CN103657839B - 气液固三相流化床分选机及其分选方法 - Google Patents

Abstract

一种气液固三相流化床分选机及其分选方法，分选机包括分选桶体、中心给料桶、锥形分料盘、精煤溢流收集槽、气泡发生器、流体分布主-支管、缓冲和排料流体分布板、床层在线密度计、可编程密度控制器、底流排放自动控制执行器和底流排放阀门。分选方法是水流流经气泡发生器、流体分布主-支管多点进入分选桶体，在缓冲和排料流体分布板的作用下，在分选桶体内形成均匀、稳定的上升气液两相流体，进入分选桶体内的物料按密度及表面性质的差异进行分离，提高了物料按密度差异分选的精度，有效避免了低密度粗粒进入底流的损失和高密度细泥污染精煤的不足。其结构及方法简单，分选下限低，处理粒度范围宽，分选精度高，可靠性高，具有广泛的适用性。

Description

气液固三相流化床分选机及其分选方法

技术领域

本发明涉及一种气液固三相流化床分选机及其分选方法，尤其适用于湿法选煤工艺中粗煤泥的脱硫降灰。

背景技术

由于粗煤泥（根据国标GB/T7186-2008，一般指2mm～0.25mm煤粒）的粒度介于重选和浮选有效分选粒度界限（一般为0.5mm）附近，重选和浮选对其分选效果均较差。目前，这部分煤泥一般采用小直径重介旋流器、螺旋分选机和液固流化床分选机分选。小直径重介旋流器和螺旋分选机分选粗煤泥均存在明显不足，而液固流化床分选机因具有分选密度低且可控可调，入料浓度要求不高，动力消耗小等优势，成为目前有效分选粗煤泥的设备之一。

传统液固流化床分选机分选机理：利用上升流体水流使颗粒充分流态化，形成具有一定密度的浓相流化床，颗粒根据干扰沉降速度差异分层：低密度颗粒上浮，成为浮物；高密度颗粒下沉，成为沉物。因为干扰沉降速度与颗粒的粒度、密度有关，所以为了更好地实现按密度分层，传统液固流化床分选机通常对入料的粒度要求比较严格。但是在实际分选过程中，由于分级设备的分级效率不高，实际的分选粒度范围往往超出液固流化床分选机的粒度要求，粒度对分选效果的影响明显。主要体现在高密度细颗粒进入溢流污染精煤，低密度粗颗粒进入底流成为尾煤，导致精煤灰分高，精煤回收率低，分选精度低，分选效果差。已公布的专利（CN201052472Y、CN102441479A）均存在上述问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服己有技术中的不足之处，提供一种结构和方法简单、操作便捷、处理粒度范围宽、分选精度高、可靠性高的粗煤泥高效分选的气液固三相流化床分选机及其分选方法。

技术方案：本发明的气液固三相流化床分选机，包括分选桶体、设在分选桶体上部的中心给料桶，中心给料桶出口处设有锥形分料盘，分选桶体的顶部套装有精煤溢流收集槽，分选桶体内设有与可编程密度控制器相连的密度计、底流排放自动控制执行器、底流排放阀门、连接底流排放自动控制执行器与底流排放阀门的连接杆、与底流排放阀门楔合的底流排放管和分选桶体底部的放矿阀门，所述的分选桶体下部设有流体分布主管，流体分布主管上设有气泡发生器，流体分布主管上连有包围分选桶体一周的流体分布环支管，流体分布环支管上设有多个与分选桶体下部相连的流体分布直支管；分选桶体的内部高于流体分布主管平面的位置设有多层缓冲流体分布板，缓冲流体分布板的上部设有倒锥形的排料流体分布板，其锥面与水平方向的夹角根据底流排料速度进行调节，排料流体分布板的锥顶与位于分选桶体下部中心的底流排放管相连；所述精煤溢流收集槽的底部呈中心高、四周低的倾斜布置，并均分为多个排料区，每个排料区的最底端设有一个溢流排料管；所述分选桶体的底部呈中心高、四周低的倾斜布置，并均分为多个排料区，每个排料区设有一个由放矿阀门控制的管道。

所述气泡发生器为文丘里管气泡发生器；所述精煤溢流槽均分为的多个排料区为2-4个；所述分选桶体的底部均分为的多个排料区为2-4个。

使用上述分选机的气液固三相流化床分选方法，包括被分选物料给入中心给料桶，入料在重力作用下经中心给料桶下部的锥形分料盘均匀地分配到分选桶体内，中间密度的物料在气液固三相流化分选床层中经过多次分选逐步实现分离；通过设置在分选桶体内部的在线密度计、连接杆、底流排放管、分选桶体外部的可编程密度控制器、底流排放自动控制执行器组成的底流自动控制系统实现自动排放控制，还包括：

