重介质选煤教材
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第4章重介质选矿全章内容4.1 概述4.1.1 重介质选矿的基本原理4.1.2 重介质的种类与加重质的选择1.重介质的种类2.加重质的选择4.1.3 重介质选矿的应用4.2 重悬浮液的性质4.2.1 悬浮液的密度1.悬浮液密度的特点2.悬浮液的有效密度4.2.2 悬浮液的粘度和流变性1.悬浮液的粘度和流变性2.悬浮液粘度的测定4.2.3 悬浮液的稳定性4.2.4 影响悬浮液密度、粘度及稳定性的因素1.悬浮液中加重质容积浓度的影响2.加重质的密度、粒度和形状影响4.3 重介质分选机4.3.1 选煤用块煤重介质分选机{其余略}4.4 旋转重介质流选矿{P159}4.4.1圆锥型重介质旋流器4.4.2圆筒型重介质旋流器{P166-167} 4.5 重悬浮液的回收与净化4.5.1重悬浮液回收与净化系统4.5.2重悬浮液中煤(矿)泥量的动平衡4.5.3重悬浮液回收与净化的主要设备4.5.4重悬浮液回收与净化中的损失4.6重悬浮液密度的自动控制 4.6.1 双管压差密度计4.6.2水柱平衡密度计4.6.3 放射性密度测定仪 4.6.4 悬浮液密度自动控制系统{重点讲授}4.1 概述4.1.1 重介质选矿的基本原理通常将密度大于水的介质称为重介质.在这样的介质中进行的选矿称为重介质选矿,它是按阿基米得原理进行的.任何物体在介质中都将受到浮力的作用,浮力F的大小等于物体排开的同体积介质的重量,即F=V ρzj g颗粒在介质中的有效重力G0与重力加速度g0分别为:G0=G—F=V(δ-ρzj )g g0=[(δ-ρzj)/ δ] g可见,G0及g0均随ρzj增大而减小。
在重介质中,当δ>ρzj时,g0为正,与g的方向一致,矿粒将向下沉降;而当δ<ρzj时,g0为负,与g的方向相反,矿粒将向上浮起。
因此,为使分选过程能有效进行,重介质密度应介于矿石中轻、重两种矿物的密度之间,即δ2>δ1。
在这样的介质中,分选完全属于静力作用过程,流体的运动和颗粒的沉降不再是分层的主要作用因素,而介质本身的性质却是影响分选的重要因素。
培训教材一、煤的形成、性质、分类1、煤和煤的形成煤是由植物残骸经过复杂的生物化学作用和物理化学作用转变而成的。
这个转变过程叫做植物的成煤作用。
一般认为,成煤过程分为两个阶段泥炭化阶段和煤化阶段。
前者主要是生物化学过程,后者是物理化学过程。
在泥炭化阶段,植物残骸既分解又化合,最后形成泥炭或腐泥。
泥炭和腐泥都含有大量的腐植酸,其组成和植物的组成已经有很大的不同。
煤化阶段包含两个连续的过程:第一个过程,在地热和压力的作用下,泥炭层发生压实、失水、肢体老化、硬结等各种变化而成为褐煤。
褐煤的密度比泥炭大,在组成上也发生了显著的变化,碳含量相对增加,腐植酸含量减少,氧含量也减少。
因为煤是一种有机岩,所以这个过程又叫做成岩作用。
第二个过程,是褐煤转变为烟煤和无烟煤的过程。
在这个过程中煤的性质发生变化,所以这个过程又叫做变质作用。
地壳继续下沉,褐煤的覆盖层也随之加厚。
在地热和静压力的作用下,褐煤继续经受着物理化学变化而被压实、失水。
其内部组成、结构和性质都进一步发生变化。
这个过程就是褐煤变成烟煤的变质作用。
烟煤比褐煤碳含量增高,氧含量减少,腐植酸在烟煤中已经不存在了。
烟煤继续进行着变质作用。
由低变质程度向高变质程度变化。
从而出现了低变质程度的长焰烟、气煤,中等变质程度的肥煤、焦煤和高变质程度的瘦煤、贫煤。
它们之间的碳含量也随着变质程度的加深而增大。
温度对于在成煤过程中的化学反应有决定性的作用。
随着地层加深,地温升高,煤的变质程度就逐渐加深。
高温作用的时间愈长,煤的变质程度愈高,反之亦然。
