阻尼脉动干扰床分选细粒煤效果的实验研究

黄杰 时君 邵长城

对于目前其它选煤设备对粗煤泥不能有效分选的问题，该文提出了用新型流化床阻尼脉动干扰床分选机处理窄粒度（0.9～0.45mm）粗煤泥；同时利用阻尼脉动干扰床对粗煤泥进行了正交和分选实验，实验表明，阻尼脉动干扰床能够对0.9～0.45mm粗煤泥实现分选，并有较好的分选效果。

阻尼脉动干扰床；正交试验；可选性；分选评定

随着机械化采煤程度的提高，原煤中的细粒含量越来越多，细粒煤的分选受到广泛关注，细粒煤中有一部分介于重选和浮选之间的煤粒，利用传统的宽粒级重选和浮选方法处理都比较困难，而这部分细粒煤即为通常讲的粗煤泥[1]。当前我国工业上应用于粗煤泥分选的设备主要有：小直径重质、水介质旋流器、摇床、螺旋分选机等。这些设备特点各异，但都有其应用的局限性，如：小直径重介质旋流器系统复杂分选成本较高、水介质旋流器分选下限高且分选精度差[2]。干扰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。

通过查阅已有文献阻尼脉动干扰床对于3～0.25mm粗煤泥的的分选灰分已达到10%左右，取得了很好的效果，进一步探讨粒度效应对阻尼脉动干扰床的分选状况对提高经济效益有着重要的作用，本文通过实验室研究，对0.9～0.45mm小粒级的粗煤泥进行了研究[1]。

1.国内外研究现状

中国矿业大学李延峰、刘文礼等人对液固流化的研究表明：液固流化分选适合国内的煤质，分选效果良好[3]。

美国能源部煤炭中心AlledoniaOH选煤厂采用Stokes的CMI型干扰床层分选机（TBS），分选粒度范围为2.0～0.25mm，处理量为240t/h。应用表明其E值为0.06，分选密度为1.86g/cm3，精煤回收率为86.3%，灰分达到9.6%[4]。

河南理工大学惠兵等人针对当前传统干扰床分选机存在的种种弊端设计了一种新型的干扰床分选装备——阻尼脉动干扰床，对宽粒级粗煤泥分选取得了很好的效果[5]。本文就利用此种新型干扰床——阻尼脉动干扰床对窄粒级粗煤泥进行了分选研究。

2.阻尼脉动干扰床分选设备

阻尼脉动干扰床是在传统的干扰床中加入了阻尼块和脉动装置，主要包括由分选机主体、脱水室、给排料系统、脉动装置、供水系统等部分，如图1：

图1阻尼脉动干扰床分选设备图

3.阻尼脉动干扰床的实验研究

A.实验设备

表1设备主要参数表

B.实验步骤

对0.9～0.45mm粗煤泥进行浮沉试验，确定其可选性。根据可选性资料和假定的精煤灰分确定理论分选密度，进而确定出预测的实际分选密度；对0.9～0.45mm粗煤泥进行正交设计，探讨影响因子流量，频率，振幅之间的影响关系和主次顺序。得出最佳的参数组合；由正交试验得出的最佳参数进行分选实验，对得到的精煤和尾煤做浮沉实验；绘制分配曲线；评定阻尼脉动干扰床对0.9～0.45mm粗煤泥分选效果评定。

C.实验数据处理

a.原煤浮沉实验及可选性曲线的绘制

表20.9～0.45mm粗煤泥浮沉报告表

图20.9-0.45mm粗煤泥可选性曲线

可选性曲线作为原煤性质的图示，是表示了被选原煤的质与量的关系，因此，除用来判断原煤的可选性，还可解决选煤工艺中的理论工艺指标和分选条件的问题。根据相关资料本次研究要求精煤产率的灰分为8%，从图1可选性曲线中得到阻尼脉动干扰床理论分选密度为1.582g/cm3。

b.阻尼脉动干扰床正交试验数据处理

试验目的是探索阻尼脉动干扰床对0.9～0.45mm粗煤泥分选后，确定精煤灰分和产率与上升水流、脉动机构参数（振幅、频率）之间的关系，并得出最佳的参数组合。其它参数认为基本稳定。试验设计基本信息见表3。