进水水流流经气泡发生器、流体分布主管、流体分布环支管、流体分布直支管多点进入分选桶体，在缓冲流体分布板和排料流体分布板的作用下，在分选桶体内形成的均匀向上的气、液两相流体，与入料中的中高密度物料形成气液固三相流化分选床层，通过气泡发生器吸入空气的同时添加少量浮选药剂，以改善气泡及颗粒表面的性质；进入分选桶体内的物料按密度及表面性质的差异进行分离：低于分选床层密度的物料疏水性较好，易附着于上浮气泡上形成气-固絮团，其平均密度比分选床层密度更低，所受浮力作用大于重力、介质附加惯性阻力和颗粒间碰撞摩擦的机械阻力的共同作用，向上运动，作为精煤进入精煤溢流收集槽经溢流排料管排出；高于分选床层密度的物料疏水性较差，不易与气泡附着，所受重力作用大于浮力、介质附加惯性阻力和颗粒间碰撞摩擦的机械阻力的共同作用，向下沉降穿过床层进入到分选桶体的下部，经排料流体分布板的上升流体使高密度底流产物保持流化状态，防止底流产物的过度积料及堵塞，并作为尾煤在排料流体分布板的导流作用下经底流排放管、底流排放阀门排出。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.重选与浮选相结合，提高不同粒级物料的分选精度，尤其减少低密度粗粒的损失和高密度细泥对精煤的污染。对于低密度的粗粒，首先上浮气泡与上升水流共同作用减小粗粒的沉降速度，增加了粗粒的分选时间，提高回收率；其次气泡与粗粒可形成气-固絮团，增加颗粒的上浮力，同时降低颗粒的有效密度，减少底密度粗粒进入底流的损失。对于细粒，首先按表面性质差异分选的精度远高于按密度差异分选，因此重选与浮选结合可有效减少高密度细泥对精煤的污染；其次，气液固三相流化床分选过程中伴有气泡的生成、兼并、上浮及破灭，增大局部矿浆的湍流强度，提高床层的松散度，使床层充分流态化，减少了颗粒的团聚，进一步减少高密度细泥通过混杂污染精煤，导致精煤灰分偏高。

2.利用颗粒表面性质差异，增大颗粒之间密度的差异，提高颗粒的分选精度。低密度颗粒疏水性好，易与气泡附着形成气-固絮团，其平均密度低于颗粒密度；高密度颗粒疏水性差，不易与气泡附着，因而增大低密度颗粒与高密度颗粒的密度差值，提高分选精度。

3.气泡的生成、兼并、上浮及破灭促进床层的松散，可在较低的上升水流速度下形成气液固三相流化床层，避免了大的上升水流速度下较多高密度细颗粒和中矿颗粒进入溢流污染精煤，实现低密度下的高精度分选，显著降低精煤灰分，提高产品质量。

4.气液固三相流体分布装置采用气泡发生器，流体分布主管、环支管、直支管和缓冲、排料多层流体分布板（开孔方向竖直向上）相结合的形式，既保证了在分选桶体内形成均匀、稳定的上升液固两相流体，同时使高密度底流产物保持流化状态，防止底流产物的过度积料及堵塞，有利于底流产物的收集及排料。

5.结构及方法简单，操作容易，分选下限低，处理粒度范围宽，分选精度高，可靠性高，具有广泛的适用性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的精煤溢流收集槽的俯视图；

