CN109759242A - 一种高灰细粒煤泥分选设备与方法 - Google Patents

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Abstract

一种高灰细粒煤泥分选设备与方法，适用于煤炭洗选领域使用。包括给料系统、矿化系统、分选系统及脉动水流控制系统四部分。其特征是煤泥矿化区与分选区隔离，矿物分选系统内置阻尼块及脉动水流装置。浮选入料给入给料系统，完成调浆作业，调浆后的煤泥进入矿化系统发生湍流碰撞，形成矿化气泡，矿化气泡经消紊管后进入分选系统，同时脉动水流控制系统给入分选系统内一定频率、波形的脉动水流，降低精煤灰分，提高煤泥分选选择性。有效提高低灰粗颗粒的回收,加上阻尼块与脉动水流作用，有利于减少水流夹带的高灰细泥和颗粒表面罩盖的细泥，提高分选选择性。设备对不同煤质的煤泥适应性强，分选效果好，分选效率高，生产运行成本低，经济效益显著。

Description

一种高灰细粒煤泥分选设备与方法
技术领域
本发明涉及一种高灰细粒煤泥分选设备与方法，尤其适用于一种矿物浮选技术领域使用的高灰细粒煤泥分选设备及方法。
背景技术
近年来，随着采煤机械化程度的提高，以及煤田地质条件的恶化，煤泥含量和灰分越来越高，粒度越来越细，煤泥分选呈现“细、杂、难”的特点。煤泥灰分的增加，使得中高灰细泥含量增加，易随水流进人泡沫层形成夹杂，造成精煤灰分不断升高，浮选选择性变差，成为制约精煤产品质量的瓶颈；另一方面，煤泥粒度变细，微细粒含量增高，浮选过程中与气泡碰撞概率低，难以粘附在气泡表面，造成煤泥回收率低。因此，煤泥的分选遇到了选择性和回收率的双重矛盾。
在煤泥分选设备方面，现有的柱分离设备的“静态”分离环境和厚泡沫层产生的较大灰分梯度，对煤泥降灰效果明显。在柱分选设备内，厚泡沫层对精煤中随水流夹带的细泥有一定的滤析作用，是减少“机械夹杂”的重要屏障。但是，柱式分选在工业实践中，也反映出尾矿灰分低，分选效率低，尤其是对粗颗粒回收效果差，抗波动能力弱等性能缺陷。
与柱分离设备相比，槽式分选设备突出优点体现在生产过程中抗干扰能力强，强紊流，低泡沫层，对粗颗粒回收能力强。其缺点体现在：浮选槽体浅，精煤泡沫层薄(200～300mm)，无泡沫精选过程，精煤灰分往往偏高，通常需要二次精选才能实现高灰难选煤的高效分选；机械间断强制刮泡，泡沫中夹带高灰细泥含量高，逐槽分选，矿浆形成了显著的灰分梯度。随着浮选时间的增加，灰分也随之增加，“机械夹杂”越严重。在强制回收方面，槽式分选设备只有具备高效的能量传递和强有力的矿化条件才能保证微细粒目的矿物的回收。
因此，根据柱式分选设备“静态”分离环境对分选有较强的选择性和槽式分选设备“强紊流”矿化环境对分选有较强的回收的特点，有针对性的开发新型煤泥高效回收设备意义重大。
发明内容
技术问题：为了克服现有分选设备中存在的不足，本发明提供一种高灰细粒煤泥分选方法与设备，克服上有现有设备的缺点和不足，将阻尼脉动分选技术引入到浮选柱的分选环节，提供一种原理先进，运行稳定，处理量大，选择性好的高灰细粒煤泥分选设备及方法。
技术方案：为实现上述设备目的，本发明的高灰细粒煤泥分选设备，包括通过管路顺序连接的给料系统、矿化系统、分选系统、脉动水流控制系统；
其中给料系统包括顶部设有搅拌马达的搅拌桶，搅拌桶底部的出料口通过泵加压给入矿化系统；
