我国煤泥水处理用浓缩机的发展现状 4页

煤炭加工与综合利用No．1，2015COALPROCESSING＆COMPREHENSIVEUTILIZATION7魏国煤泥水处理用浓缩相昀发展1511／~郭志敏，李皓季，刘奇，鹿忆凡，吕鹏龙(安徽理工大学材料科学与工程学院，安徽淮南232001)摘要：介绍了选煤厂煤泥水处理用常见的耙式浓缩机、斜管式浓缩机、深锥浓缩机以及高效浓缩机的工作原理、工作特点、应用现状等，指出浓缩机将向着高处理量、高可靠性、高精度、自动化、智能化、小体积、节能等方向发展，其中高效浓缩机的应用将更为广泛。关键词：选煤厂；煤泥水处理；浓缩机；发展中图分类号：TD462．5文献标识码：A文章编号：1005-8397(2015)01-0007-04浓缩机广泛应用于选煤厂细粒煤泥处理作业。随着近年来煤炭人洗量的增加，选煤厂生产的大型化已成为发展趋势。目前，多数炼焦煤选煤厂的生产规模已达到6．0Mt／a以上，部分动力煤选煤厂的处理能力已达到20．0Mt／a以上。生产规模的加大必然导致煤泥水处理的压力增大。排料同时，由于煤炭采掘机械化程度的提高，以及煤图l浓缩机沉降原理示意炭品质的下降，高灰细泥对煤炭洗选的影响越来越突出，这就要求回用的煤泥水中含有的高灰细部，并由缓慢运行的刮板刮人池底中心的圆锥形粒物尽可能少，以减少回用水中高灰细粒物对煤卸料斗中，圆锥形卸料斗的倾角一般为6。～12。，炭洗选的影响。因此，对选煤厂煤泥水处理用浓再用砂泵排出。池体上部周边设有环形溢流槽，缩机提出了更高的要求。澄清水越过溢流堰由环形溢流槽排出。中心传动式浓缩机都设有提耙装置。中心传动和周边传动1耙式浓缩机的特点及应用现状耙式浓缩机结构见图2和图3。作为浓缩机发展的起点，1905年传统浓缩机(道尔顿浓缩机)率先问世。其主要代表为耙式浓缩机，其沉降原理见图1⋯。煤泥水在浓缩机中的浓缩过程通常要经过五个区。分别为澄清区A，自由沉降区B，过渡区c，压缩区D，浓缩物区E。B、C、D区反映了浓缩过程，A、E区反映的是浓缩效果。1一桁架；2一耙架提升装置；3一受料简；4一耙架；耙式浓缩机通常可分为周边传动式和中心传5一环形溢流槽；6一浓缩机池体；7一竖轴；8一卸料装置动式两大类。浓缩机工作时物料由给料溜槽把煤图2中心传动耙式浓缩机结构示意泥水给人中心受料筒，煤泥水由中心受料筒向四周辐射，煤泥水中的固体颗粒逐渐浓缩沉降到底耙式浓缩机工作时依靠矿粒的自由沉降分收稿日期：2014-08-09DOI：10．16200／j．cnki．11-2627／td201501003作者简介：郭志敏(1988一)，女，内蒙古丰镇人，安徽理工大学材料科学与工程学院2013级在读硕士研究生，研究方向：矿物加工工艺与设备。引用格式：郭志敏，李皓季，刘奇，等．我国煤泥水处理用浓缩机的发展现状[J]．煤炭加工与综合利用，2015(1)：7—1O．\n8煤炭加工与综合利用2015年第1期高了容积利用系数，同时可缩短沉降距离，提高沉降效率。一般认为，斜管浓缩机的沉降效率为普通浓缩机的4—5倍。斜管浓缩机工作时，煤泥水从人料槽均匀进入浓缩机，通过斜管时沉降，结成大颗粒的煤泥依靠自身重力快速沉降到浓缩池底部，煤泥由泵1一齿条；2一轨道；3一溢流槽；4一浓缩池；5一托架排出，澄清水由上部排出。目前，斜管浓缩机是6一给料槽；7一集电装置；8一卸料口；9一耙架；中小型选煤厂广泛采用的煤泥水处理设备。