深锥形槽体对细粒煤干扰沉降分级实验研究

第２７卷第４期　２０１８年４月　中　国　矿　业　ＣＨＩＮＡ　ＭＩＮＩＮＧ　ＭＡＧＡＺＩＮＥ　ＶｏＩ．２７，ＮＯ．４　

Ａｐｒ．　２０１８　

深锥形槽体对细粒煤干扰沉降分级实验研究　

史长亮　，王胜楠　，马　娇　，王飞跃。，赵继芬　

（１．河南理工大学化学化工学院，河南焦作４５４０００；　

２．河南省矿产资源绿色高效开采与综合利用重点实验室，河南焦作４５４０００；　

３．昆山浩兴电子科技有限公司，江苏昆山２１５３００）　

摘要：本文重点研究了自制深锥形干扰沉降分级机在不同影响因素下对细粒煤的分级效率，结果　表明：底部和中部同时给水形式的设计有利于细粒煤分级，底部与中部给水量比值对分级效率有一定影响　但不明显；给料速度及浓度值越低，细粒煤分级效率越高。该装置的适宜分级条件为流量配比２：１、给料　

速度０．５０　ｍ／ｓ、矿浆浓度４Ｏ　时，粒级级配（Ｏ．２５～０．１２５　ｍｍ和１．０～０．５　ｍｍ）分级效率接近６５　，较常　规分级旋流器分级效率５０　～６ｏ　提高约５　～１５　，实验结果表明深锥形干扰沉降分级机可有效实现　细粒煤的分级。　关键词：细粒煤；干扰沉降；深锥；分级效率　中图分类号：ＴＤ９４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—４０５１（２０１８）０４—０１２８　０４　

Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　

ｏｆ　ｆｉｎｅ　ｃｏａｌ　ｗｉｔｈ　ｄｅｅｐ　ｃｏｎｅ　ｔｕｂ　

ＳＨＩ　Ｃｈａｎｇｌｉａｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｓｈｅｎｇｎａｎ　，ＭＡ　Ｊｉａｏ　，ＷＡＮＧ　Ｆｅｉｙｕｅ。，ＺＨＡＯ　Ｊｉｆｅｎ　’　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ　４５４０００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｈｅｎａｎ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｆｏｒ　Ｇｒｅｅｎ　ａｎｄ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｍｉｎｉｎｇ＆Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，　

Ｊｉａｏｚｕｏ　４５４０００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｋｕｎｓｈａｎ　Ｈａｏｘｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｋｕｎｓｈａｎ　２１５３００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｔｈｅ　ｆｉｎｅ　ｃｏａｌ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｗｉｔｈ　ｓｅｌｆ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｄｅｅｐ　ｃｏｎｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｅｔｔｌｉｎｇ　ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂｏｔｔｏｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｅｎｔｒａ１　ｆｏｒｍ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｉｓ　ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ　ｔｏ　ｆｉｎｅ　ｃｏａｌ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｏｔｔｏｍ　ｗａｔｅｒ　ｖｏｌｕｍｅ　ｔＯ　ｔｈｅ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｗａｔｅｒ　ｖｏｌｕｍｅ（ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｆｌｏｗ）ｈａｓ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｂｕｔ　ｎｏｔ　ｏｂｖｉｏｕｓ．Ａｌｓｏ　ｔｈｅ　ｆｅｅｄｉｎｇ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｉｓ　ｌｏｗｅｒ，ｆｉｎｅ　ｃｏａｌ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｓ　ｈｉｇｈｅｒ．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｔｈｅ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｒａｔｉｏ　ｉｓ　２：１，ｆｅｅｄｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ｉｓ　０．５０　ｍ／ｓ，　ｐｕｌｐ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｉｓ　４Ｏ　，ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｓｌｏｐｅｓ（０．２５—０．１２５　ｍｍ　ａｎｄ　１．０－０．２５　ｍｍ）ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｓ　ｃｌｏｓｅ　ｔｏ　６５　．Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｃｙｃｌｏｎｅ，ｔｈｅ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｉｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　ａｂｏｕｔ　５　一１５　．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｄｅｅｐ　ｃｏｎｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｅｔｔｌｉｎｇ　ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ　ｃａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｆｉｎｅ　ｃｏａｌ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｎｅ　ｃｏａｌ；ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｄｅｅｐ　ｃｏｎｅ；ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　