所述矿化系统包括气泡发生器、矿化室、消紊管；其中气泡发生器的入口与泵的出口管路相连，气泡发生器的出口与矿化室下方的入料口相连接；
所述分选系统包括阻尼脉动水流式浮选柱和空气压缩机，其中阻尼脉动水流式浮选柱为柱状结构，阻尼脉动水流式浮选柱底部设有与空气压缩机出口相连接的进气口，阻尼脉动水流式浮选柱顶部设有精煤溢流箱；
所述脉动水流控制系统包括水箱、变频泵、PID控制柜，压力表；其中水箱的出水口与变频泵的入口相连接，变频泵的的出口通过管路与分选系统相连接，变频泵与分选系统之间的管路上设有压力表，其中PID控制柜与变频泵线路连接并控制变频泵工作；
其中阻尼式脉动水流式浮选柱为柱状机构，其内部自上而下分为精煤精选区、主动脉流区、阻尼脉动区、气浮扫选区和充气室；其中精煤精选区为设置在柱状机构顶端的精煤溢流箱，主动脉流区包括围绕阻尼式脉动水流式浮选柱设置的环形脉动水流管，脉动水流管上开有多个喷射口，分选过程中使得清水均匀冲洗泡沫层，有效减少机械罩盖现象发生，降低精煤灰分，阻尼脉动区和气浮扫选区连接部设有浮选柱入料口，阻尼脉流区在阻尼式脉动水流式浮选柱内部的侧壁上设有多个阻尼块，所述阻尼块的结构为三角形，阻尼块均匀排布在阻尼脉动水流式浮选柱壳体内阻尼脉流区四周，在气浮扫选区上部、浮选柱入料口对立相对面位置设有向下倾斜的助浮挡板，助浮挡板防止矿浆进入阻尼脉动水流式浮选柱与对向柱壁发生直接碰撞，减少粗颗粒的脱附概率，提高浮选稳定性，下部在侧壁上设有尾矿口，充气室底部与空气压缩机入口相连接，充气室顶部与气浮扫选区之间设有一层或多层微孔陶瓷板。
所述助浮挡板与阻尼脉动水流式浮选柱夹角为15°～60°。
所述微孔陶瓷板孔径为5～100μm，在分选过程中微孔陶瓷版利用输入空气产生大量微泡，同时防止阻尼脉动水流式浮选柱里面矿浆溶液进入空气压缩机。
矿化室筒体为旋流器壳体，其内部设有多层阻尼盘，矿化室中下部设有与矿化室相切的入料口，矿化室下部设有带有控制阀门的事故卸料管，矿化室上部设有与矿化室相切的矿化室出料口。
矿化室的矿化室出料口与阻尼式脉动水流式浮选柱的浮选柱入料口之间设有消紊管，消紊管内部包括若干根钢管，钢管两两焊接成一捆，捆的横截面为类圆形，钢管的直径为5-6mm，钢管长为15-25mm。
一种高灰细粒煤泥分选方法，其步骤如下：
a、启动空气压缩机通过微孔陶瓷板向阻尼脉动水流式浮选柱充气；启动变频泵，通过PID控制柜调节变频泵的频率，从而调节脉动水流频率和振幅：煤泥中高灰分部分含量越多，脉动水流频率和振幅越大，反之，脉动水流频率和振幅越小；关闭矿化室事故卸料管；
b、将入浮煤泥及药剂给入搅拌桶混合均匀后生成矿浆混合物，矿浆在泵的作用下给入气泡发生器，矿浆混合物在气泡发生器的射流作用下产生的负压下吸入空气，并把空气粉碎混入矿浆混合物形成射流矿浆；
c、将射流矿浆继续下行至矿化室，在矿化室离心力场和阻尼盘作用下，产生强紊流作用，使射流矿浆中的颗粒与气泡之间的高效碰撞和粘附后形成气固液三相矿浆体，三相矿浆体从的矿化室出料口排出，排出的三相矿浆体进入消紊管并通过消紊管中的多根细小钢管消除三相矿浆内部漩涡后从浮选柱入料口进入阻尼脉动水流式浮选柱；
d、三相矿浆进入阻尼脉动水流式浮选柱后进行静态分离，矿浆在通过阻尼块时改变流速，矿浆中的一部分粗粒精煤将顺利进入主动脉动区和精煤精选区，三相矿浆中产生的泡沫产品通过脉动水流管脉动水流作用，去除泡沫产品中高灰分物料；三相矿浆中未完成矿化及脱附颗粒作为难选煤粒则进入气浮扫选区，与微孔陶瓷版产生的微泡进行二次矿化，形成二次矿化泡沫产品，从而强化难选煤粒的回收；