实践10～刮板；11一传动小车；12一辊轮；13一齿轮表明，斜管浓缩机处理量远远大于同等面积、同图3周边传动耙式浓缩机结构示意等深度下普通浓缩机的处理量，可以在大型选煤厂推广应用。层，且固体颗粒的沉降方向与澄清水上升的方向是相反的，煤泥水的出口水流速度快，有些煤泥3深锥浓缩机的特点及应用现状水来不及沉淀，就从出水口排出；同时，下部已深锥浓缩机的沉降原理与耙式浓缩机相似。沉降的颗粒在上升水流的扰动作用下会再次浮其结构特点是池深尺寸大于池的直径尺寸，整体起，混入溢流。这两种情况均使得溢流水水质变呈立式桶锥形。与耙式浓缩机相比，具有溢流澄差，若溢流水进入到循环水系统，将给煤炭分选清度高、底流浓度高(可达70％)、占地面积小、带来不利。因此，近年来该种浓缩机经过升级改处理能力大等优点。深锥浓缩机主要由机体和搅造正逐渐被高效浓缩机取代。拌装置组成。高效深锥浓缩机的结构见图5。2斜管式浓缩机的特点及应用现状20世纪60年代初，根据当时发展的一种较先进的沉淀技术——浅层沉淀理论，研究人员设计了斜管式浓缩机，其沉降原理见图4。Il⋯-／1一筒段；2一锥段；3一稳流圈；4一倾斜板组合件；5一传动装置；、‘：6一搅拌器；7一溢流槽；8一人料管；9一底流管；1O一冲水管图5高效深锥浓缩机结构示意图4斜管与直立管沉降原理示意从图4可看出，A(直立)、B(倾斜)试管装深锥浓缩机工作时，一般要加絮凝剂，矿浆同样浓度煤泥水，A管沉淀面积为试管断面积，颗粒在重力作用下开始沉降，并在搅拌器搅拌下即试管断面圆面积，沉降距离为日，B管沉淀面絮凝，大的、海绵状凝聚颗粒挤压在一起，紧密积为椭圆形，而靠近上管壁C部分的煤泥颗粒由结合促使水逸出。为保持稳定工作状态，深锥浓于重力作用下沉，且上下侧壁距离较短，故缩机设有自动控制和调节装置，对絮凝剂的添加煤泥较迅速地沉淀到下侧壁上，因此，B管比A量、给料量以及排料量进行控制。试验证明，无管缩短了沉降时间。论在减少澄清面积，还是在提高底流浓度方面，斜管浓缩机包括上部箱体和下部锥体。上部深锥浓缩机均优于耙式浓缩机。箱体内有斜置的斜管组群，斜管组群由若干个相当深锥浓缩机的实际单位生产量提高时，深互独立的斜管单元构成。设置斜管的方式不仅大锥浓缩机溢流中固体含量大，不宜作循环水使幅度增加了有效沉淀面积，降低了雷诺数(Re)，用。实践表明，当添加絮凝剂时，即使处理量为提高了弗罗德数(Fr)，增加了水流的稳定性，提2．5～5m／(m·h)，底流固体含量也在200—\n2015年第1期郭志敏，等：我国煤泥水处理用浓缩机的发展现状9800g／L的范围内变化。目前，深锥浓缩机在不仅增加矿浆的浓缩时间，同时可提高池深静国内选煤厂的应用相对较少，大多应用于选矿压。同时，增大池底坡度，一般为8。一16。，厂，如中国黄金集团的乌山选矿厂、山西长治的以便于矿浆向中心集中¨。顺鑫选矿厂即使用该种浓缩机。另外，深锥浓缩4．4传动方式可选机产品的研发将尾矿膏体堆放技术推向成熟。高效浓缩机的传动方式有两种，分别为中心传动和周边传动。中心传动的优点在于当过载时4高效浓缩机的特点及应用现状可实现自动提耙，过载消除后，又可以自动复高效浓缩机研发于2O世纪70年代末，我国位，操作简单，便于控制，但是中心传动的驱动从80年代开始引进。目前，高效浓缩机已经成装置较复杂，受力不如周边传动效果好。