脉动液固流化床粗煤泥分选试验研究

脉动液固流化床粗煤泥分选试验研究

第 42卷 2014年第 12期

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本栏目编辑 张代瑶

脉动液固流化床粗煤泥分选试验研究邢耀文，万克记，王见明，桂夏辉，王英伟中国矿业大学化工学院江苏徐州 221116

摘要：为探索脉动液固流化床分选粗煤泥的分选效果，寻求最佳的脉动水流波形，设计了恒定水流和不同振幅频率的脉动水流条件试验，分析了引入脉动前后的液固流化床的分选效果和产品特性，结合颗粒动力学方程对脉动水流分选机理进行了分析。结果表明：小振幅高频率的脉动水流可以获得灰分含量为 15.55%,产率为 77.47%的最佳分选指标；与相同上升水量的恒定水流 TBS分选机相比，精煤产率可提高 2.09%,灰分下降 0.09%;脉动水流使不同密度物料产生不同程度的加减速效应，按密度分层作用随之强化；针对 TBS入料粒度小、范围窄的特点，分选机只需要小振幅的水流，过高的振幅会严重破坏床层的稳定性，恶化分选效果。关键词：粗煤泥；液固流化床；脉动；分选机理中图分类号：TD943 文献标志码：A 文章编号：1001-3954(2014)12-0092-05

分 选

Test study for separation of coarse coal slime with pulsing liquid-solid uidized bedXING Yaowen, WAN Keji, WANG Jianming, GUI Xiahui, WANG YingweiSchool of Chemical Engineering& Technology, China University of Mining& Technology, Xuzhou 221116, Jiangsu, China

Abstract:To explore the separation effects of coarse coal slime with the pulsating liquid-solid uidized bed and seek the best pulsing ow waveform, the paper conducted the test for pulsing ow condition at constant ow as well as various vibration amplitude and frequency. And then, it analyzed the separation effects and product characteristics of the liquid-solid uidized bed before and after introducing the pulsation, and studied the separation mechanism of pulsating flow in combination with particle dynamics equation. The results showed the best separation indexes involving ash content of 15.55% and yield of 77.47% were obtained by applying the pulsating ow with small vibration amplitude and high frequency. Compared with the separation indexes of constant- ow TBS with the same rising ow, the yield of clean coal increased by 2.09% and the ash content decreased by 0.09%. Pulsating ow made various-density material generate various acceleration and deceleration, and layering effects were strengthened with the density. In view of small feedings size and narrow size range of TBS, ow with small vibration amplitude should be applied to the separator. Overhigh vibration amplitude would damage the stability of the bed and degrade the separation effects. Key Words:coarse coal slime; liquid-solid uidized bed; pulsing; separation mechanism炭分选是实现煤炭洁净利用的重要手段[1]。近年来，我国煤炭分选加工行业

发展迅速，特别是重介旋流器不断向大型化发展，煤炭重介分选粒度

煤

基金项目：国家自然科学基金委员会创新研究群体科学基金项目 (50921002)作者简介：邢耀文，男，1989年生，硕士研究生，主要研究方向为矿物微细粒的分选。

下限不断上升，在浮选中具有更高选择性的旋流-静态微泡浮选柱的广泛应用使得浮选粒度上限下降，最终导致介于重介旋流器有效分选下限和浮选有效分选上限之间的 0.25~ 2.00 mm的粗煤泥得不到有效分选[2]。加之煤炭机械化开采程度的提高和地质条件的恶化，煤炭出现了“贫、杂、细”化的现象，原煤中细粒煤

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所占比例不断增加。据不完全统计，3.0~ 0.5 mm部分原煤含量多数在 20%~45%之间，这部分含量的增大使得“重选+浮选”工艺弊病更显突出[3],粗煤泥高精度分选越来越受到选煤工作者的重视。伴随着煤炭行业 10年黄金期的结束，在国内煤炭市场连续疲软的大背景下，粗煤泥能否高效分选回收，逐渐成为影响和制约选煤厂精煤产率和经济效益的关键。目前小直径煤泥重介质旋流器、水介质旋流器、摇床及螺旋分选机作为工业常用的粗煤泥分选设备，其特点各异，但都有其应用的局限性，应用效果不够理想[4-5]。液固流化床分选技术是近年来新兴的细粒煤分选技术，具有设备占地小、成本较低、处理量大等优势[6]。但常规的干扰床层分选机在应用方面存在着要求入料粒度级较窄，对粗粒轻产物的分选精度差的缺陷，对于可选性较难的中煤的实际分选效果欠佳。陈文刊、李亚萍等人[10][7][8-9]

Tab. 2密度级< 1.3

表 2入料密度组成 Density constitution of feedings

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/ (g cm-3)/%

产率灰分浮物累积/%沉物累积/% ( ±0.1)含量/%产率灰分产率灰分密度级/ (g cm-3)产率/% 4.04 4.16 4.04 20.02 42.85 61.58 4.16 100.00 30.41 6.05 6.99 9.67 95.96 31.51 79.98 36.50 57.15 47.96 38.42 63.64 22.34 86.11 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 20.02 38.81 41.56 26.77 16.08 30.38

1.3~1.4 15.98 6.53 1.4~1.5 22.83 7.82 1.5~1.6 18.73 15.8> 1.8合计

1.6~1.8 16.08 32.42 77.66 14.38 22.34 86.11 100.00 30.41 100.00 30.41

由表 1可知，处于 TBS (液固流化床)最佳入料粒度范围的 -1.0+ 0.25 mm粒级产率为 74.13%,灰分为 31.03%;-2.0+ 1.0 mm粗粒级产率为 25.87%,粒度的增大会弱化 TBS分选机按密度分选作用，粒度分级作用得到强化。试验过程中，-2.0+1.0 mm这部分粗颗粒会因大的沉降末速进入底流而造成精煤损失。由表 2可知，试样各密度级产率相差不大，主导密度级不明显；-1.4 g/ cm 3低密度级浮物产率偏低，达 20.02%;1.4

~1.8 g/ cm3中间密度级产率高达 57.64%,灰分含量为 17.26%;>1.8 g/ cm3密度级灰分含量高达 86.11%,说明该密度级应为大量充分解离的无机矿物质；当要求精煤灰分< 15%时，理论分选密度超过 1.8 g/ cm3,根据中国煤炭可选性评定标准 (GB/ T16417—1996)可知，原煤可选性等级为较难选。