０　引　言　

随着我国采煤机械化程度的不断提高、地质条　件的不断恶化、高灰难选细粒煤的比例不断增　

加　，在选煤工业中，一般把粒度介于０．３～３　ｍｍ　

收稿日期：２０１７　０４—０８　责任编辑：刘艳敏　基金项目：河南省科技攻关项目资助（编号：１５２１０２２１０１０７）；河南省重点实验室开放基金项目资助（编号：￥２０１６１５）；河南理工大学博士基金项　目资助（编号：Ｂ２０１４—０ｌＯ）　第一作者简介：史长亮（１９８４一），男，汉族，河南焦作人眉０教授，硕士生导师，主要从事煤粉干法磁选净化、极低品位铁矿分选技术、固废资源　化处理等方面的研究工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｃ１３０３＠１２６．ｃｏｒｎ。　通信作者简介：王胜楠（１９９２一），女，汉族，河南焦作人，硕士研究生，主要从事矿物加工方面的研究工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｓｎ２０１５＠１６３．ｃｏｒｎ。　引用格式：史长亮，王胜楠，马娇，等．深锥形槽体对细粒煤干扰沉降分级实验研究ＥＪ］．中国矿业，２０１８，２７（４）：１２８—１３１．

　第４期　史长亮，等：深锥形槽体对细粒煤于扰沉降分级实验研究　

难以通过浮选方法进行分选的细粒煤称为粗煤　

泥　。粗煤泥能否高效分选仍是影响现场实际生　

产中的难点。分级作为分选的基础，目前广泛使　

用的水力分级旋流器【　，并不是严格按照粒度进　

行分级，存在“底流夹细、溢流跑粗”的现象。分级　

效率偏低。影响分选ｌｎ　。冈此，能否实现有效的　

细粒煤精确分级，是粗煤泥分选和利用成败的技　

术关键。　

王祥等　１］研发双侧溢流排料螺旋分级机。曾　

尚林等　提出的ＨＩ　型水力分级机。位革老等　“Ｊ　

结合分级用旋流器和分选用旋流器的特点，提出了　

一种复合型煤泥旋流器。田忠坤】…结合水力分级　

旋流器和粗煤泥干扰床分选机的特点，提出了一种　

ＭＪＸＪ型粗煤泥分级分选机。Ｉ　ｅｗｉｓ』１　５　３研究发明了　

水力分级机和丹麦ＦＩ　ＳＭＩＤＴＨ（史密斯）公司　ｒ　研　

发了Ｔｈｅ　Ｋｒｅｂｓ　Ｇｍａｘ　Ｃｙｃｌｏｎｅ。于进喜等ｌ】　对比　

分析了粗煤泥分选设备的特点、分选效果和适用范　

围，得出结论：基于径向速度差为原理的螺旋流进行　

分级，需要较高入料压力，增加了细粒煤过粉碎的概　

率，且并不严格按照粒度进行分级【　。　；基于干扰分　

选原理的设备处理能力大，受煤质影响小，分选效　葺墨高，有效分选密度池罔宽，具有较好的发展前　

景。因此，笔者以干扰沉降分级为原理进行粗煤　

泥分级样机设计，提ｌ｜ｆＪ无动力源的“圆柱＋深锥　

形”两段腔体结构设汁，通过ＰＩ　Ｃ编程自动控制入　

料流量、水流地、底流排放量，实现全自动化运行，　

以期降低产物的错配量、解决实际牛产过程粗煤　

泥分选难题。　

本文重点通过煤泥分级实验的开展，探讨深锥　

形干扰沉降分级机分级参数（顶水给人形式、顶水给　

入量、给料浓度、给料速度）对细粒煤分级效牢的影　

响，确定该没备的最佳分级参数，为新型分级机的［　

业化应用奠定基础。　

ｌ　实验条件　

１．１　试样　

实验用煤取自河南煤化焦煤集【才Ｊ演马矿选煤厂　