周边传为我国选煤厂、选矿厂应用最广泛的脱水设备之动的整个传动系统简单、运行可靠、费用低，但一是周边传动系统需要足够的摩擦力，易出现打，在国内使用比较多的是GXN型和XGN型。高效浓缩原理及结构与耙式浓缩机相似，与普通滑。需采取措施防止打滑。在生产中，应根据实浓缩机相比，主要有如下特点。际情况决定使用哪种传动方式。4．1预先加药脱气4．5其他方面采用先进的加药方式，在煤泥水进入浓缩机在生产中高效浓缩机往往还配备有絮凝剂配前预先加药[，使药剂与煤泥水混合更加充分。制系统、自动添加系统等，选用何种加药方式，煤泥形成最佳的絮凝状态后再进入浓缩机，提高要根据生产状况确定。了絮凝效果，降低了药耗。提前加药使煤泥水在为了解决压耙问题，可以在浓缩池排料管处未进入浓缩机前就开始絮凝，促使矿粒团聚形成设置高压反流水管，当压耙时，反冲高压清水，大的絮团。根据斯托克斯定律，团聚体直径增大稀释排料口物料浓度，改善泥浆泵的排料浓度，将加速沉降。而粒度较小或者未形成絮团的颗解决压耙。粒，将在上升过程中与絮团颗粒碰撞，被捕获或对于周边传动浓缩机，电源的传送不易采用阻碍，从而加速沉降。电刷滑环，因为磨损大，特别是滑环加工粗糙度煤泥水进入浓缩机前预先脱气。若煤泥水中大时，对电刷磨损十分严重，寿命短，防潮问题含气量较大，物料进入浓缩机后由于流体的干扰不易解决，易出现短路。现场调查发现，采用密以及物料的相互碰撞，使矿浆中的空气集聚排封水银滑环效果较好。出。部分气泡在排出过程中将附着于矿浆中的小为了解决溢流堰过水不平整的问题，可以设置溢流堰为锯齿三角堰¨，如图6所示。与普颗粒尤其是疏水矿粒表面，带着矿粒上浮。上浮的气泡对已形成的浓缩层有一定的扰动作用，不通的溢流堰相比，此种溢流堰加工方便，抗干扰利于矿粒的沉降。预先排气可大幅降低气泡对煤能力较强，易保证出水的均匀性。另外，瑞典萨泥水浓缩沉降的干扰。拉公司设计的利用压差经节流孔排出的方案可使4．2深部减速给料偶然浮至液面的粗颗粒再沉落至分级设备内部，煤泥水进人给料筒后，在给料筒中设有挡板但是其抗干扰能力相对较弱。当上升液流流量过或其他减速装置，使矿浆流速降低。同时，给料大时，该方案会造成溢流面与溢流槽内液面的压差过大，溢流孔内液流穿行速度过快，形成抽吸筒向下延伸，采用深部给料。深部给料可大大缩短矿粒的沉降距离，已经形成的大而密实的絮团作用，将液面附近的部分中等粒度颗粒带进溢流，产生跑粗现象【12,13]。另外，还有其他类型的快速短距离沉降并形成连续而又稳定致密的絮团溢流堰，在生产中，要根据实际需要决定使用何过滤层，未絮凝的颗粒随上升水流运动时将受到阻滞作用J。深部给料有利于矿粒沉降以及溢流水的澄清。4．3增大池深与坡度煤泥水处理用高效浓缩机采用较高的池深，图6三角堰示意\n10煤炭h．z-与综合利用2015年第1期种溢流堰。化、智能化、小体积、节能等方向发展。在选煤厂尾矿中往往含有一定量的泡沫，泡参考文献沫中一般夹带有细粒精矿。带有泡沫的洗水进入[1]谢广元，等．选矿学[M]．徐州：中国矿业大学出版循环水池，循环水进入主厂房后给选煤的各环节社．2001．都会带来不利影响¨。所以，可以考虑在溢流[2]陈建中．选煤标准使用手册[M]．北京：中国标准出版社，1999．堰附近加设挡板，阻挡泡沫进入溢流，延长泡沫[3]温京华，刘万银．高效斜管浓缩机原理及应用效果在浓缩池中的停留时间，等待其消泡。另外，当[J]．煤质技术，2OLO(3)：70—72．