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1460kgm3)、四氯化碳(CCl4密度1600kgm3)、五氯乙烷(C2HCl5、密度1680kgm3)、二溴乙烷(C2H4Br2，密度2170kgm3)、溴仿(CHBr3，密度2810kgm3)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）。但效果不理想，主要是粘度大，脱除、回收困难。第一次出现用磁铁矿悬浮液作重介质选煤的方法是在1922年(康可林选煤法)。1936年持鲁姆在荷兰用磨细的磁铁矿悬浮液选煤。但是磁铁矿重介选煤过程真正得到广泛应用只是在采用磁选机回收复用磁铁矿之后。 磁铁矿的优点：磁铁矿来源丰富，价格便宜，化学性质较稳定，密度接近于5000 kgm3，用其配制的悬浮液的密度可在12002000kgm3的范围内调节。磁铁矿容易用磁选机回收复用。用磨细的磁铁矿粉配制的重介质是一种半稳定的悬浮液。当磁铁矿粉粒度较细(如-0.074mm或-0.05mm)、并有少量煤泥和矸石泥化物(这些都是在生产中不可避免地会产生的)存在时，可以达到比较适宜的稳定性和粘度。在分选容器中只要有少量的扰动就可以保持相对稳定。以上特性使得磁铁矿悬浮液适合于各种煤炭的分选。目前国内外重介质选煤几乎都采用磁铁矿悬浮液作为分洗介质。但需要说明的是磁铁矿粉作为重要的钢铁原材料，价格逐年上升，在一定程度上影响选煤成本。因此开发寻找其它类型的加重质十分必要。其回收可采用浮选或其它回收方法。3、重介质选煤设备（1）重介质分选机：如立轮、斜轮、重介质分选槽等。只用于块煤（+13mm或+6mm）的分选。（2）重介质旋流器DSM型有压给料两产品重介质旋流器：1945年荷兰国营煤矿开发出分选末煤的重介质旋流器(DSM旋流器)，使重介质选煤方法能延伸到末煤。尽管当时块末煤需要在不同的设备中分选，这一发明仍然成为重介质选煤发展史中的一个重要里程碑。无压给料两产品重介质旋流器：l956年美国DynawhirlPool开发出中心给料的圆筒形重介质旋流器。1985年英国煤炭局开发出直径12m的中心给料圆筒形重介质旋流器LARCODEMS，单台通过能力达250300 th,入料粒度上限达到100 mm，实现了全粒级(块和末)煤炭在一台重介质分选机中分选。1986年中国矿业大学与重庆南桐矿务局合作，研究使用中心给料的圆筒重介质旋流器脱硫，1990年通过原煤炭工业部的鉴定。与此同时，唐山分院也进行了这方面的研究。三产品重介质旋流器：又分为有压和无压两大类：1967年在原苏联出现了三产品重介质旋流器，它利用第一段旋流器的余压将其重产物送入第二段进行再次分选。因为重介质悬浮液经历了一段浓缩，提高了密度，所以在第二段旋流器能选出较纯的矸石。用一套重介质系统，单一密度的合格介质分选出三个产品。使传统的两粒级双密度的复杂的重介质分选工艺简化为单密度全粒级重介质分选工艺，简化了重介质的工艺流程。 三产品重介质旋流器在我国选煤工艺中的发展和应用很快。1989年山西昔阳选煤厂引进原苏联的圆筒圆锥式有压给料的三产品重介质旋流器710500，提高了分选质量，简化了工艺流程。1992年煤炭科学研究总院唐山分院与黑龙江鸡西滴道矿选煤厂合作试验成功我国第一台无压给料三产品重介质旋流(NWSX700500型)。1999年作为“九五”国家科技重点攻关项目，由煤炭科学研究总院唐山分院和贵州盘江老屋基选煤厂合作试验成功了我国第一台大型无压给料三产品重介质旋流器(3NWXl200850A型)。2004年国华科技公司已生产出国内外最大型的3GDMC14001000型无压给料三产品重介质旋流器。这为我国重介质选煤技术的发展、选煤工艺流程的简化和选煤厂大型化奠定了基础，对我国选煤技术水平的提高作出了重要贡献。我国重介质选煤发展历史：我国从20世纪50年代中期开始试验重介质选煤方法。起初采用黄土和高炉灰之类作为加重质，成效不大。到50年代末60年代初开始研究采用磁铁矿粉作为加重质选煤。1959年煤炭科学研究总院唐山分院在通化铁厂选煤厂建立了用斜轮分选机处理槽洗中煤6100mm块煤的工业性生产系统。1960年北京矿业学院(现今的中国矿业大学)与阜新海州露天矿合作建成斜轮重介质分选系统。1966年唐山分院与彩屯选煤厂合作建成了重介质旋流器分选系统。此后重介质选煤的理论研究、设备开发、设计和生产在国内逐步发展起来。到1983年国内先后建立了28座重介质选煤厂(车间)。其中包括4座采用国外引进设备并主要由国外设计的大型选煤厂，即：吕家坨选煤厂（240万吨年)、大武口选煤厂(300万吨年)、范各庄选媒厂(400万吨年)和兴隆庄选媒厂(300万吨年)。到1986年，我国重介质选煤占各种选煤方法的比重己达到23左右。最近10年，重介质选煤技术发展很快，新建厂和技术改造的厂，绝大部分均采用重介工艺。