【文章內容簡介】 浮選時間由常規(guī)浮選的十幾分鐘減少到l一Zmin，提高了浮選效率和處理能力，且具有投資省、運行費用低的優(yōu)點[53，54:。為了實現浮選機的大型化，程宏志等根據機械攪拌式浮選機的工作原理、結構特點和工藝要求，運用相似理論，制定了適用于選煤用浮選機模擬放大設計的幾何相似、動力相似和運動相似準則，應用于相似轉換后，具有相似的攪拌強度、充氣速率和顆粒懸浮條件，為浮選機的科學設計提供了理論依據國。俄羅斯在研制浮選機過程中，注重采用軸向葉輪，以增大氣泡的上升力。試驗結果表明，可增大氣泡上升力1一2倍、降低能耗20%一33%，增大浮選槽有效容積20%國在浮選設備研制方面特別應該提到的是，為了強化細粒級煤的浮選效果，繼20世紀60年代以后，浮選柱再次成為研究熱點。在工業(yè)上當采用沖洗水噴淋泡沫時，浮選柱的精煤灰分可比機械攪拌式降低l一2個百分點。世界各國開發(fā)的浮選柱主要有美國的凡otair型和MierocellM型。加拿大的CFCC型和玩eds型。前蘇聯的中n型和澳大利亞的Jameson型等。Honake:RQ等介紹了針對細粒煤精選的增強型浮選柱的浮選特性與使用情況困。中國開發(fā)的主要為FCMC型旋流一靜態(tài)微泡式和FXZ型浮選柱，目前在工業(yè)上應用的主要是旋流一靜態(tài)微泡浮選柱和靜態(tài)浮選柱，已達50多臺。劉炯天介紹了旋流一靜態(tài)微泡浮選柱的研究及應用情況，其主要技術特點是底部旋流場的作用，在較高強度離心場和重力分離作用下，成泡與礦化過程突出了“垂直”的特點，并形成了微細物料分選的綜合力場的優(yōu)勢國。當前各國對浮選柱研究的側重點主要是柱體高度和氣泡發(fā)生器。大量研究工作表明，浮選柱總的發(fā)展趨勢是氣泡發(fā)生器由內部充氣型向外部充氣型發(fā)展，柱體由高柱型向低柱型發(fā)展〔59]。干法選煤由于不用水、工藝系統簡單、投資省、建設周期短、運行費用低和粉塵污染問題已得到解決，近年來在研究和應用方面又有上升的趨勢。在世界上，原蘇聯是干法選煤生產規(guī)模最大、經驗較豐富的國家?，F擁有風力選煤廠20多座，年處理能力30Mt，以Cfl一6和Cll一12型兩種風力搖床使用效果最好，近年又開發(fā)了sP型風選機。MikhailVDavydov較詳細地介紹了sP型風選機的研究背景，原理及應用情況圓。中國由于西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，西部又處于高寒、缺水地區(qū)，因此干法選煤技術的應用得到迅速推廣。據不完全統計，在1998一2001年的4年內，唐山分院研發(fā)的FGX型系列復合式干法分選機在全國應用了92套，人選煤量達23Mt，占總人選原煤的6%。Fx型風選機亦在繼續(xù)擴大應用范圍叫。今后的發(fā)展方向是提高設備的可靠性，并繼續(xù)向大型化方向發(fā)展。為了提高干法選煤的分選效果，日本、加拿大和中國先后開展了空氣重介質流化床干法選煤技術的研究。世界上首先由中國礦業(yè)大學完成的處理能力為50t/h、月獷于處理50一6~級煤炭的空氣重介質流化床干法選煤技術完成工業(yè)性試驗后，處理能力為70萬t/a的干法選煤廠也投人試生產。工業(yè)試7驗結果表明，該法具有分選精度高(E。)、投資省(為濕法選煤廠的1/2)、無環(huán)境污染和分選密度調節(jié)范圍寬(在高密度和較高密度分選時，采用磁鐵礦粉和煤粉混合加重質，其最高密度可達。在低密度和較低密度分選時，采用磁珠和煤粉混合加重質，)的優(yōu)點，可適應不同煤質、不同產品質量要求情況下的分選，既可排研也可用于低密度分選。目前，中國礦業(yè)大學為實現全粒級(300一0~)煤炭干法分選，正開展6~細粒級振動空氣重介質流化床選煤技術、50~大塊煤深床型空氣重介質流化床選煤技術、三產品雙密度層空氣重介質流化床和1~煤粉摩擦電選技術的研究閱。