e、最终精煤泡沫和粗粒精煤一起溢流进入精煤溢流箱排出，矿化颗粒及高灰分物料成为底流，底流作为最终尾煤经阻尼脉动水流式浮选柱的尾矿口排出。
有益效果：
(1)消紊管隔离矿化区和分离区，实现了湍流碰撞和静态分离，有助于提高粗粒级煤泥和难浮细粒级煤泥的回收能力。矿化室离心力场作用增大矿浆湍流强度，提高颗粒与气泡的碰撞概率，使煤粒与气泡发生旋流矿化；矿化后颗粒通过消紊管消除内部大的漩涡，起到稳流作用，进入浮选柱后实现静态分离，利用空气压缩机提供足够的悬浮力，减少粗颗粒脱附概率。
(2)料浆在通过阻尼块时，利用脉动水流管提供脉冲水使流速发生变化，一部分粗粒精煤将顺利进入主动脉动区和精煤精选区，同时还减轻了细粒重产物的机械夹杂现象，有效改善分选效果。
(3)脉动水流的脉动频率、振幅可以进行调节，使得不同物料获得加速、减速效应，强化密度对粗粒煤泥分选效果主导作用；利用脉动水流对泡沫进行洗涤，达到强制降灰，提高选择性，控制精煤灰分。
(4)脉动水流式浮选柱内气浮扫选区的设置可完成未矿化和脱落粗颗粒的二次矿化并自然进入低紊流的静态分离区，与微泡发生矿化，提高难浮颗粒捕获概率，从而提高精煤产率，并提高尾煤灰分。
(5)设备原理先进，降灰提质效果明显，运行稳定，处理能力大，对不同煤质的煤泥适应性强，分选效果好，分选效率高，生产运行成本低，经济效益显著。
附图说明
图1是本发明的高灰细粒煤泥分选设备原理图；
图2是本发明的高灰细粒煤泥分选设备的结构示意图。
图3是本发明的高灰细粒煤泥分选设备的消紊管结构示意图。
1-给料系统，2-矿化系统，3-分选系统，4-脉流控制系统，5-搅拌桶，6-泵，7-气泡发生器，8-矿化室入料口，9-阻尼盘，10-矿化室，11-矿化室出料口，12-消紊管，13-钢管，14-浮选柱入料口，15-阻尼脉动水流式浮选柱，16-精煤溢流箱，17-脉动水流管，18-压力表，19-变频泵，20-水箱，21-PID控制柜，22-阻尼块，23-助浮挡板，24-尾矿口，25-微孔陶瓷板，26-进气口，27-空气压缩机，28-事故卸料管；A-精煤精选区，B-主动脉流区，C-阻尼脉动区，D-气浮扫选区，E-充气室。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：
如图1和图2所示，本发明的高灰细粒煤泥分选设备，包括通过管路顺序连接的给料系统1、矿化系统2、分选系统3、脉动水流控制系统4；
其中给料系统1包括顶部设有搅拌马达的搅拌桶5，搅拌桶5底部的出料口通过泵6加压给入矿化系统2；
所述矿化系统2包括气泡发生器7、矿化室10、消紊管12；其中气泡发生器7的入口与泵6的出口管路相连，气泡发生器7的出口与矿化室10下方的入料口相连接；矿化室10筒体为旋流器壳体，其内部设有多层阻尼盘9，矿化室10中下部设有与矿化室10相切的入料口8，矿化室10下部设有带有控制阀门的事故卸料管28，矿化室10上部设有与矿化室10相切的矿化室出料口11。
所述分选系统3包括阻尼脉动水流式浮选柱15和空气压缩机27，其中阻尼脉动水流式浮选柱15为柱状结构，阻尼脉动水流式浮选柱15底部设有与空气压缩机27出口相连接的进气口26，阻尼脉动水流式浮选柱15顶部设有精煤溢流箱16；
