分为两类:一类是以荷兰D.S.M重介质旋流器为代表的圆锥形重介质旋流器;另一类是以美国D.W.P为代表的圆筒形重介质旋流器。

2.3浮选选煤

浮选选煤是利用煤和矿物质的表面物理化学性质的差别及对水呈现不同湿润性,分选细粒煤的选煤方法。

2.3.1浮选机理

煤的表面是非极性的,矿物质表面主要是极性的,因此煤表面显现出极强的疏水性,而矿物质表面有极强的亲水性。由于矿浆中煤粒和矿物质的不同湿润性,当煤粒和气泡发生碰撞时,气泡易于排开其表面薄且容易破裂的水化膜,使煤粒粘附到气泡的表面;而矿物质颗粒表面的水化膜很难破裂,气泡很难把其粘附到气泡上,所以就留在矿浆中。为了提高煤可浮性、扩大煤与矿物质湿润性的差别、提高浮选效果,在浮选过程中一般要加入一些药剂,按药剂的作用可分为捕收剂、起泡剂和调整剂。

2.3.2浮选设备

浮选机按充气方式可以分为机械搅拌式浮选机和非机械搅拌式浮选机。我国选煤厂应用最广泛的是XJM型机械搅拌式浮选机。

【参考文献】

［１］薛维东等.选煤设备应用与市场营销[M].煤炭工业出版社.

［２］王敦普.今年我国选煤科技状况及发展建议[J].选煤技术,1997(2).

［３］孙玉波.重力选矿.北京:冶金工业出版社,1982.1-4．

［４］王淀佐,胡岳华.浮选溶液化学.长沙:湖南科技出版社, 1989．

［５］胡为柏.浮选.北京:冶金工业出版社,1989.1-3．