特别是无压给料三产品重介质旋流器应用的势头更加强烈第二节 重介质选煤的实质和特点1、重介质选煤的原理重介质选煤是在密度介于净煤和矸石(或中煤)的重介质悬浮液中按照阿基米得原理进行分选的力法。2、重介质选煤系统图11是重介质选煤系统的示意图。首先要配制好要求密度的重介质，然将准备好的入料以一定的速率与重介质一起或分别给入分选机，按(接近介质的)密度分选出轻产物和重产物，用在筛上喷水洗涤的方法从产品中脱除和回收带出的介质、常用磁选机回收并送回介质循环系统复用。在介质循环系统中配备有介质特性测控系统。它能够以不同的方式保持循环重介质特性的相对稳定。随着少量的介质被产品和磁选尾矿带走，制备好的新介质根据介质测控系统的信号人工或自动添加进系统，以保持数量平衡。运动的煤粒的阻力和真溶液一样；但当两者的粒度接近时，则煤粒的运动应被看作是在干扰沉降条件下的运动。因此，在离心力场中，能被分选的煤粒直径将会受到干扰沉降等沉比的限制。一般认为，能被有效分选的粒度下限只能达到大约为加重质最大粒度的5倍以上。上述理论在一般的情况下只适用于固液两相悬浮液中分散固相的体积浓度不超过30的条件。如果超过这个极限，即便是对较粗的块煤，悬浮液也不能看作是均匀的液体(关于重介质悬浮液的性质参阅第三章)。例如我们有时会发现在高密度(如l800kgm3)分选的重力分选机中，在重介质表面会有较粗的矸石漂浮不下沉的现象。因为在使用磁性物含量不够高的磁铁矿粉配制高浓度的重介质时，固体的体积浓度可能会超过30，加上系统中积存较多的煤泥，悬浮液的性质就有别于均匀液体了。选煤用的重介质属于不稳定的固液两相粗分散体系，静止时会发生沉降分层。为保持重介质悬浮液浓度(密度)的相对稳定，使分选能够正常进行，分选机内需要有一定的扰动。但是所有这些扰动对各种密度和粒度的颗粒都会产生不同的影响，尤其是对细粒的密度接近重介质悬浮液的颗粒。采用磨得较细的磁铁矿粉或允许在重介质系统内存在适量的煤泥，会有助于重介质悬浮液的相对稳定，并能减轻扰动的影响。 第三节 重介质选煤的优点和应用范围一、重介质选煤的分选效率高 在合适的条件下，重介质选煤能达到很高的分选精度，可以获得高的分选效率。图12和图l3是各种选煤方法分选精度的比较。选煤的分选精度常用可能偏差E值衡量，它的数值越小，分选精度越高。由图1-2和图1-3可以看出，重介质分选精度最高、E值最小的分选方法，可以应用于难选和极难选煤的分选。分选精度高就意味着在相同产品质量条件下精煤的产率高。重介质选煤的缺点是在生产系统中增加了一套介质系统，增添了一些生产过程的控制变量以及介质损失和设备磨损的问题。二、重介质选煤的分选原理明显，利于实现自动化与跳汰选煤相比较，重介质选煤的分选原理要清楚得多。尽管到目前为止，由于悬浮液运动的复杂性，有关重介质旋流器分选作用机理方面的研究还在进行，更精确的两相流或多相流参数之间的相互作用关系还在探索中，但影响分选密度和分选精度的参数已比较明确，作用关系也比较明显，因此，实现自动化就比较容易。目前，重介选的悬浮液密度、液位、粘度、磁性物含量等都已实现自动控制。三、重介质选煤的产出与投入比高 一般认为，重介选投资大，运行费用高，但仔细的分析结果表明，其差额很小，甚至还有人曾提出比跳汰选投资和运行成本更低的重介系统设计。如果将重介选的高精度分选作用所带来的精煤产率的提高计入，从长远的观点看，对难选煤和极难选煤甚至对一些易选煤也能体现出重介选的高效益，这也是一些选煤大国大量对易选煤采用重介选的重要原因之一。 特别是对于难选或极难选煤，采用重介具有十分明显的优越性。如枣庄矿务局，要求精煤灰分为8时，主选中煤的o1含量高达60左右，据当时预测计算，采用重介再选比采用跳汰再选总精煤回收率提高510，年产值增加1233万元，年增利税812万元。四、重介质选煤分选密度调节的范围宽 当精煤灰分要求较低时，跳汰机的分选效率会迅速降低而且精煤质量不稳定。但是对于重介质选煤，分选密度在l3002200 kgm3范围内，都能高效率分选。能选出很纯的矸石和灰分很低的精煤。分选密度通过密度自动调控装置容易调整，精确度和稳定性可控制在(510)kgm3以内，这是其他选煤方法不可比拟的。 由于重介质选煤具有上述诸多优点、特别是它的分选精度高、入选的粒度范围又宽，所以它在选煤工艺中的应用范围非常广泛。近期开发的大直径重介质旋流器，其入选上限可达到100 mm。第四节 重介质选煤发展前景不讲第二章 重介质选煤原理第一节 概 述矿物质含量少的煤，可称为精煤，其密度在12001700kg/m3之间，与煤的变质程度有关，变质程度高的煤密度会高一些。主要由矿物质组成的粒块，密度在l 8004000kg/m3之间。有密度较低的泥质和炭质页岩，也有密度较高的石灰石、石膏、砂岩和黄铁矿，它们都通称为矿石。 还有部分粒块，介于上述两种粒块之间，有机可燃物和无机矿物质含量都较多，即灰分较高，密度在15001800 kg/m3之间，通常称之为中煤。据研