氣體輔助細粒煤離心力場分選規(guī)律研究.pdf

1、隨著煤田地質(zhì)條件的惡化和自動化采煤程度的提高，以及煤炭分選過程中的機械粉碎和泥化現(xiàn)象的加重，導(dǎo)致原煤中細粒級煤泥含量和次生煤泥量大大增加，這部分細粒煤如果不能得到有效分選，將嚴重制約最終精煤產(chǎn)品的質(zhì)量和煤炭資源的高效潔凈利用。相對較成熟的塊煤分選技術(shù)，細粒煤分選技術(shù)還有待進一步完善，論文借助不同于現(xiàn)有細粒煤分選設(shè)備分選原理的重浮耦合分選技術(shù)，開發(fā)了一種集重力分選與浮游分選為一體的重浮混合分選設(shè)備。該設(shè)備由兩部分組成，一是氣體引入裝置射流

2、充氣器，二是基于課題組發(fā)明專利煤泥旋流重選柱設(shè)計的旋流器?；谥馗』旌戏诌x設(shè)備構(gòu)建了氣、液、固多相體系下細粒煤離心力場分選系統(tǒng)，主要研究了氣相對氣、液、固三相體系下細粒煤離心力場重選的影響規(guī)律，煤泥浮選藥劑對重浮混合分選規(guī)律的影響，充氣旋流器重選-溢流閃速浮選工藝，以及調(diào)整劑對細粒煤離心力場分選的影響規(guī)律等。
　　對射流充氣器的充氣性能以及旋流器結(jié)構(gòu)對細粒煤分選規(guī)律的影響進行了系統(tǒng)的試驗研究，確定了重浮混合分選設(shè)備的較優(yōu)結(jié)構(gòu)和分選

3、試驗的工藝條件為:射流器噴嘴出口直徑5-6mm，溢流管直徑22mm、底流口直徑8mm、錐角結(jié)構(gòu)為90°復(fù)錐，溢流管插入深度為70mm;入料礦漿濃度為100g/L，入料壓力為0.15MPa。
　　試驗研究了氣液比對細粒煤離心力場分選的影響，結(jié)果表明:氣液比對各粒級分選的影響規(guī)律不同，對于+0.5mm粒級，隨著氣液比的增大，溢流產(chǎn)率、溢流灰分、底流灰分逐漸降低;對于0.5-0.25mm與0.25-0.125mm粒級，在氣液比30％時溢

4、流灰分最低，底流灰分與氣液比10％時相比有所增大;氣液比對-0.125mm粒級的分選效果影響不明顯。通過對分選產(chǎn)品進行浮沉試驗，借助分配曲線對分選效果進行了評定:隨著氣液比的增大，各粒級的分選密度δp、可能偏差Ep值逐漸減小，+0.5mm粒級δp值由不充氣時的1.725 g/cm3降到1.591 g/cm3，EP值由0.166降低到0.050;隨著氣液比的增大，同一氣液比下各粒級的δp、EP值之間的差值隨著氣液比的增大逐漸減小。結(jié)合數(shù)量

5、效率和錯配物總量兩個評價指標，確定了旋流器中氣液比的最佳值為30％。同時得到一種水介質(zhì)旋流器分選密度在線調(diào)節(jié)的方法。
　　利用流體動力學計算軟件Ansys-Fluent6.3.26對旋流器的流場進行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果表明:隨著氣液比的增大，旋流器內(nèi)的靜壓力和切向速度、空氣柱及其周邊位置的軸向速度、徑向速度分量值逐漸增大。隨著氣液比的增大，旋流器分選區(qū)域內(nèi)的氣體體積分數(shù)逐漸增大，分選介質(zhì)密度逐漸降低，這與細粒煤分選中溢流灰分隨氣液

6、比增大逐漸降低的結(jié)果是一致的，氣液比在20％-30％范圍內(nèi)，旋流器的分選流場能夠同時兼顧物料的重力分選和浮選所需要的流場特點，達到提高細粒煤分選效率的目的。正是因為疏水性顆粒與氣泡的附著，使被選物料中細顆粒的表觀粒度得到提高，表觀密度得到降低，降低了粒度對細粒煤重力分選的影響，提高了細顆粒分選效率。
　　為增加射流引入的氣泡在分選流場中的分散性、氣泡直徑的均勻性和穩(wěn)定性，向礦漿中添加了起泡劑仲辛醇，試驗結(jié)果表明:仲辛醇的添加對于+

7、0.5mm粒級的分選不利，對于0.5-0.074mm粒級分選效率有所提高，對-0.074mm粒級的影響不明顯。仲辛醇用量和氣液比兩因素及其交互作用對0.25-0.125mm、0.125-0.074mm兩個粒級影響高度顯著。在氣液比40％左右，仲辛醇和煤油用量分別為50g/t干煤泥、600g/t干煤泥時，重浮混合分選的溢流產(chǎn)品中+0.125mm粒級的灰分可控制在10％以內(nèi)，同時底流各粒級合計灰分在60％以上，可以實現(xiàn)重浮混合分選。利用顆粒

8、與氣泡慣性碰撞理論和紊流場中它們發(fā)生脫落的脫落概率公式，分析了煤泥浮選藥劑的引入對離心力場中粗、細粒級分選的影響機理。
　　提出了充氣旋流器重選-溢流閃速浮選工藝，實驗室試驗和選煤廠連續(xù)試驗結(jié)果表明:利用常規(guī)的浮選柱來分選充氣旋流器的溢流，雖然能夠回收一部分精煤，但并沒有將已礦化的泡沫完全回收，需要對溢流閃速浮選裝置做進一步研究。
　　為提高微細粒重選的分選效率，充分利用細顆粒的表面性質(zhì)對分選的影響，研究了絮凝劑聚丙烯酰胺（

9、PAM）、凝聚劑氯化鎂(MgCl2)、分散劑六偏磷酸鈉((NaPO3)6)、表面活性劑Span80和具有表面活性的水溶性聚合物聚乙二醇(PEG-200)這五種化學藥劑作為調(diào)整劑對細粒煤離心力場重選的影響，研究結(jié)果表明:PAM和MgCl2能夠提高+0.074mm粒級的分選效率，對-0.074mm粒級影響不大;(NaPO3)6對-0.074mm粒級的影響較明顯，Span80和PEG-200的添加使+0.25mm粒級的分選效率隨著加藥量的增加