细粒煤分选技术现状及其发展方向分析

摘  要：细粒煤的分选是我国目前矿物加工技术领域的重要研究方向，本文阐释了细粒煤分选对于煤炭工业的重要性，概述了目前用于细粒煤分选的常用技术与工艺，并分析了我国细粒煤分选的发展趋势。

关键词：细粒煤;分选技术;分选工艺;发展方向

伴隨着我国科学技术的蓬勃发展，社会对于能源的需求量在不断增加。近几年随着地质环境的不断变化，选矿工业处理的原矿呈现“贫、细、杂的趋势”，这也对选矿技术提出了新的要求。对于大多数选煤厂来说，宽粒级（0.5mm～13mm）煤炭的分选由于各类选矿工艺的不断完善和选矿机械设备的不断改进，分选精度和效果已经得到了明显的改善。但是不断增加的原生煤泥和次生煤泥含量成为了选矿厂面临的主要问题，需要选矿厂进行分级和分选的物料量明显增加。因此，细粒煤的有效分选对于煤炭资源利用以及环境保护均有重大意义。

1 常规的细粒煤分选技术

1.1 浮选技术

由于重选的局限性，细粒煤的分选不能再依赖密度差异进行分选，而是需要通过表面性质的差异进行分选。依靠物质的表面性质的差异进行的分选，称之为浮选。在浮选工艺中，主要根据矿物的亲疏水性，通过药剂和设备对其进行调节。浮选过程中，细粒煤由于疏水亲气在与气泡碰撞之后粘附并随之升浮至泡沫层，成为浮选精矿;而矸石是亲水矿物难以随气泡升浮，从而在浮选机底部形成尾矿，实现细粒煤的分选。目前的分选方法主要有浮选机分选和浮选柱（无机械搅拌式）分选。本文重点介绍浮选柱分选工艺：

根据气泡产生以及矿化的方式不同，国内外研发了许多各具特点的柱式浮选设备。目前我国研制的适合中国煤泥的柱式浮选设备有：FCMC、FCSMC）。设备具有以下特点：集浮选与重选于一体，强化分选：浮选段保证选择性、旋流重选段强化回收。外置型自吸式气泡发生器：循环泵与气泡发生器共同完成吸气和粉碎成泡，并伴有空气析出微泡的过程;与此同时，实现气液固三相的强烈混合（管流矿化）。国际上短体喷射式浮选柱的代表：Jameson浮选柱也因其高效矿化、静态分离;槽体短;气泡静态升浮等特点而广泛应用于细粒煤分选中。此外，国外选煤厂应用的浮选柱还有：美国的mtu充填介质浮选柱以及加拿大的cfcc浮选柱和khd浮选柱等等。旋流微泡浮选柱的工作示意图见图1。

1.2 重介旋流器分选技术

要实现细粒煤在重介旋流器中的高效分选，一方面要适当增加旋流器的给料压力，另一方面要调整旋流器的结构参数。加大旋流器的给料压力，在提升进料速度，增加处理量的同时，可以强化分选过程中煤颗粒受到的分选力，加速分选过程。缩小旋流器的直径，可使细粒物料所受离心力得到显著提升，强化物料分离效果。此技术已经广泛应用于实际生产当中，对于细粒煤分选，脱除煤炭中的黄铁矿硫均有明显效果。

1.3 水力分级旋流器分选技术

水力旋流器主要通过以水为介质的离心力场对细颗粒煤进行分选。旋流器形成三维速度力场，在与旋流器外形相似的零速包络面两侧形成的内、外旋流作用下实现细颗粒物料的分级。由于离心作用力远大于重力，也形成了旋流器分级效率高，占地面积小，处理量大等优点;但与重介旋流器类似，该设备受压力波动、排量口磨损引起的过程波动较大，在实际生产中分选精度较低。

1.4 摇床分选技术

摇床是通过床面的往复运动以及浅层水流的冲洗作用对物料进行分级。颗粒受床面差动运动作用产生纵向运动速度，受横向水流影响产生分布梯度。低密度粗颗粒运动偏离程度最大，高密度细颗粒偏离最小，其他颗粒介于两者之间，最终导致轻重产物的扇形分布。扇形分带的宽窄由颗粒间的运动速度差异决定，分带越宽，分离精度越高。摇床分选技术广泛应用于稀有金属和贵金属矿石的分选，对煤的脱硫脱灰也具有良好效果。