在温度和时间的同时作用下,煤的变质过程基本上是化学变化过程。
在其变化过程中所进行的化学反应是多种多样的,包括脱水、脱羧、脱甲烷、脱氧和缩聚等。
压力也是煤形成过程中的一个重要因素。
随着煤化过程中气体的析出和压力的增高,反应速度会愈来愈馒,但却能促成煤化过程中煤质物理结构的变化,能够减少低变质程度煤的孔隙率、水分和增加密度。
当地球处于不同地质年代,随着气候和地理环境的改变,生物也在不断地发展和演化。
重介质选煤技术说明:本资料为海矿公司选煤技术培训班的讲义。
以中国矿业大学出版社出版的《重介质选煤技术》为蓝本,适当增加了一些内容。
增加的内容在编排上许多不衔接、符号图名也不统一,有些内容甚至是不合适的,有些内容由于条件所限无法编排上并有重复的地方,文字叙述方面还存在问题,原书中的某些图和公式也有错误,由于时间关系这次无法修改。
请同志们批评指正,提出建议,补充资料,使本讲义更加完善、科学、实用。
第一章概述第一节重介质选煤的发展1、定义:重介质选煤是用密度介于净煤与矸石(或中煤)之间的液体作为介质进行分选的方法。
密度低于介质的净煤漂浮,而密度高于介质的矸石(或中煤)下沉,然后分别收集归于不同的产品,从而实现原煤的分选。
对于重介质旋流器来说,则是密度低于介质的净煤集中在旋流器中心从溢流管排出;密度高于介质的矸石(或中煤)集中于旋流器器壁处从底流口排出。
实际分选密度是指与此密度相同的物料进入浮煤和沉煤的机率相等。
2、在重介质选煤发展历史上曾用过两类重介质。
(1)有机重液和无机重液:可用有机重液有:三氯乙烷(C2H3C13,密度1460kg /m3)、四氯化碳(CCl4密度1600kg/m3)、五氯乙烷(C2HCl5、密度1680kg/m3)、二溴乙烷(C2H4Br2,密度2170kg/m3)、溴仿(CHBr3,密度2810kg/m3)等。
用过的无机盐溶液有氯化铁、氯化锰、氯化钡和氯化钙等水溶液。
在1942年曾有多达25个选煤厂用氯化钙溶液选煤。
采用有机液体或无机盐溶液选煤,因其粘度小,可以取得较好的分选效率。
但是有机重液和无机盐溶液价格高、回收复用困难,导致生产成本昂贵,而且有的有毒,很快就退出了工业性生产的历史舞台。
目前,该方法主要用于实验室分析煤的密度组成以及检验重力分选设备的实际分选效果。
(2)重介质悬浮液:由较高密度的固体,经细粉碎后与水、煤泥配制成具有一定密度的悬浮液。
如黄沙、重晶石、黄铁矿、高炉炉灰、黄土等(我国还实验过浮选尾矿)。
目录目录 (I)摘要 (1)Abstract (2)1 文献综述 (3)1.1 选煤工艺的发展 (3)1。
2 重介质选煤的特点及应用 (4)1.3 重介质选煤工艺 (5)1.4 课题选题背景及主要内容 (6)1。
4.1 课题选题背景 (6)1。
4。
2 课题主要内容 (7)2 旋流器基本理论 (8)2。
1 重介质旋流器分选机理 (8)2。
2 三产品重介质旋流器 (9)2.2.1 三产品重介质旋流器工作原理 (10)2.2。
2 三产品重介质旋流器的结构 (10)2。
2.3 三产品重介质旋流器的特点 (12)2。
2.4 旋流器的工艺调试方法 (14)2。
3 重介质选旋流器分选效率 (15)2。
3.1 分选效率评定方法 (16)2。
3。
2 影响重介质旋流器分选效果的因素 (16)3 三产品重介质旋流器选型计算 (18)3.1 旋流器处理能力的确定 (18)3。
1.1 理论分析 (18)3.1.2 旋流器处理能力的计算 (22)3.2 悬浮液浓度计算 (23)3。
3 重介质旋流器入料方式 (23)3。
4 设计洗煤厂规格 (24)3.5 洗煤厂重介质旋流器的选型 (24)4 三产品重介质旋流器的结构设计 (26)4。
1 三产品重介质旋流器的主要尺寸 (27)4.2 入料口直径 (27)4。
