重介质分选包括这样的选煤过程,将原煤浸没在液体中进行分选,液体的密度介于精煤和矸石之间。由于灰份含量和密度之间有一定的相互关系,通过调节分选液体的密度,将原煤中的含灰杂质排除到要求的程度是可能的。 重介质分选方法具有下列由于其它选煤方法的特点: (1) 在正常要求的密度范围内的任一分选密度点,即使入料中±0.1密 度物含量很高,也能进行精确分选。 (2) 能够控制分选密度的波动范围在±0.005以内。 (3) 能够处理粒度范围很广的物料,其最大粒度可达35.6cm。 (4) 因其处理量高和占地空间小,投资和运输费用相对较低。 (5) 能够改变分选密度以适应市场需求的变化。 (6) 能够处理数质量发生波动的入料。 1.块煤重介质分选 重介质分选是实验室浮沉试验在工业上的实际推广,浮沉试验可用作重力分选的标准(效率100%)。工业生产与实验室的浮沉分离并不完全相同,其理由是:工业采用悬浮液而不是真溶液作为分选介质;入料的给入和浮物沉物的排放会赢棋分选介质的扰动;分选槽中需要搅拌或上升流以保证分选介质呈悬浮状态;由于实际要求处理量高,不允许有足够的停留时间使邻近密度物得到完善分选。 理论上,任意力度均可进行重介质分选;实际上,重介质分选的粒度范围大约为0.5~150mm,有时粒度达到35.6mm也可以进行分选。粒度大约在6.3mm以上的物料通常在静态重介分选机中处理,而粒度在0.5mm~6.3mm的物料一般在离新分选机(如重介旋流器)中分选。 理想的分选介质应是真溶液,并具有下列性质:价格低廉、易于与水混合、能够在较宽的密度范围内调节、稳定、无毒、无腐蚀性和粘度低。虽然理想的介质并不存在,但已经开发了许多种重介质,并正在应用于工业生产中,将原煤分选为矸石和商品精煤。 根据实际生产情况,任何介质应具有下列性质:从使用角度应价格便宜,物理性质稳定、在分选过程中不分解、化学性质不活泼且不与煤气反应、易从产品中脱除、易从矸石中回收、在要求的分选密度时粘度低、在要求的密度范围内白吃密度稳定。 1.1悬浮液可定义为这样一种液体,在液体中不溶解的固体被分散并保持流动状态。选煤中使用悬浮液稳定性变化范围,从几乎稳定的超细磁铁矿粉悬浮液
到极不稳定的墙斯(Change)分选法中使用得相当粗的沙悬浮液。 用于选煤的分选密度范围约为1.30~1.90,为了达到这个密度范围而又使容积浓度保持在一个合理水平,必须选用高密度加重至,或在分选槽中引入上升流。由于通常所容许的悬浮固体的浓度在25%~45%之间,因此,必须对这些固体的粒度和密度进行挑选,使其能提供所需要的介质密度,同时要求介质据亚欧稳定性。加重质粒度越粗、沉降速度越快,粘度越低、则回收介质越容易;加重质粒度越细、沉降速度越慢(因此稳定性越高),粘度越高,则回收介质越困难。此外,对一定的介质溶液,悬浮固体的密度越高,容积浓度就越低。因此,是当选择悬浮固体的密度、粒度组成、容积浓度,就可能得到合适的介质特性,从而产生最佳分选性能和经济效益。 为使煤和矸石得到有效分选,必须控制悬浮的密度、粘度和沉降速度。 悬浮液的密度由下式确定: D=100/<(100-c)+c/d> 式中D-悬浮液的密度,克/立方米; d-悬浮固体的密度,克/立方米; e-在悬浮液中悬浮固体的质量百分浓度,%。 半稳定介质中煤泥含量与沉降速度的关系 煤泥含量(质量百分数%) 沉降速度
min/in.(s/mm) 0 1.78(4.20) 10 3.98(9.40) 15 6.31(14.90) 20 9.55(22.55) 25 14.13(33.38) 30 21.38(50.50) 35 31.62(74.69) 40 47.86(113.06)
可以看出,通过调节悬浮液中加重质的比例,可以任意调节悬浮液的密度。 但由于容积浓度的要求,对加重质的比例有一个自然极限。悬浮液应当有比较低的自然粘度,以便使煤和矸石颗粒在悬浮液中自由运动,这一点很重要。这种容积浓度的限制对所有那些有粒度相近的加重质所组成的悬浮液都是相类似的,但也可通过改变加重质的粒度级配载很窄的范围内做些调整。 上式也表明,悬浮液的密度是加重质密度的函数。由此自然得出,对限定的
容积浓度,由高密度加重质组成的介质,其密度高于由低密度加重质组成的介质。 由高密度加重质,如磁铁矿(密度5.0)和重金石(密度4.2)制成的悬浮液一般是不稳定的,但其密度可高达2.0。有幸的是,通过控制加重质的粒度级配和悬浮液中煤及页岩粉的数量,这种介质的稳定性可以得到明显改善。人们发现,用细磨的办法,有30﹪~40﹪的煤泥存在时,可以得到密度低达1.30~1.35的半稳定悬浮液。 添加粘土对不稳定介质的影响可从表中看出。该表表明:悉尼浓度每增加10%,沉降系数大约减半,当添加30﹪的细泥时,沉降系数降低更多,此时可以认为介质是稳定的。但是细泥浓度较高时,介质粘度迅速提高。细泥多达50﹪~60﹪时,一板不能进行分选。正如吉尔等人指出的那样,粘土对粘度的影响取决于粘土的矿物学组成;如果粘土是膨润物,则介质中允许的粘土百分数很低。 粘度通常是指诊牛顿液体的“流动阻力”,但该定义常允许包括悬浮液。在选煤过程中,介质的粘度对轻煤粒或重矸石颗粒很少有影响,但分选物料的密度等于或接近介质密度时,粘度就成为关键。由于颗粒在液体中的下降速度正比于颗粒与液体之间的密度差,当高速入料时,必须保持采用低粘度介质来分选邻近密度物。 由于煤的密度组成变化范围大,而且煤是在一定密度范围内分选,因此,粘度对分选精度的影响随煤和分选密度而变化。 许多材料已被用作加重质,它们悬浮在水中制成重介质。这些材料包括砂子、磁铁矿、硅铁、黄铁矿、页岩、重晶石、黄土、粘土和轧屑,其中,只有砂子和磁铁矿在美国的选煤工业中得到广泛应用。 1.2分选机 用于选煤的分选机分为锥形、筒形、槽形,并包括连续性圆筒、在介质草中旋转的带孔连续型圆筒、圆锥形槽和平行六面体槽。 在一些分选机中,介质是从靠近槽的顶端引入;另一些分选机中,一部分介质从介质槽底部进入,形成上升流;还有的分选机,一部分介质从不同水平进入,形成水平流或使整个介质槽中的介质保持均匀。 入料通常有介质槽的顶端给入,但在某些分选机中,入料先强制浸泡,然后被释放进入分选槽。在大多数分选机中,精煤随一部分介质流出溢流堰;少数分选机中,浮煤在分选机顶部撇出。锥形分选机的矸石可用内部或外部的气动提升机或采用一个闭锁漏斗装置排出;筒形分选机中的矸石通常用装在旋转滚筒内部的提升板排除介质槽;槽形分选机的沉物通常用一台链板输送机刮出分选槽,一般情况下,这台链板也同时刮出浮煤。