液固氣流化床粗煤泥分選規(guī)律研究

液固氣流化床粗煤泥分選規(guī)律研究煤炭是我國(guó)重要的能源之一,為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。在能源高效利用、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的前提下,煤炭洗選加工成為了不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)下,采掘機(jī)械化程度日益提高,細(xì)粒煤泥在原煤中的含量日益增多,資料表明,部分選煤廠入洗原煤中粗煤泥的含量甚至超過(guò)40%,這部分粗煤泥得不到有效分選,勢(shì)必造成煤炭資源的浪費(fèi),影響選煤廠的整體經(jīng)濟(jì)效益。重介質(zhì)旋流器作為重介選煤廠中的核心設(shè)備,其有效分選粒度范圍為1-50mm,常規(guī)浮選的有效分選粒級(jí)為-0.25mm,這造成了介于重介分選設(shè)備粒度下限和浮選設(shè)備粒度上限的煤炭顆粒得不到有效處理。因此,粗煤泥的分選成為了制約當(dāng)前選煤工藝技術(shù)發(fā)展的瓶頸,也是選煤領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)和待攻克難點(diǎn)。浮選是目前礦物細(xì)粒分選的最高效手段,在細(xì)粒級(jí)煤泥分選中得到了廣泛的應(yīng)用,而拓寬浮選粒度上限是浮選領(lǐng)域的難題之一。在常規(guī)的浮選機(jī)中,可通過(guò)提高葉輪轉(zhuǎn)速的方法來(lái)提高粗顆粒煤的浮選效果,高速旋轉(zhuǎn)的葉輪會(huì)增大礦漿中顆粒-氣泡結(jié)合體中氣泡的脫落概率,而通過(guò)添加浮選藥劑的方式來(lái)增加粗顆粒的回收率,又加大了浮選作業(yè)的成本。HydroFloat水力分選機(jī)的問(wèn)世,為粗顆粒浮選提供一種新思路,即流態(tài)化浮選。本論文針對(duì)-2.0mm粒級(jí)的粗煤泥,采用實(shí)驗(yàn)室自制液、固、氣三相流化床分選裝置及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)不同屬性的顆粒及顆粒群的沉降規(guī)律,床層膨脹度,逃逸速度等流化特性,在不同上升流條件下進(jìn)行了系統(tǒng)地對(duì)比試驗(yàn)研究。在此基礎(chǔ)上,完成了窄粒級(jí)低密度級(jí)和寬粒級(jí)全密度級(jí)粗煤泥系列分選試驗(yàn),主要研究?jī)?nèi)容和取得的成果如下:(1)設(shè)計(jì)了固-液-氣三相流化床分選試驗(yàn)裝置,完成了粗煤泥分選試驗(yàn)系統(tǒng)的組建。(2)利用單顆粒懸浮法進(jìn)行顆粒沉降速度試驗(yàn)研究,上升水流中引入氣泡后可以降低顆粒懸浮所需的上升水流速度,氣泡對(duì)顆粒的“托舉”作用彌補(bǔ)了水流速度降低導(dǎo)致的能量損失;氣泡的“托舉”作用隨著顆粒密度級(jí)的增大而降低。(3)在窄粒級(jí)窄密度級(jí)床層膨脹度的試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn),同粒級(jí)中,床層膨脹度在相同上升水流速度條件下,低密度級(jí)顆粒的膨脹度大于高密度級(jí)顆粒的膨脹度;引入氣泡流后,床層膨脹度增加,且氣泡對(duì)低密度級(jí)顆粒的膨脹度影響比高密度級(jí)顆粒顯著,該效應(yīng)會(huì)隨著通入氣體的體積分?jǐn)?shù)增加而進(jìn)一步加大;上升水流中膨脹度相近的小粒徑高密度級(jí)與大粒徑低密度級(jí)兩種煤炭顆粒,在引入氣泡流后,大粒徑低密度級(jí)顆粒的膨脹度高于小粒徑高密度級(jí)顆粒的膨脹度,氣泡的存在增大了沉降速度相近的顆粒群床層膨脹度差異。(4)對(duì)窄粒級(jí)窄密度級(jí)顆粒群在上升流中的逃逸速度規(guī)律進(jìn)行研究,結(jié)果表明,在上升水流條件下,同粒級(jí)間相鄰密度級(jí)的煤炭顆粒,逃逸所需的上升水流速度較為接近,引入氣泡后,相鄰密度級(jí)顆粒逃逸物產(chǎn)率隨著密度級(jí)的增大而降低,氣泡的存在強(qiáng)化了顆粒密度對(duì)分選的影響;同時(shí),氣泡的引入可以減少顆粒逃逸所需的上升水流速度,該作用隨著顆粒密度級(jí)的增大而減弱;在上升水流條件下,逃逸速度相近的顆粒群,在通入氣泡后,等沉效應(yīng)弱化,低密度級(jí)顆粒中逃逸顆粒的產(chǎn)率受氣泡影響較小,而高密度級(jí)顆粒在引入氣泡后,逃逸顆粒的產(chǎn)率降低的幅度較大;氣泡的引入,縮減了不同粒級(jí)低密度級(jí)顆粒逃逸所需的上升水流速度差異,弱化了顆粒粒度對(duì)逃逸速度的影響。(5)在上升氣泡流中添加浮選藥劑進(jìn)行粗煤泥流化床浮選試驗(yàn),結(jié)果表明,煤炭顆粒在捕收劑的作用下,低密度級(jí)顆粒與上升流中的氣泡形成了顆粒-氣泡結(jié)合體,顆粒的視在密度大幅降低,使得大粒徑低密度顆粒能夠在微弱的上升氣泡流條件下得以分選;對(duì)-2.0+0.5mm粒級(jí)煤炭顆粒在上升水流表觀速度為1.39cm/s,上升氣流表觀速度為0.13cm/s,捕收劑用量為250g/t,起泡劑用量為75g/t時(shí),浮選精煤灰分為11.3%,精煤產(chǎn)率達(dá)48.7%,尾煤灰分為64.4%,在精煤中-2.0+1.5mm、-1.5+1.0mm、-1.0+0.71mm、-0.71+0.5mm四個(gè)粒級(jí)浮選精煤數(shù)量效率分別為:96.24%、92.57%、95.64%、96.25%;同浮選條件下進(jìn)行-2.0mm全粒級(jí)浮選,浮選精煤灰分為21.8%,精煤產(chǎn)率達(dá)到78.5%,尾煤灰分為84.0%,其中灰分過(guò)高的原因是-0.25mm粒級(jí)導(dǎo)致,該粒級(jí)精煤灰分為27.3%,精煤產(chǎn)率達(dá)到94.