3 溢流口 (28)4。
3.1 与生产能力的关系 (28)4。
3.2 与分流比的关系 (28)4。
3。
3 与分离粒度的关系 (29)4。
3.4 与分离精度的关系 (29)4.4 二段旋流器锥比 (30)4.5 两段旋流器的间联接管 (30)4.6 底流口 (31)4。
6。
1 与生产能力的要求 (31)4。
6.2 与分离粒度和分离效率的关系 (31)4.6。
3 与分流比的关系 (31)5 总结 (32)6 致谢 (33)7参考文献 (34)摘要煤炭是工业的“粮食”,是我国最主要的能源,它占我国能源生产和消耗均在75%以上.随着采煤机械化程度的提高和地质条件的变化,原煤质量有逐渐恶化的趋势,选煤是提高煤炭质量的最重要手段,是煤炭工业的重要生产环节.原煤经过洗选加工,可以就地排除矸石,节省运力;可以降低60%—70%的灰分和脱除50%-70%的黄铁矿,减少燃煤对大气的污染;还可以提高煤炭的质量,增加煤炭品种。
重介质选煤教材重介质选煤教材 唐山瑞安普科技有限公司序 言重介质选煤是我国从一九五八年开始,至今已44年了,但是到目前还只出版了一本重介质旋流器选煤的单行本。
可供重介质旋流器选煤厂操作工人阅读和培训的参考书很少。
金业煤焦化集团选煤厂是一座年处理能力180-200万吨,采用全重介旋流器选40-0mm不脱泥原煤新型工艺的选煤厂。
这种工艺应用于工业生产在国内和国际都是最新的,为使操作人员尽快掌握和熟悉该工艺和设备性能,使之尽快顺利地投入正常生产,特编写了本培训讲稿。
还应说明的是,本培训稿主要内容是重介质车间选煤部分、原煤准备、厂外产品储运装车及煤泥水处理,只简略介绍了工艺流程。
由于时间仓促,编写水平有限,不当之处请指正,不胜感谢。
编者:彭荣任2002年6月目 录第一章重介质选煤的基本概念――――――――――――1 第二章金业煤焦化集团选煤厂重介质旋流器分选40-0mm不脱泥原煤的准备―――――――――――――――2 第三章金业煤焦化集团选煤厂重介质旋流器选40-0mm不脱泥原煤的准备―――――――――――――――――3 第四章煤泥水处理―――――――――――――――――4 第五章厂外产品的储运――――――――――――――――5第一章重介质选煤的基本概念重介质选煤是利用纯煤、夹矸煤和矸石之间密度的不同,在一种特定密度的溶液(介质)中,使纯煤与夹矸煤或矸石进行分离的一种选煤方法。
因此它的选煤效率和精确度是目前国内外最高的。
重介质选煤按其采用介质的不同可分为重液(真溶液)和重悬浮液(非均质溶液)选煤两种。
1.重液选煤使用的是真溶液,它是用一种密度较高的能溶于水的无机盐或有机物与水配制而成的特定密度的溶液。
如:氯化锌、三溴甲烷、四溴乙烷(密度在3左右)、四氯化碳等。
2.重悬浮液选煤是利用一种密度较高的固体(矿物),经过磨细成粉末状后与一定比例的水均匀混合,使固体粉末成悬浮状,这种非均质溶液的密度为:△ =(g1+g2)/(v1+v2) (1) 式中:g1,g2:分别是固体和水的重量(kg),v1,v2:分别是固体和水的体积(m³),△:悬浮液的密度(kg/m³)。
显然,水中加入一定数量的固体粉末后,其密度远大于纯水的密度。
因为水的密度在4℃时为1kg/L或1000kg/m³。
这样就可以通过调整加入水中固体粉末(加重质)的数量,即加重质与水的混合数量比例,得到一种符合选煤需要的悬浮液的密度。
例1:取磁铁矿粉1kg(磁铁矿粉的密度为4.5kg/L或4500kg/m³),加入1升水中(水的密度为1000kg/m³),配成悬浮液的密度为多少?解:磁铁矿重g1=1kg 水重g2=1kg磁铁矿体积v1=1kg/(4500kg/m³)=(1/4500)m³水的体积v2=1kg/(1000kg/m³)=(1/1000)m³△=(g1+g2)/(v1+v2)=1636.36kg/m³=1.636kg/L公式(1)可变换为G=[(△-1)δ/(δ-1)]v (2)式中:δ:固体(加重质)的密度(t/m³),△:悬浮液的密度(t/m³),v: 悬浮液的体积(m³),G: 固体(加重质)的重量(t)。