图3是本发明的流体分布管路布置示意图；

图4是本发明的缓冲流体分布板的结构示意图。

图中：1-精煤溢流收集槽，2-中心给料桶，3-锥形分料盘，4-分选桶体，5-排料流体分布板，6-缓冲流体分布板，7-气泡发生器，8-流体分布主管，9-可编程密度控制器，10-底流排放自动控制执行器，11-溢流排料管，12-在线密度计，13-连接杆，14-底流排放管，15-底流排放阀门，16-放矿阀门。8-1—流体分布环支管，8-2—流体分布直支管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1所示，本发明的气液固三相流化床分选机，主要由分选桶体4、中心给料桶2、锥形分料盘3、精煤溢流收集槽1、溢流排料管11、流体分布主管8、气泡发生器7、缓冲流体分布板6、排料流体分布板5、在线密度计12、可编程密度控制器9、底流排放自动控制执行器10、连接杆13、底流排放阀门15、底流排放管14和放矿阀门16构成。分选桶体4的横截面为圆形或矩形，图1中为圆形；分选桶体4的顶部外侧套装有精煤溢流收集槽1，精煤溢流收集槽1的横截面为圆形或矩形，图2所示为矩形，精煤溢流收集槽1的底部呈中心高、四周低的倾斜布置，并均分为多个排料区，每个排料区的最底端设有一个溢流排料管11，其目的是提高排料速度，图2中精煤溢流收集槽1均匀分为两个排料区。中心给料桶2设在分选桶体4内，其顶部中心与分选桶体4的顶部中心平齐，中心给料桶2的底部出口处设有锥形分料盘3。

图3所示，装有气泡发生器7的流体分布主管8与包围分选桶体4一周的流体分布环支管8-1相连，流体分布环支管8-1上均匀分布有多个等夹角布置与分选桶体4的下部相连的流体分布直支管8-2，流体分布主管8、流体分布环支管8-1和流体分布直支管8-2位于同一平面，图3中流体分布直支管8-2为8个；气泡发生器7优选为文丘里管气泡发生器，高速运动的进水水流从入口A通过气泡发生器7产生负压吸入空气，使流体形成气泡，根据需要，通过气泡发生器7吸入空气的同时添加少量浮选药剂，以改善气泡及颗粒表面的性质；分选桶体4的下部高于流体分布主管8平面的位置设有多层缓冲流体分布板6，图1中为2层，缓冲流体分布板6的上部设有倒锥形的排料流体分布板5，其锥面与水平方向的夹角可根据底流排料速度进行调节；图4所示，缓冲流体分布板6与排料流体分布板5均开有竖直方向的分布孔。排料流体分布板5的锥顶与位于分选桶体4下部中心的底流排放管14相连，底流排放管14贯穿所有缓冲流体分布板6并与分选桶体4底部外侧的底流排放阀门15相楔合。底流排放阀门15的阀体为锥形，通过分选桶体4内中心线位置的连接杆13与外部的底流排放自动控制执行器10相连，底流排放自动控制执行器10与外部可编程密度控制器9相连，可编程密度控制器9与分选桶体4内的在线密度计12的相连；在线密度计12实时监测分选床层的密度，信号转换后传递给可编程密度控制器9，可编程密度控制器9控制流排放自动控制执行器10拉动连接杆13完成底流排放阀门15的开闭，实现底流排料的自动控制；分选桶体4的底部呈中心高、四周低的倾斜布置，并均分为多个排料区，每个排料区设有一个由放矿阀门16控制的管道，以便停车及故障时清理分选桶体内的物料，图1中放矿阀门16为2个。

本发明的气液固三相流化床分选方法，具体步骤如下：

a进水水流从放口A流经气泡发生器7、流体分布主管8、流体分布环支管8-1、流体分布直支管8-2多点进入分选桶体4，在缓冲流体分布板6和排料流体分布板5的作用下，在分选桶体4内形成均匀、稳定的上升气、液两相流体，与入料中的中高密度物料形成气液固三相流化分选床层，根据需要，可通过气泡发生器7入口B在吸入空气的同时添加浮选药剂，以此改善气泡及颗粒表面的性质；浮选药剂的添加量按煤质及入浮量的大小添加，一般为干煤泥质量的0.5-5‰。

b被分选物料给入中心给料桶2，在重力作用下运动至中心给料桶2下部的锥形分料盘3，将入料均匀地分配到分选桶体4内；

c进入分选桶体4内的物料在上升气、液两相流体作用下形成悬浮的气液固三相流化分选床层，同时悬浮于气液固三相流化分选床层的颗粒形成自生的分选介质，物料按密度及表面性质差异进行分离，低于床层密度的物料疏水性较好，易附着于上浮气泡上形成气-固絮团，其平均密度比床层密度更低，所受浮力作用大于重力、介质附加惯性阻力和颗粒间碰撞摩擦的机械阻力的共同作用，向上运动，作为精煤进入精煤溢流收集槽1由溢流排料管11排出；高于床层密度的物料疏水性较差，不易与气泡附着，所受重力作用大于浮力、介质附加惯性阻力和颗粒间碰撞摩擦的机械阻力的共同作用，向下沉降，穿过床层进入到分选桶体4的下部，在排料流体分布板5的导流作用下，作为尾煤经底流排放管14、底流排放阀门15排出；中间密度的物料在气液固三相流化分选床层中经过多次分选逐步实现分离；

d设置在分选桶体4内部的在线密度计12实时监测床层密度，将信号转换后传递给可编程密度控制器9，当床层密度高于或低于设定密度值时，可编程密度控制器9发出指令传递给底流排放自动控制执行器10拉动连接杆13，实现底流排放阀门15与底流排放管14的分开或楔合，自动控制底流排放。