泡沫层较厚时，也可喷水消泡，使细粒煤泥沉到[4]任冲．高效斜管浓缩机在辛置洗煤厂的应用[J]．煤底流㈨。质技术，2005(5)：26—27．[5]黄贵春，任多禄．大型斜管浓缩机在土城矿选煤厂的应对浓缩机工作效果的优化贯穿于浓缩机生产用[J]．煤炭加工与综合利用，2011(2)：35—36．的全过程，选用何种改进方式对哪个部位进行改[6]吕一波，司亚楠．浓缩机技术理论及设备发展[J]．选进要视生产状况而定。煤技术，2006(5)：62—66．[7]李晓英，等．煤泥高效浓缩机技术特点分析[J]．选煤实践证明，高效浓缩机的单位处理能力为常技术，2008(2)：39—41．规耙式浓缩机的4～9倍，甚至更高。《固液分[8]陈庆来，路峰．普通中心传动浓缩机高效化探索离》一书中记载了美国新泽西锌公司对浓缩机进[J]．煤矿机械，2012，33(1)：185—186．行了实验室连续动态试验，结果表明，其处理能[9]赵光宇．高效浓缩机理及其效率提高的措施[J]．有色设备，2001(3)：18—2O．力比普通浓缩机高出l3．7倍。与其他类型浓[10]荆炜华．浅析高效浓缩机在选煤厂的应用[J]．煤矿设缩机相比，高效浓缩机在选煤厂的应用最为计，2000(6)：22—23．广泛。[11]陈宣辰，谢广元，朱子祺．影响浓缩机浓缩效果的因素研究[J]．选煤技术，2010(1)：17—19．5结语[12]KPGalvin，EOoroodehiAM，CallenNLamLein，etaLPilotplanttrialoftherefluxclassifier『J]．Miner—alsEn—随着选煤厂处理量的增大，煤泥水处理用浓gineering，2002，15(1—2)：19—25．[13]GNguyentranlam，KPGalvin．ParticleClassificationIn缩机的单位处理量也将大大提高。目前，国内浓TheRefluxClassifier[J]．MineralsEngineering，2001，缩机正在以传统浓缩机为基础，不断提高处理14(9)：1081一l091．量，优化处理效果，提高设备局部运转精度与稳[14]娄永强，孙江．尾煤浓缩机增设泡沫挡板的效果定性。向着高处理量、高可靠性、高精度、自动[J]．煤炭加工与综合利用，2002(4)：26—27．(上接第6页)流器人料泵采用变频调速是保证压力的基本条3结语件，同时在旋流器的人口处设置在线压力传感对入口压力进行监测。旋流器人口压力控制方案如重介质选煤工艺参数是影响重介质选煤效果图5所示，由压力传感器检测旋流器人口压力，的重要因素，加强悬浮液各项参数的自动化控制压力信号送至PLC模拟量采集模块，转换为PLC对提高重介质选煤效益有着非常积极的意义。可读的数字信号，经过计算得到实际压力值，与参考文献给定的压力值进行比较，形成偏差信号，信号传递给变频器，对泵进行调速，从而使旋流器的人[1]王文生．重介质选煤控制系统配置的发展及特点[J]．口压力稳定在一定合理范围内。选煤技术，2005(3)：50—51．[2]李世厚．矿物加工过程检测与控制[M]．长沙：中南大学出版社．2011．[3]欧泽深，张文军．重介质选煤技术[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2006．图5旋流器入口压力控制方案