所述脉动水流控制系统4包括水箱20、变频泵19、PID控制柜21，压力表18；其中水箱20的出水口与变频泵19的入口相连接，变频泵19的的出口通过管路与分选系统3相连接，变频泵19与分选系统3之间的管路上设有压力表18，其中PID控制柜21与变频泵19线路连接并控制变频泵19工作；
其中阻尼式脉动水流式浮选柱15为柱状机构，其内部自上而下分为精煤精选区A、主动脉流区B、阻尼脉动区C、气浮扫选区D和充气室E；其中精煤精选区A为设置在柱状机构顶端的精煤溢流箱16，主动脉流区B包括围绕阻尼式脉动水流式浮选柱15设置的环形脉动水流管17，脉动水流管17上开有多个喷射口，分选过程中使得清水均匀冲洗泡沫层，有效减少机械罩盖现象发生，降低精煤灰分，阻尼脉动区C和气浮扫选区D连接部设有浮选柱入料口14，阻尼脉流区C在阻尼式脉动水流式浮选柱15内部的侧壁上设有多个阻尼块22，所述阻尼块22的结构为三角形，阻尼块22均匀排布在阻尼脉动水流式浮选柱15壳体内阻尼脉流区C四周，在气浮扫选区D上部、浮选柱入料口14对立相对面位置设有向下倾斜的助浮挡板23，所述助浮挡板23与阻尼脉动水流式浮选柱15夹角为15°～60°，助浮挡板23防止矿浆进入阻尼脉动水流式浮选柱15与对向柱壁发生直接碰撞，减少粗颗粒的脱附概率，提高浮选稳定性，下部在侧壁上设有尾矿口24，充气室E底部与空气压缩机27入口相连接，充气室E顶部与气浮扫选区D之间设有一层或多层微孔陶瓷板25，所述微孔陶瓷板25孔径为5～100μm，在分选过程中微孔陶瓷版25利用输入空气产生大量微泡，同时防止阻尼脉动水流式浮选柱15里面矿浆溶液进入空气压缩机
一种高灰细粒煤泥分选方法，其步骤如下：
a、启动空气压缩机27通过微孔陶瓷板25向阻尼脉动水流式浮选柱15充气；启动变频泵19，通过PID控制柜21调节变频泵19的频率，从而调节脉动水流频率和振幅：煤泥中高灰分部分含量越多，脉动水流频率和振幅越大，反之，脉动水流频率和振幅越小；关闭矿化室10事故卸料管28；
b、将入浮煤泥及药剂给入搅拌桶5混合均匀后生成矿浆混合物，矿浆在泵6的作用下给入气泡发生器7，矿浆混合物在气泡发生器7的射流作用下产生的负压下吸入空气，并把空气粉碎混入矿浆混合物形成射流矿浆；
c、将射流矿浆继续下行至矿化室10，在矿化室10离心力场和阻尼盘9作用下，产生强紊流作用，使射流矿浆中的颗粒与气泡之间的高效碰撞和粘附后形成气固液三相矿浆体，三相矿浆体从的矿化室出料口11排出，排出的三相矿浆体进入消紊管12并通过消紊管12中的多根细小钢管13消除三相矿浆内部漩涡后从浮选柱入料口14进入阻尼脉动水流式浮选柱15；如图3所示，矿化室10的矿化室出料口11与阻尼式脉动水流式浮选柱15的浮选柱入料口14之间设有消紊管12，消紊管12内部包括若干根钢管13，钢管13两两焊接成一捆，捆的横截面为类圆形，钢管13的直径为5-6mm，钢管13长为15-25mm。
d、三相矿浆进入阻尼脉动水流式浮选柱15后进行静态分离，矿浆在通过阻尼块时改变流速，矿浆中的一部分粗粒精煤将顺利进入主动脉动区B和精煤精选区A，三相矿浆中产生的泡沫产品通过脉动水流管17脉动水流作用，去除泡沫产品中高灰分物料；三相矿浆中未完成矿化及脱附颗粒作为难选煤粒则进入气浮扫选区D，与微孔陶瓷版25产生的微泡进行二次矿化，形成二次矿化泡沫产品，从而强化难选煤粒的回收；
e、最终精煤泡沫和粗粒精煤一起溢流进入精煤溢流箱16排出，矿化颗粒及高灰分物料成为底流，底流作为最终尾煤经阻尼脉动水流式浮选柱15的尾矿口24排出。