日本煤炭利用中心(CCUJ)通過與私營公司和JCOAL合作完成了新能源和工業(yè)技術發(fā)展組織(NEDO)委托的煤炭干選工業(yè)性試驗項目，13~塊煤采用流化床式分選機(類似于德魯鮑依重介分選機)進行分選，~采用振動風力搖床分選，~采用超導磁鐵的磁選機分選。20以)年9月一H月，進行的處理能力為lt/h、6h連續(xù)試驗的結果表明，風力搖床和空氣流化床分選設備可處理水分為5%的煤圖。流化床分選設備所采用的加重質為玻璃珠和碳酸鈣顆粒。玻璃珠的流動性優(yōu)于碳酸鈣顆粒，采用碳酸鈣的目的是為了脫除連生體顆粒中的黃鐵礦，其化學反應式為:CaCO3~CaO+50，~CaS(凡流化床分選設備的E。，可燃體回收率在90%左右[03，“〕。輔助工藝及設備方面分級破碎設備分級破碎機的出現，使選煤廠原煤準備系統的簡化成為可能。其特點是集破碎和篩分于一體，能嚴格控制碎后產品的粒度，過粉碎率低，可省去傳統的用預先篩分構成的系統，因而大大簡化了工藝環(huán)節(jié)。近年來，國際上分級破碎機產品種類眾多，主要的有澳大利亞愛邦機械工程公司的齒輥型碎煤機、美國MCIANAHAN公司的DDC一Size:型破碎機和英國礦山機械發(fā)展集團公司(MMD)的破碎篩分機等。其中尤以MMD的破碎篩分機性能最為突出。該機在整機的結構型式、破碎機理、破碎齒型的設計、齒的布置方式、安裝形式及破碎齒材料的選擇等多方面均處于世界前列，其最大處理能力可達14《x〕t/h。中國幾座選煤廠已引進了幾臺使用，8效果良好。我國煤炭科學研究總院唐山分院吸取國內外各種破碎篩分機的特點，也研發(fā)成功系列破碎篩分機，并已推廣應用，但規(guī)格型號較小，處理能力一般毛300t/h，目前正向大型化方向發(fā)展〔65，洲。國內外在篩分設備的研究方面，除了提高可靠性外，其發(fā)展的趨勢是規(guī)格大型化、品種多樣化和制造材料多元化。在大型化方面，國外已生產出面積為40一50討的大型篩分機。在品種上，應用機械振動力、離心力、電磁振動力設計成功多種振動篩分機。在制造材料方面，采用了復合材料、塑料及橡膠等圈。中國學者對篩機也進行了不少的研究工作。如圓運動梯流棒條篩的研究、復頻振動篩的研究、離心振動篩的研究、彈性振桿篩的研究，以及難篩物料堵塞篩孔原因和防堵措施的研究等，取得了不少成果，對推動中國煤用篩分技術的進步發(fā)揮了重要作用[68一側。煤泥水處理是選煤廠生產過程中關鍵的輔助環(huán)節(jié)，國內外學者為提高煤泥沉降、回收和洗水澄清效果開展了有針對性的研究工作。南非的JBoslnan研究認為，渦流式漸開線人料口的旋流器具有最大的單機處理能力，但因其加工困難和成本較高，可改為采用帶式人料口(長/寬比較大的切線人料r1)并配以壓力擴管以降低入料口區(qū)的紊流，同樣可提高處理能力。建議采用軸流式旋流器，可以改善進人溢流中的短路料流。借助水噴射器將水噴射到旋流器底部，可使進人底流中的短路料流減少50%[73〕。澳大利亞JK礦業(yè)研究中心開發(fā)了一種新型分級旋流器(JKCC)，其特點為:機體上部軸向逐漸收縮，并呈錐形。溢流管采用厚壁和特殊形狀。底流口徑向面上設有凸臺，試驗證明，其分級粒度、底流流量比率明顯低于傳統旋流器〔”1。為強化煤泥水的濃縮、回收，趙志強分析了煤泥水經磁處理后容易澄清的機理，通過試驗證明，經磁處理后，煤泥水中懸浮顆粒的沉降速度增加，澄清水的清潔度提高，其固體含量可降低至。尹忠彥等通過試驗表明，磁處理可降低物料表面電位，改變漿體中的粒度組成，使固體顆粒總的表面積減少，粒徑增大，改善物料的過濾性能，提高脫水效率國。孫冬研究了細粒煤泥的載體沉降，以粒度為~的研石粉為收捕介質，與煤泥水混合，加人凝聚劑和絮凝劑，通過改變顆粒表面性質或橋聯作用，使細顆粒粘附于收捕介質上或形成粒度大、質量大的絮團，因而提高了其整體沉降速度，降低了澄清水固體含量〔側。為了充分回收、利用煤泥壓濾機濾餅，唐山分院研制成功集濾餅定量破碎、穿流干燥作業(yè)于一體的煤泥濾餅碎干工藝與設備。