例2:已知加重质的密度为4.5t/m³,要求配成密度为1.4t/m³的悬浮液10m³,试问需要多少吨加重质?解:根据公式(2)G=[(△-1)δ/(δ-1)]v=[(1.4-1)×4.5/(4.5-1)]×10=5.14(吨)第二章 金业煤焦化集团选煤厂重介质旋第二章不脱泥原煤的准备-0mm不脱泥原煤的准备40-流器分选40该厂属群矿型选煤厂,原煤准备系统由备(贮)煤场漏斗下的原煤皮带开始,到重介主厂房原煤入洗皮带止。
工艺流程图一所示: 原煤进入筛分破碎车间,分别给入原煤分级筛,分级粒度为40mm。
+40mm的筛上产品分别给入两台手选皮带运输机,人工拣除杂物后分别给入两台原煤破碎机,破碎后的物料给入皮带运输机,再经转载皮带运输机将原煤重返回原煤筛分破碎系统。
从而构成闭路破碎。
毛煤预筛(+300mm手碎)目的是确保进入选煤车间入选原煤的粒度不超限和严格杜绝铁器、木块等杂物进入选煤系统。
防止选煤过程发生堵卡生产事故。
原煤分级筛筛下物料(-40mm)自流到原煤上仓皮带运输机,经转载皮带运输机把原煤给入中间仓,再把原煤给入位于仓下的皮带运输机,再经转载皮带运输机把原煤运到位于重介主厂房一侧的入洗原煤给料仓。
原煤给料仓下分设给料机分别把原煤给到进入重介主厂房的煤介混合桶。
至此,完成了原煤准备作业的全过程。
在这段储运过程中,要求司机严格按操作规程管好,除此之外,还要严格杜绝往储运设备中加入任何铁器、铁销、铁条、棉丝、木块等杂物,特别是在清扫岗位卫生时,严禁往储存仓和皮带上装载上述杂物,以防洗煤生产发生堵卡事故,造成全厂停产。
第三章 金业煤焦化集团选煤厂重介质旋流第三章不脱泥原煤的工艺及设备mm不脱泥原煤的工艺及设备40-器选40-0mm不脱泥原煤的工艺及设备3.1分选工艺进入煤介混料桶的物料,经煤介泵以一定压力给入Φ650mm主选 旋流器,主选旋流器的溢流(精煤)经精煤弧型筛脱介,其筛上物料进入精煤振动筛脱介,脱介筛第二段设喷水用于清洗产品,脱介筛上产品再经精煤离心脱水机后,卸入精煤皮带运输机进入产品储运系统。
精煤离心机的离心液进入精煤稀介质桶(进入稀介系统)。
精煤弧形筛下液进入精煤分流箱,分流箱中的一部分进入煤泥介质混合桶,另一部分与其它两台弧形筛下液一同进入介质汇集槽返回煤介混料桶。
主选旋流器的底流进入定压箱,以定压方式将物料给入再选旋流器,再选旋流器的溢流(中煤)经中煤弧形筛脱介,其筛上物料进入中煤振动筛脱介,脱介筛第二段设有喷水用于清洗产品。
中煤弧形筛筛下液进入中煤分流箱,正常状态时,分流箱的大部分悬浮液与脱介筛的第一段合格悬浮液一同返回介质汇集槽。
另一部分分流去中煤稀介桶,目的是排除系统中的煤泥。
中煤振动筛的上层筛上物料卸入刮板运输机,然后进入产品储运系统。
再选旋流器的底流(矸石),经矸石弧形筛脱介后,筛上物料进入矸石脱介筛脱介,脱介筛设有3-4段喷水用于清洗产品,脱介筛筛上的物料入刮板运输机,进入产品储运系统。
矸石弧形筛筛下液进入矸石分流箱,分流箱的大部分悬浮液与脱介筛的第一段合格悬浮液一同返回介质汇集槽。
另一部分分流去矸石稀介桶,目的是排除系统中的高灰煤泥。
精煤振动脱介筛的第二段清洗后的水(稀介质)入精煤稀介桶,由精煤稀介泵给入精煤一段磁选机,一段磁选机的尾矿进入精煤二段磁选机,磁选机的精矿的大部分进入二段(再选)旋流器定压箱,小部分进入介质汇集槽返回系统。
精煤磁选机尾矿进入磁尾定压箱,再入分级旋流器,分级旋流器的底流入精煤泥回收筛,筛上物料入精煤泥离心脱水机脱水,脱水后的产品进入产品储运系统。