实施例一
a、启动空气压缩机27通过微孔陶瓷板25向阻尼脉动水流式浮选柱15充气；启动变频泵19，通过PID控制柜21调节变频泵19的频率，从而调节脉动水流频率和振幅；关闭矿化室10事故卸料管28；
b、入浮煤泥及药剂给入搅拌桶5混合均匀后，在泵6给入气泡发生器7，混合物在射流作用下产生的负压下吸入空气，并把空气粉碎成微小气泡；
c、含有气泡、水和矿物颗粒的射流矿浆继续下行至矿化室10，在矿化室10离心力场和阻尼板9作用下，产生强紊流作用，实现颗粒与气泡之间的高效碰撞和粘附；经过矿化单元之后的气固液三相矿浆体系从矿化室10出料口11排出，经消紊管12消除内部大的漩涡后进入阻尼脉动水流式浮选柱15；
d、矿浆进入阻尼脉动水流式浮选柱15后进行静态分离，料浆在通过阻尼块时，流速发生变化，一部分粗粒精煤将顺利进入主动脉动区和精煤精选区，泡沫产品通过脉动水流管17脉动水流作用，强制降灰；未完成矿化及脱附颗粒进入气浮扫选区，进行二次矿化，强化回收；
e、最终精煤泡沫和粗粒精煤一起溢流进入精煤溢流箱16排出，气浮扫选区底流作为最终尾煤经阻尼脉动水流式浮选柱15出料口24排出。

Claims (6)

1.一种高灰细粒煤泥分选设备，其特征在于：它包括通过管路顺序连接的给料系统(1)、矿化系统(2)、分选系统(3)、脉动水流控制系统(4)；
其中给料系统(1)包括顶部设有搅拌马达的搅拌桶(5)，搅拌桶(5)底部的出料口通过泵(6)加压给入矿化系统(2)；
所述矿化系统(2)包括气泡发生器(7)、矿化室(10)、消紊管(12)；其中气泡发生器(7)的入口与泵(6)的出口管路相连，气泡发生器(7)的出口与矿化室(10)下方的入料口相连接；
所述分选系统(3)包括阻尼脉动水流式浮选柱(15)和空气压缩机(27)，其中阻尼脉动水流式浮选柱(15)为柱状结构，阻尼脉动水流式浮选柱(15)底部设有与空气压缩机(27)出口相连接的进气口(26)，阻尼脉动水流式浮选柱(15)顶部设有精煤溢流箱(16)；
所述脉动水流控制系统(4)包括水箱(20)、变频泵(19)、PID控制柜(21)，压力表(18)；其中水箱(20)的出水口与变频泵(19)的入口相连接，变频泵(19)的的出口通过管路与分选系统(3)相连接，变频泵(19)与分选系统(3)之间的管路上设有压力表(18)，其中PID控制柜(21)与变频泵(19)线路连接并控制变频泵(19)工作；
其中阻尼式脉动水流式浮选柱(15)为柱状机构，其内部自上而下分为精煤精选区(A)、主动脉流区(B)、阻尼脉动区(C)、气浮扫选区(D)和充气室(E)；其中精煤精选区(A)为设置在柱状机构顶端的精煤溢流箱(16)，主动脉流区(B)包括围绕阻尼式脉动水流式浮选柱(15)设置的环形脉动水流管(17)，脉动水流管(17)上开有多个喷射口，分选过程中使得清水均匀冲洗泡沫层，有效减少机械罩盖现象发生，降低精煤灰分，阻尼脉动区(C)和气浮扫选区(D)连接部设有浮选柱入料口(14)，阻尼脉流区(C)在阻尼式脉动水流式浮选柱(15)内部的侧壁上设有多个阻尼块(22)，所述阻尼块(22)的结构为三角形，阻尼块(22)均匀排布在阻尼脉动水流式浮选柱(15)壳体内阻尼脉流区(C)四周，在气浮扫选区(D)上部、浮选柱入料口(14)对立相对面位置设有向下倾斜的助浮挡板(23)，助浮挡板(23)防止矿浆进入阻尼脉动水流式浮选柱(15)与对向柱壁发生直接碰撞，减少粗颗粒的脱附概率，提高浮选稳定性，下部在侧壁上设有尾矿口(24)，充气室(E)底部与空气压缩机(27)入口相连接，充气室(E)顶部与气浮扫选区(D)之间设有一层或多层微孔陶瓷板(25)。