1.5 螺旋分选技术

螺旋分选过程中，颗粒受到重力、惯性离心力、水流动力及摩擦力的综合作用完成分级。其中水流的动压力促使颗粒进行沿槽的纵向运动，同时由于不同深度下的水速分布不均，使颗粒按密度分级;在重力、摩擦力的作用下，细粒物料的密度差异最终体现为运动状态的不同。

螺旋分选机能耗低，操作维护方便，使用寿命长，基本无需检修等特点，广泛应用于铁矿、锡矿、钨矿等金属矿及煤等非金属矿的分选及脱泥。

2 细粒煤分选新技术和设备

2.1 两段式水介质旋流器

针对上述水力旋流器分级范围宽泛，粒度不集中，难以满足精细分级的问题，发明了窄粒级精细分级技术。一次分级便得到了两级底流和两级溢流四种窄粒级产品。其中，一段设计成平底结构，压降低、堵塞率低，为二段分选提供合适的入料压力、入料粒度和入料密度;二段设计锥角大、锥体短，为分选提供平坦和宽阔的空间，利于物料在离心力、流体曳力、向心浮力等作用下按密度分层。

两段式水介质旋流器示意图见图2。

2.2 三产品旋流筛

该设备在原有水力分级旋流器基础上加设一层筛网，分选原理与水力旋流器类似，设备内部在从切线方向给入的物料作用下形成内外旋流。极细粒物料（如高灰细泥）随内旋流上升进入溢流，中间粒级物料（粒度小于网孔直径）被向下的外旋流带至器壁，完成透筛后从旋流器下部排出，粗粒物料随外旋流向下运动至旋流器底流口排出（避免底流夹细）在生产应用中，三产品旋流筛能有效提升溢流中细粒物料含量，在细粒煤脱泥降灰方面作用显著。

2.3 重介质煤泥分选回收工艺（精磁尾-分级旋流器-TBS分选-弧形筛-离心机回收工艺）

随着重介旋流器直径的增大，其分选粒度下限相应升高，导致粗煤泥灰分偏高。此流程借助TBS实现粗煤泥（1-0.25mm）的精确分选，入料可来自脱泥重介筛下或者不脱泥重介精磁尾。TBS溢流在较低浓度下经弧形筛、煤泥离心机脱水脱泥效率高，减轻高灰细泥污染，但仍有一定的局部循环量。特别适用于处理细泥含量较高的物料。

3 选煤技术发展趋势及展望

从上述技术与设备的实际生产与应用效果来看，当前细粒煤分选过程中存在的突出问题有二：

（1）细粒煤分选过程中的细泥循环产生的高灰细泥罩盖。

（2）细粒物料的脱水问题。笔者认为，解决上述问题应从优化工艺流程，研发高效分选设备两方面入手。流程优化方面，直接浮选，半直接浮选流程在生产应用取得了较好的效果，针对原有的浓缩浮选流程存在的问题，选煤厂正在探索应用“底流大排放”和“全底流排放”的运行方法。降低工艺流程中的细泥循环量，仍然是细粒煤分选流程要解决的重点问题。

此外，高灰细泥的处理问题一直是选煤界关注的热点，对于细粒煤分选设备的改进与研发也同样具有指向性。TBS（见图3）、旋流微泡浮选柱、三产品旋流筛、高效浓缩机等一系列新型分选设备正在成为细粒煤分选过程的重要组成部分。因此，降低高灰细泥含量对细粒物料提质降灰，会是细粒煤分选设备的发展趋势。

4 结束语

随着我国入选原煤质量的不断变化，细粒煤的高效分选日趋重要，细粒煤分选技术的进步与发展对于我国煤炭的洁净利用具有重要意义。全面推广高效的细粒煤分选技术与新型分选设备的联合使用的同时，不断完善已应用于工业生产的常规技术将会成为选煤工业未来发展的主要趋势。

参考文献

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作者简介：姚蒴，（1999，04-），男，山西省阳泉市，学历：大学本科，研究方向：矿物加工工程。