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高端选煤技术流化床分选和概率筛分的研究分析

发布时间:2022年06月24日    点击:[1]人次

高端选煤技术流化床分选和概率筛分的研究分析

1前 言我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,煤炭在一次能源消费结构中占75%,而在煤炭消费结构中,用于燃烧的动力煤占80%以上,而且这种状况在今后相当长时间内不会改变。然而至199..   1前 言

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,煤炭在一次能源消费结构中占75%,而在煤炭消费结构中,用于燃烧的动力煤占80%以上,而且这种状况在今后相当长时间内不会改变。然而至1997年底我国原煤的入选比例只有25.73%,这就造成了燃煤引起的严重的环境污染和资源浪费。因此必须加快发展洁净煤技术,保护环境,作为洁净煤技术源头的选煤技术则应优先发展。

然而,我国煤炭可采储量的2/3以上分布在严重干旱缺水的西部地区,无法采用现行耗水量大的湿法分选方法,严重制约了选煤技术的发展。因此,研究开发新型高效干法选煤方法,不但在中国是当务之急,而且由于缺水是全球性的,所以也具有国际意义。

重力分选的基础原理是入选物料在重力场或离心力场中按其沉降末速不同而分选。分选介质的密度越小,不同密度物料的沉降末速受粒度的影响越大,物料必须分成很窄的粒级才能得到有效分选。要提高干法分选的效果,必须设法提高分选介质的密度。空气重介质流化床干法分选研究正是基于这一理论依据进行的。

加拿大J.M.Beeckmans、苏联J.Laskovski、美国E.Douglas等人提出的流化床分选方法虽然提高了分选介质的密度,但只是套用了化工上流化床化学反应器物料置换原理,没有涉及加重质粒度级配及第二加重质颗粒的分布规律研究,也没有研究适合

于煤炭分选的布风特性,加重质宏观返混较大,分选精度较低,更没有涉及连续分选过程中流化床密度的动态稳定性,至今仍处于实验室研究阶段。

空气重介质流化床属气固浓相高密度流化床,加重质一般采用密度较高的磁铁矿粉,流化床的膨胀率大约在8%,床层密度基本等于分选密度,且具有似流体性质。在具有一定密度且在三维空间均匀稳定的流化床中,入选物料基本根据阿基米德原理按床层密度分层,从而达到有效分选。

但普通空气重介质流化床不能实现全粒级煤炭的有效分选,因为入选物料要得到有效分选,其最小粒度必须足够地大于固相加重质的主导粒度,使得流化床能以整体密度作用于入选物料。空气重介质流化床的分选粒度下限为6mm,对6mm级粗粒煤分选的基础上,为拓宽其适应范围,研究了适合于<6mm级细粒煤分选的流化床特性,认为要实现细粒煤的有效分选,一是要消除气泡的产生,改善流化质量,通过引入振动来实现,二是要充分降低加重质粒度,使细粒入料能受到床层整体密度的浮力作用。在气流及振动交互作用下形成的振动空气重介质流化床具有适合于细粒煤分选的特性,其优越特性用振动波在流化床中向加重质颗粒传递能量及振动具有抑制气泡生成长大作用的观点来解释。在此基础上研究了连续分选过程中振动流化床加重质的流动模型,提出了以两个并联扩散流模型,即5-1.gif (79 bytes)ρ/5-1.gif (79 bytes)t=DX5-1.gif (79 bytes)2ρ/5-1.gif (79 bytes)X2-u5-1.gif (79 bytes)ρ/5-1.gif (79 bytes)X(式中ρ为床层密度,DX为轴向有效扩散系数,u为加重质流动速度)来描述加重质的流动状态,为对振动流化床分选过程的控制提供了方法。

(7)实现同一流化床分选槽出三种不同质量的产品,必须要在同一流化床中形成双密度层流化床,这是前人未涉及的。为此,从研究两种加重质的粒度和密度级配及床体结构着手,研究了双密度层空气重介质流化床的形成机理,发现以磁珠(密度为3.6g/cm3)及磁铁矿粉(密度为4.6g/cm3)两元混合粒子作加重质,可形成两个均匀稳定的上、下两个分选带,这两个分选带具有各自的密度(分别为1.52g/cm3及1.86g/cm3),提出了两元加重质粒子形成双密度层流化床的形成理论,揭示了双密度层流化床形成过程中粒子分层、离析和混合的规律。

3 结 语

高端选煤技术概率筛分理论及流化床干法分选理论开启了矿物加工工程学的新开端,形成了一系列高端选煤技术。并在理论成果的指导下,提出了更高端选煤技术煤炭概率深度筛分方法,产生量巨大社会和经济效益。此等选煤技术为我国偏远地区缺水的分选加工开辟了新途径。

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