2.根据权利要求1所述的一种高灰细粒煤泥分选设备，其特征在于：所述助浮挡板(23)与阻尼脉动水流式浮选柱(15)夹角为15°～60°。
3.根据权利要求1所述的高灰细粒煤泥分选设备，其特征在于：所述微孔陶瓷板(25)孔径为5～100μm，在分选过程中微孔陶瓷版(25)利用输入空气产生大量微泡，同时防止阻尼脉动水流式浮选柱(15)里面矿浆溶液进入空气压缩机。
4.根据权利要求1所述的高灰细粒煤泥分选设备，其特征在于：矿化室(10)筒体为旋流器壳体，其内部设有多层阻尼盘(9)，矿化室(10)中下部设有与矿化室(10)相切的入料口(8)，矿化室(10)下部设有带有控制阀门的事故卸料管(28)，矿化室(10)上部设有与矿化室(10)相切的矿化室出料口(11)。
5.根据权利要求1所述的高灰细粒煤泥分选设备，其特征在于：矿化室(10)的矿化室出料口(11)与阻尼式脉动水流式浮选柱(15)的浮选柱入料口(14)之间设有消紊管(12)，消紊管(12)内部包括若干根钢管(13)，钢管(13)两两焊接成一捆，捆的横截面为类圆形，钢管(13)的直径为5-6mm，钢管(13)长为15-25mm。
6.一种使用权利要求1所述高灰细粒煤泥分选设备的分选方法，其特征在于步骤如下：
a、启动空气压缩机(27)通过微孔陶瓷板(25)向阻尼脉动水流式浮选柱(15)充气；启动变频泵(19)，通过PID控制柜(21)调节变频泵(19)的频率，从而调节脉动水流频率和振幅：煤泥中高灰分部分含量越多，脉动水流频率和振幅越大，反之，脉动水流频率和振幅越小；关闭矿化室(10)事故卸料管(28)；
b、将入浮煤泥及药剂给入搅拌桶(5)混合均匀后生成矿浆混合物，矿浆在泵(6)的作用下给入气泡发生器(7)，矿浆混合物在气泡发生器(7)的射流作用下产生的负压下吸入空气，并把空气粉碎混入矿浆混合物形成射流矿浆；
c、将射流矿浆继续下行至矿化室(10)，在矿化室(10)离心力场和阻尼盘(9)作用下，产生强紊流作用，使射流矿浆中的颗粒与气泡之间的高效碰撞和粘附后形成气固液三相矿浆体，三相矿浆体从的矿化室出料口(11)排出，排出的三相矿浆体进入消紊管(12)并通过消紊管(12)中的多根细小钢管钢管(13)消除三相矿浆内部漩涡后从浮选柱入料口(14)进入阻尼脉动水流式浮选柱(15)；
d、三相矿浆进入阻尼脉动水流式浮选柱(15)后进行静态分离，矿浆在通过阻尼块时改变流速，矿浆中的一部分粗粒精煤将顺利进入主动脉动区(B)和精煤精选区(A)，三相矿浆中产生的泡沫产品通过脉动水流管(17)脉动水流作用，去除泡沫产品中高灰分物料；三相矿浆中未完成矿化及脱附颗粒作为难选煤粒则进入气浮扫选区(D)，与微孔陶瓷版(25)产生的微泡进行二次矿化，形成二次矿化泡沫产品，从而强化难选煤粒的回收；
e、最终精煤泡沫和粗粒精煤一起溢流进入精煤溢流箱(16)排出，矿化颗粒及高灰分物料成为底流，底流作为最终尾煤经阻尼脉动水流式浮选柱(15)的尾矿口(24)排出。
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