分级旋流器的溢流和精煤泥振动筛的筛下水合并入Φ15m耙式浓缩机,Φ15m浓缩机的底流经泵再扬送至洗煤车间五层的分级旋流器,分级旋流器的溢流入Φ30m浓缩机,底流去过滤机。
过滤机的滤饼为精煤,滤液返回Φ15m或去Φ30m浓缩机。
中煤振动脱介筛的第二段清洗后的水(稀介质)与矸石振动脱介筛清洗后的水(稀介质)入中煤矸石稀介桶,经泵给入中煤矸石一段磁选,一段磁选机的尾矿进入中煤矸石二段磁选机,中煤矸石磁选机的精矿大部分进入再洗旋流器定压箱。
小部分磁选机的精矿进入介质汇集槽返回系统。
中矸磁尾进入中矸磁尾定压箱再入浓缩旋流器,浓缩旋流器的底流进入煤泥回收筛,把粗粒中矸煤泥回收后,筛下煤泥水去Φ30m 浓缩机。
煤泥介质混合(分选)桶的物料,由泵以一定压力给入煤泥分选旋流器,旋流器的溢流(精煤)入精煤稀介桶,进入介质回收系统;旋流器的底流(中矸)入中矸稀介桶,进入介质回收系统。
介质汇集槽的介质分成两股液流,其中一股流入原煤给入溜槽中,确保原煤完全润湿;另一股流入煤介混料桶中心管中,以保证原煤很快落入桶底由泵吸出。
本工段是全厂的核心部分,各岗位司机一定要严格遵守本岗位操作规程,并在做好本职工作外,还要为下一工序创造良好条件,不可只求自我方便而造成其它岗位工作不利,特别提请注意的是:严禁向煤介混料桶内丢杂物,尤其杜绝大于50mm的块状杂物落入桶内,防止煤介输送泵出现堵卡事故,各岗位在本区域内清扫卫生时,杜绝将清扫出的杂物丢入煤介混合桶、振动筛筛下漏斗及任何液体流槽,以防堵塞或给下一工序造成事故。
如造成泵的堵卡等。
脱介筛的喷水量应按操作规程进行操作,不可使喷水忽大忽小,以免增大循环水量或脱介不干净,造成磁铁矿介质损失,精煤灰分增加。
各楼层将清扫地板的污水排至地漏时,严禁将地漏篦子揭开,将超限杂物扫进地漏管中,以免造成堵塞。
因为所有跑、冒、滴、漏及地板冲洗水都进入一层的污水池中,并由液下泵打入中矸稀介桶中,目的是回收丢失的磁铁矿粉,以减少磁铁矿的损失。
3.2分选系统的主要设备a)重介质分选旋流器主选旋流器(Φ650mm),再选旋流器(Φ500mm),煤泥分选旋流器(Φ150mm),是分选系统的三个主要分选设备,也是全系统的核心,其它各环节(全厂各环节)都要它们创造一个良好的工作条件。
1.重介质旋流器的工作原理如图三示,物料和悬浮液在一定压力下从给料口①以切线方向压入旋流器内,使旋流器内产生内螺旋流和外螺旋流。
1 356 742图三 分选旋流器结构示意图1――入料口 2――底流口 3――溢流口(中心管)4―― 空气柱 5――旋涡流 6――圆柱器壁 7――溢流管外壁 旋流器器壁附近的物料在外螺旋流的作用下,向底流口方向移动,并随一部分悬浮液从底流口②排出,大部分悬浮液不等到达锥顶已转向径向流,在旋流器中央形成向上运动的内螺旋流,并从溢流口③排出,同时在旋流器中心轴的周围形成空气柱④。
该空气柱在向上运动的内螺旋中,并与之形成液气界面,此外,在旋流器的圆柱器壁⑥与溢流管外壁⑦之间形成旋流⑤,并沿溢流管向下,涡流急剧减小到消失。
从对旋流器速度场的测定结果表明,对旋流器任一点的速度可将它分成切向、径向及轴向的三元空间流向。
其中切向速度是确定离心力大小的重要因素;径向速度对向心力起重要作用;轴向速度决定被选颗粒的分界面和螺旋下降流及内螺旋上升流的位移,其中离心力和向心曳力是加速颗粒分离的主要力。
此外,在重介质旋流器内,密度场的作用也是很重要的。
悬浮液进入旋流器内,在离心力F=[(v²/r)m]的作用下,旋流器内形成不同密度的“等密度线”(密度场),密度自上而下,由内向外增加,越靠近锥壁和底流口密度越大,从而使旋流器的底流与溢流在密度上及“加重质”的粒度上有差异,这种差异在一定程度上决定了精煤和中煤(矸石)所分离的密度。