表3试验设计基本信息表

注：振幅最小值4.000代表导杆向下调整4mm，最大值4.000代表导杆向上调整4mm。

表4正交试验测试结果

表5正交实验结果分析

有数理统计理论知。极差R的大小反映了各因子对实验结果的影响程度。极差R越大，则该因子对实验的影响越大，结合表中R值，精煤产率：RA>RC>RB，所以流量是主要影响因子，振幅其次，最后是频率；精煤灰分：RA>RB>RC。所以流量是主要影响因子，频率其次，最后是振幅。

上图是精煤产率和各水平因子的关系，从图中可以看出各因子哪个水平的指标最高，结果是流量的选择：流量（2）。频率的选择：频率（2）。振幅的选择：振幅（2）。

上图是精煤灰分和各水平因子的关系，从图中可以看出各因子哪各水平的指标最高，结果是流量的选择：流量（3）。频率的选择：频率（2）.振幅的选择：振幅（1）。

由以上可知，提高0.9～0.45mm粗煤泥精煤产率的组合为A2B2C2，即：流量3.7，频率20，振幅0。满足精煤灰分的组合为A3B2C1，即：流量4.5，频率20，振幅4。

c.阻尼脉动干扰床的分选效果的评定

通过上述确定的满足精煤灰分的阻尼脉动干扰床最佳参数组合流量4.5，频率20，振幅4，进行了阻尼脉动干扰床分选，精煤产率为66.568683%，灰分为7.96841%。尾煤产率为33.431317%，灰分为28.85944%。

表6分配率计算表

图30.9～0.45mm粗煤泥分选的分配曲线

分配率为50%处的密度称为分配曲线的实际分选密度，分配曲线的统计意义说明分配率为50%时的密度级别进入到轻重两种产物中去的机会均等，各为50%，通过上述分配曲线图2上分配率50%的分选密度（1.578g/cm3），与通过原煤可选性曲线确定的实际分选密度1.592g/cm3基本相同。

根据可能偏差公式，Ep=（d75～d25）/2，并结合分配曲线，得到阻尼脉动干扰床可能偏差为0.113。这一结果表明，阻尼脉动干扰床分选机能够对0.9～0.45mm粗煤泥实现分选，并且分选效果较好。

4.结论

通过正交设计，得出影响阻尼脉动干扰床分选效果的因子之间的主次顺序为：精煤产率的影响顺序为流量>振幅>频率，对精煤灰分的影响顺序为流量>频率>振幅。所以提高精煤产率的最佳组合：流量3.7，频率20，振幅0，满足精煤灰分的最佳组合：流量4.5，频率20，振幅4。

本文要求干扰床分选的精煤灰分为8%，作者利用正交试验得出满足此灰分的最佳操作参数（流量4.5，频率20，振幅4）进行了0.9～0.45mm粗煤泥的分选。通过分配曲线，可能偏差进行对阻尼脉动干扰床的分选效果进行了评价。得出阻尼脉动干扰床对0.9～0.45mm粗煤泥的分选效果良好。优化阻尼脉动干扰床的操作制度对粗煤泥分选会取得更好的效果。今后要对阻尼脉动干扰床用于不同粒度范围，不同种类煤的分选进行更深一步研究，以评价其选煤效果。

[1]焦红光，惠兵等.新型粗煤泥干扰床分选技术的研究[J].煤炭工程.2009.02

[2]王建军，焦红光等.干扰床分选技术的发展与应用[J].选煤技术.2007.06

[3]李延峰.粗煤泥在液固流化床中的高效分离研究[D].江苏徐州：中国矿业大学，2004

[4]K.P Galvin， S.J.Pratten and S.K.Nico1. Dense Medium Separation Using A Teetered Bed Separator[J]. Minerals Enginering.1999.12（9）

[5]惠兵，杜高仕等.干扰床分选技术的研究[J].煤炭加工与综合利用，2005.02