生產實踐表明，碎干產品水分13%，粒度13~x25~，可滿足商品動力煤的質量要求，已在一些選煤廠推廣應用〔77]。4細粒級煤的分選和脫水技術成為研究開發(fā)的重點對于細粒級煤的分選，除了開發(fā)各式浮選柱、高選擇性浮選機和微細介質重介質旋流器外，許多學者正注重研究運用綜合力場來進行分選。英國研究在搖床上施加離心力形成為“MGS’’多重力分選機，其處理粒度范圍為l一l儀x〕腳，一臺雙滾筒分選機的處理能力相當于普通搖床的12倍，對黃鐵礦的脫除率可達75%一80%。把離心力施加在跳汰機上，美國研制了INDECD離心跳汰機，英國研制了PYRADYNE離心跳汰機，德國研制了干選離心跳汰機，澳大利亞研制了較為有名的、可有效分~煤的Kelsey離心跳汰機。美國研制的Falcon離心分選機，工作時產生的離心力為3009，~級物料，脫硫效果顯著，其FalconC40型用于選煤的處理能力為loot/h，操作費用僅為浮選的1210〔’〕。Hon砍erRQ等介紹了Falcon選礦機的應用情況，該設備在處理細粒煤時，各個試樣的分選效率均大于90%，產率大于89%叫。此外還有美國的Knelson選礦機等。在美國，還研制了采用流膜選的Mozley多密度分選機和楊氏充填跳汰機，開展了選擇性油團選的研究[’，3」。楊氏充填跳汰機又名柱式跳汰機，原煤給人充填有波紋板的柱內，脈動水流由柱底附近給人，物料在網格式上升液流的作用下進行分層，重物料顆粒由底部排出，輕顆粒物料則由頂部溢流排出。據稱其可處理小于150或250拼m的極細物料閃。澳大利亞研制的干擾床層分選機(TBS)利用干擾床層實現按密度分層，分選最佳粒度范圍為~，單位面積處理能力大，單機處理能力達lootzh[即〕。凡eha司5RG等人利用eFD(Computefluiddynami。)技術模擬螺旋分選機單元的顆粒流的流變情況，應用VOF運算法則、同位素RNCK一。擾動模型、L窖習n鄉(xiāng)an法，通過應用程序成功地對分選效果進行了預測，為不斷改進設備的幾何形狀以改善分選效果奠定了基礎[sll。目前在國內外還開展了全氯乙烯(PCE)分選煤泥、粉煤靜電選、高梯度磁選、選擇性絮凝以及水基磁流體分選技術的試驗研究，均尚處于實驗室試驗階段?？偟目磥?，重力與離心力結合對細粒煤進行分選，由于其分選效率高、處理能力大，將具有很好的發(fā)展前景。在細粒煤的脫水回收方面，取得的最大成果是研制成功和推廣應用加壓過濾機、超高速離心機和強氣壓穿流式隔膜擠壓壓濾機，很大程度上降低了浮選精煤水分，改善了煤泥水處理系統的工況。在國際上，美國多采用超高速離心機，而歐洲則趨向于采用加壓過濾機或隔膜擠壓式壓濾機圖。為了進一步降低細粒煤產品的水分，一些學者建議開展將壓濾脫水與熱力干燥構成一體的蒸汽壓濾脫水技術的研究，預期將具有節(jié)能和簡化工藝系統等技術特點[82]。5模塊化成為選煤廠設計和建設的新模式模塊式選煤廠又稱裝配式選煤廠，由于其系統單機化、工藝簡化、布置緊湊化和設備成套化，與傳統選煤廠相比，顯示出建設周期短、運行成本低和投資效益好的特點，因而近年來在國內外都得到推廣。美國、澳大利亞和俄羅斯等國采用的更多。俄羅斯在1999年以后即建成了8座裝配式選煤廠或選煤車間[83]。中國首座模塊式選煤廠—山西成莊選煤廠是由朗艾道(天津)有限公司于1998年建成的。1999年又建成三匯壩選煤廠。德國DBT集團收購了朗艾道公司并在澳大利亞重建DBT選煤公司后，至2(X)2年，又為中國建設了朔里、馬脊梁、寺河和鵲兒山選煤廠。選煤設計研究院根據中國國情并吸收國外選煤廠設計的優(yōu)點，推出了新型裝配式選煤廠，其設計特點為工藝多樣化、系統靈活化、配置個性化、檢修便利化、廠房低層化、控制自動化、指標可靠化和投資最小化，已先后建成伯方、黑岱溝、祁東、辛置和東龐選煤廠。煤科總院唐山分院也開展了這方面的工作，正在建設的范各莊選煤廠的技改工程預計在2(X)3年底投產。據介紹，裝配式選煤廠與同規(guī)模選煤廠相比，可降低基建