时间:2024-12-30
刘静宇
(黑龙江工业学院 环境工程系, 鸡西 158100)
我国虽然煤炭资源丰富,但低灰、低硫且化学结构特殊的特种煤炭资源(如太西无烟煤)并不丰富,这种煤炭资源在国家政策上属保护性开发;同时,加强其作为一种特殊原料煤的提纯和转化技术储备研究,以满足一些特殊领域的新技术产品开发的需要[1]。其中超纯煤应用研究受到广泛关注。一是用超纯煤生产高档活性炭;二是用超纯煤制造精细水煤浆,替代柴油做柴油机的燃料。已有的研究结果表明,固体含量为50%的油煤浆可用作低速和中速柴油机燃料,同时为了减少泵、活塞、喷嘴及涡轮片的磨损和排渣困难,均要求使用超纯超细的原料煤,例如:精细水煤浆要求煤的灰分<1%;内燃机燃料要求煤的灰分<0.5%甚至要<0.1%,并且要求粒度小于10μm。因此,研究和开发超纯煤的制备技术是当前发展低炭能源技术和开发高性能新型煤基材料亟待解决的关键问题。
煤炭超纯化技术对微细煤和超微细煤的深度物理加工技术要求日益提高,由此细粒煤分选成为超纯煤制备技术发展的重要突破点。本文就对国内为常用地方分选技术做简单描述[2-4]。
目前浮选方法主要包括浮选机和浮选柱两大技术。浮选柱近些年广泛的应用于细粒煤处理较有效而且处理量也较大。在这种大环境影响下,出现了一批各具特色的浮选柱,如:美国的VPI浮选柱、澳大利亚的詹姆斯浮选柱、加拿大的CFCC浮选柱以及我国的新结构充填式浮选柱等。刘炯天[5]教授领导的课题组用浮选柱进行了煤炭超纯制备研究并基本实现工业化;中国矿业大学[6]用溶气式浮选柱处理府谷煤和白芨沟煤,经一次浮选得到灰分小于1%的超纯煤。
分选细粒煤除选用小直径的重介旋流器外,还要调节操作参数和调整悬浮液流变特性,来强化作用于矿粒上的离心力和有效的分离速度。现阶段重介旋流器的最佳粒度下限为 0.5mm。中国矿业大学杨建国[7]开发了两段圆筒重介旋流器,在对徐州夏桥矿煤样和太西煤样进行的分选实验研究过程中,曾获得灰分2.00%左右的超纯煤产品。
螺旋分选机通过固体颗粒大小及比重的不同,使其在液体中按不同速度沉降。但作为一种传统的细粒分选设备,因其分选精度低、效率低,正逐渐被淘汰。
离心分选是在离心力场中进行的,它的特点是利用微细矿粒在离心力场中所受离心力大大超过重力,从而加速了矿粒的沉降,扩大了不同密度矿粒沉降速度的差别,从而强化了重选过程。Falcon 离心分选机在分选中煤或黄铁矿含量高的细粒煤时比当前所用工艺(如浮选)更经济有效,是处理氧化的细粒煤唯一经济有效的方法,但处理-0.037mm煤泥时降灰效果并不明显,需采用脱泥设备或浮选来进一步降灰从而获得低灰精煤[8]。
虽然目前的细粒物料分选装备与技术在功能的实现上各有特点,但仍然没有形成较为合适的细粒超纯煤分选机制。
干法分选技术以气相为主体介质,其分选过程中煤粒与煤粒、煤粒与矿物颗粒及矿物颗粒之间不会因水的作用而团聚在一起,使颗粒间更加分散,作用力更加均匀。同时,物料越细,煤与矿物的解离程度越高,有利于实现超纯煤的分选制备。
摩擦电选法适用于灰分较高的原煤降灰,不需煤泥水处理系统、运行成本低、污染小,目前处于工业化研究阶段。安振连等[9]通过摩擦电选技术对原煤灰分约 20%、粒度小于74μm、矿物质充分解离的微粉煤进行干法分选实验,获得灰分 10.73%的精煤。王海锋[10]结合摩擦荷电荷质比实验数据对煤和矿物质颗粒在静电场中运动轨迹进行模拟,研究表明 250~74μm 粒级颗粒最易于分选。
在干法分选技术中,以单相空气作为分选介质时主要用于易选煤的高密度排矸,不能进行低密度分选,且分选效率较低。在我国得到比较广泛应用的此类型干法分选设备是 FX 型风力摇床和FGX 型复合式干选机,适合于易选及中等可选性煤炭的分选,但对 0-6mm 细粒级粉煤分选效果不理想[11]。
目前用于 6-50mm 粒级粗粒煤分选的空气重介质流化床属于鼓泡床,由于气泡的存在而引起固体加重质有一定程度的返混,所以分选粒度下限较高,无法满足<6mm 煤炭的高效分选要求。中国矿业大学使用振动流化床对<6mm 煤炭的分选技术进行了一定的基础研究工作,其研究的分选下限可达到0.5mm;同时认为 1-6mm 细粒煤炭在磁稳定流化床中进行低密度分选是可行的。但总体来讲,振动流化床和磁稳定流化床在矿物加工领域的研究和应用还不十分成熟。
煤材料化研究的前提条件是对煤进行超纯化处理,即煤炭的超纯制备技术是制约煤基材料发展的瓶颈问题。目前,细粒煤的干法分选技术研究尚处于起步阶段,特别是超纯煤的干法制备技术和设备方面,研究成果还很少。由此,以实现细粒煤(超纯煤)高效分选的干法分选技术研发就显得尤为重要,在此基础上研发克服现行干法分选弊端的关键技术及装备将对我国选煤工业及洁净煤技术发展起到积极的推动作用,将使宝贵的矿产资源得到更加合理、有效的利用。
[1] 肖骁,张国旺.微细粒矿物的选择性解离强化分选技术[J].中国矿业,2010,19(12):62-64.
[2] 付晓恒,李萍,刘虎,等.煤的超细粉碎与超净煤的分选[J].煤炭学报,2005,30(2):219-223.
[3]李侃社,周安宁.煤基材料研究进展[J].高分子材料科学与工程,2001,17(4):19-22.
[4] 徐建文,吴松.浅谈我国细粒煤分选技术的现状及发展趋势[J].山西焦煤科技,2010,1(1):1-4.
[5]刘炯天.旋流静态微泡浮选柱及洁净煤制备研究[D].北京:中国矿业大学博士学位论文,1999,5:101-124.
[6]何为军.用溶气式浮选柱制备超净煤的研究[D].徐州:中国矿业大学,2001:77-104.
[7]杨建国.两段圆筒型重介旋流器的研究[D].徐州:中国矿业大学,1992,67-84.
[8]陶有俊,陶东平,刘炯天.Falcon 离心分选机对细粒煤的脱硫试验研究[J].金属山,2004(2):98-99.
[9]谢国龙,俞和胜.粗煤泥分选设备及其应用分析[J].煤矿机械,2008,29(3):117-119.
[10]安振连,陈清如,章新喜.摩擦静电选制备超低灰煤的研究[J].选煤技术,1997(8):7-9.
[11]王海峰. 摩擦电选过程动力学及微粉煤强化分选研究[D].徐州:中国矿业大学,2010:45-75.
我们致力于保护作者版权,注重分享,被刊用文章因无法核实真实出处,未能及时与作者取得联系,或有版权异议的,请联系管理员,我们会立即处理! 部分文章是来自各大过期杂志,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!