的落地末煤．＜１＿０　ｔｏｎｉ原煤质量特征及粒度组成　

见表１和表２。由表１干¨表２数据＿１『以判断：试样　

属低硫、低中灰、高强度、难磨碎；不同粒级灰分差别　

较小、可作为级配掺和使用；＜Ｏ．ｏ７４　ｍｍ细颗粒含　

量为２４．３３　，全粒级实验将增加分级过程的泥化　

程度，对分级效果影响较大。　

表ｌ　实验用煤质量特征分析表　

表２实验用煤筛分实验表　

１．ｏ～ｏ．５　ｏ．５～０．２５　ｏ．２５～ｏ．１２５　０．１　２５～０．ｏ７４　＜０．０７４　小讨。　２８．５６　２６．８９　９．８９　１ｏ．３３　２４．３３　１ＯＯ．ｏｏ　１．２实验装备　

深锥形干扰沉降分级系统结构如　ｌ所示。罔　

１（ｂ）深锥型干扰沉降分级机的主机体外形近似于　

漏斗状，上部为深锥体（Ｊ二圆直径４。０．００　ｍｍ。下圆　

直径ｉ００．００　ｍｍ，圆锥体高度２５９．８０　ｔｏｎｉ），下部为　

网柱体（直径１　Ｏ０．００　ｌｌｌｌｎ），入料从机体的巾部入料　

井给人，粗颗粒从底部排料口排｝｝Ｊ，细颗粒从上部溢　

流槽以溢流排　。　

９　

（ａ）分纵系统　（１　）深锥形分级机　

一人料搅拌　；２一流　汁；３一深锥形Ｉ　扰沉降分缄机；４一水泵；５－液体流：ｒｔ汁；６－入水分布盘　７一底流阀；８一排水Ｕ；９－中部入水；１０一底部入水；１　１－溢流；１２一底流　

图１

　水力分级系统及深锥形分级机　１３Ｏ　中国矿业　第２７卷　

１．３实验方法　

市场分级设备对粗煤泥分级粒度区间较为宽　

泛，为更加精确评判此设备对物料适应范围，考虑物　

料中粗细颗粒共存实际因素，以及煤泥中细粒煤泥　

化现象造成的极大干扰，本次实验是基于表２数据　

设定宽粒级、窄粒级混合人料的分级实验。宽粒级　

包括：Ａ１级配，０．１２５～０．０７４　ｍｍ和１．０～　

０．５　ｍｍ；ＢＩ级配，０．２５～０．１２５　ｍｍ和１．０～　

０．５　ｍｍ；ＣＩ级配，０．１２５～０．０７４　ｍｍ和０．５～　

０．２５　ｍｍ。窄粒级混合人料包括：Ａ２级配，０．１２５～　

０．０７４　ｍｍ和０．２５～０．１２５　ｍｍ；Ｂ２级配，０．２５～　

０．Ｉ２５　ｍｍ和０．５～０．２５　ｍｍ；Ｃ２级配，０．５～　

０．２５　ｍｍ和１．０～０．５　ｍｍ。　

１．４评价指标　

实验结果采用分级效率进行评价，计算公式见　

式（１）～（３）。　

叩一Ｅ　＋Ｅ，一１００％　

Ｅ一　×１００％　

Ｅｌ一　（Ｉ）　

（２）　

（３）　

式中：＇７为分级效率，　；Ｅ　为粗粒物正配效率，　；　

Ｅ，为细粒物正配效率，％；　为底流产物产率，　；　

为底流产物粗粒物含量（占本级），　；Ｆ…为计算　

人料中粗粒物含量，　；Ｆ　为人料中细粒物含　

量，　；　，为底流产物中细粒物含量（占本级），　。　

２结果与讨论　

２．１顶水给人形式的影响　

实验考察在顶水给入量为０．０ｌ　ｍ。／ｓ，给料速　

度为０．５０　ｍ／ｓ，矿浆浓度为４Ｏ　时，３种顶水形式　

对不同级配试样分级效率７７的影响，结果见图２。　

混合入料方式　

图２不同顶水给入形式对分级效率影响　

图２表明，底部顶水＋中部顶水的给水方式下　

细粒煤的分级效率在整体上均优于单独的底部给水　

或中部给水；因为控制从不同位置分别给水，可使得　细粒间的团聚和粗细颗粒之间的夹杂明显减少，从