Claims (3)

1.一种气液固三相流化床分选机，包括分选桶体（4）、设在分选桶体（4）上部的中心给料桶（2），中心给料桶（2）出口处设有锥形分料盘（3），分选桶体（4）的顶部套装有精煤溢流收集槽（1），所述精煤溢流槽（1）均分为的多个排料区为2-4个；所述分选桶体（4）的底部均分为的多个排料区为2-4个；分选桶体（4）内设有与可编程密度控制器（9）相连的密度计（12）、底流排放自动控制执行器（10）、底流排放阀门（15）、连接底流排放自动控制执行器（10）与底流排放阀门（15）的连接杆（13）、与底流排放阀门（15）楔合的底流排放管（14）和分选桶体（4）底部的放矿阀门（16），其特征在于：所述的分选桶体（4）下部设有流体分布主管（8），流体分布主管（8）上设有气泡发生器（7），流体分布主管（8）上连有包围分选桶体（4）一周的流体分布环支管（8-1），流体分布环支管（8-1）上设有多个与分选桶体（4）下部相连的流体分布直支管（8-2）；分选桶体（4）的内部高于流体分布主管（8）平面的位置设有多层缓冲流体分布板（6），缓冲流体分布板（6）的上部设有倒锥形的排料流体分布板（5），其锥面与水平方向的夹角根据底流排料速度进行调节，排料流体分布板（5）的锥顶与位于分选桶体（4）下部中心的底流排放管（14）相连；所述精煤溢流收集槽（1）的底部呈中心高、四周低的倾斜布置，并均分为多个排料区，每个排料区的最底端设有一个溢流排料管（11）；所述分选桶体（4）的底部呈中心高、四周低的倾斜布置，并均分为多个排料区，每个排料区设有一个由放矿阀门（16）控制的管道。

2.根据权利要求1所述的气液固三相流化床分选机，其特征在于：所述气泡发生器（7）为文丘里管气泡发生器。

3.一种使用权利要求1所述分选机的气液固三相流化床分选方法，包括被分选物料给入中心给料桶（2），入料在重力作用下经中心给料桶（2）下部的锥形分料盘（3）均匀地分配到分选桶体（4）内，中间密度的物料在气液固三相流化分选床层中经过多次分选逐步实现分离；通过设置在分选桶体（4）内部的在线密度计（12）、连接杆（13）、底流排放管（14）、分选桶体（4）外部的可编程密度控制器（9）、底流排放自动控制执行器（10）组成的底流自动控制系统实现自动排放控制，其特征在于还包括：

进水水流流经气泡发生器（7）、流体分布主管（8）、流体分布环支管（8-1）、流体分布直支管（8-2）多点进入分选桶体（4），通过气泡发生器（7）吸入空气的同时添加少量浮选药剂，以改善气泡及颗粒表面的性质；在缓冲流体分布板（6）和排料流体分布板（5）的作用下，在分选桶体（4）内形成的均匀向上的气、液两相流体，与入料中的中高密度物料形成气液固三相流化分选床层，进入分选桶体（4）内的物料按密度及表面性质的差异进行分离：低于分选床层密度的物料疏水性较好，易附着于上浮气泡上形成气-固絮团，其平均密度比分选床层密度更低，所受浮力作用大于重力、介质附加惯性阻力和颗粒间碰撞摩擦的机械阻力的共同作用，向上运动，作为精煤进入精煤溢流收集槽（1）经溢流排料管（11）排出；高于分选床层密度的物料疏水性较差，不易与气泡附着，所受重力作用大于浮力、介质附加惯性阻力和颗粒间碰撞摩擦的机械阻力的共同作用，向下沉降穿过床层进入到分选桶体（4）的下部，经排料流体分布板（5）的上升流体使高密度底流产物保持流化状态，防止底流产物的过度积料及堵塞，并作为尾煤在排料流体分布板（5）的导流作用下经底流排放管（14）、底流排放阀门（15）排出。