CN113083491A - 一种井下煤炭超重力场分选系统及分选工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及矿物加工分选领域，具体涉及一种井下煤炭超重力场分选系统及分选工艺。分选系统包括分级水力旋流器组、超重力场分选机、给料泵及输送泵，井下采集的煤炭首先经过分级水力旋流器进行分级，然后由给料泵给入到超重力场分选机进行分选，最终由输送泵输送到下一环节进行脱水。本发明的分选系统配套设备数量少，占地面积小，无复杂管路，适合井下作业，且超重力场分选机提供高强度的离心加速度，可以实现煤矸颗粒在径向与切向上的快速分离，实现细微煤矸颗粒有效分选。

Description

一种井下煤炭超重力场分选系统及分选工艺
技术领域
本发明涉及矿物加工分选领域，具体涉及一种井下煤炭超重力场分选系统及分选工艺。
背景技术
随着综采技术的不断发展，原煤中细粒级含量不断增多，<6mm原煤含量可达60％。同时，工作面断层及煤层顶、底板中大量矸石混入毛煤中，而毛煤在井下一般不作处理，由矿井提升运输系统运至井上再进行排矸分选作业。这使得毛煤提升上井时煤流中矸石占用了矿井原煤规定的产量，造成大量无效运输，大大降低矿井实际产能。矸石在后续处理中会造成无谓的能耗和大量的水耗、介耗，浪费人力物力，增加企业成本。所以迫切需求发展井下选煤技术，矸石在井下排出，就地回填。
井下选煤技术的原理与井上选煤是一致的，所不同的是受到井下巷道高度和空间狭小的限制，在满足分选精度与效率的前提下，力求简化选煤工艺系统，优化装备结构，尽量缩小装备占地面积和空间高度。在目前工业实际生产中，湿法选煤技术的应用占据主导地位。常用的湿法选煤技术主要有跳汰分选、重介质分选、TBS分选等。
跳汰分选设备主要采用空气脉动式跳汰机和动筛跳汰机，前者分选粒度范围大，可实现150-0.5mm分选，但是分选精度较低，仅适用于分选易选或中等可选煤；后者分选粒度范围为25-300mm，分选粒度下限高，主要用于块煤预排矸，无法实现细粒煤有效分选。
重介质分选主要分为浅槽分选和重介质旋流器分选。浅槽分选机结构简单，处理量大，有效分选粒度范围为13-300mm，分选精度高于跳汰分选，但是其占地面积大，链条刮板易磨损，且无法对<6mm原煤进行有效分选；重介质旋流器分选有效粒度下限为0.5mm，但是作为重介质分选工艺，必须配套有介质净化回收流程，增加了系统占地面积，增大了企业选煤成本投入。
TBS分选机设备结构简单,并且较为紧凑,占地面积小,不需要动力，能耗低，选煤成本低，主要用于粗煤泥分选，分选粒度范围为3-0.5mm，其分选精度受入料颗粒粒度比影响，当入料最大粒度与最小粒度比值约为4时，其分选效果较好，但是实际分选很难控制入料粒度比维持在4左右。
发明内容
一种井下煤炭超重力场分选系统，包括分级水力旋流器组、输送泵、给料泵以及至少两部超重力场分选机；
所述分级水力旋流器组包括入料管、溢流口和底流口，超重力场分选机包括浮物排出口和沉物排出口；
所述分级水力旋流器组的入料管与原煤输送管连接，所述分级水力旋流器组的溢流口和底流口分别通过给料泵与两部超重力场分选机的入料口连接，两部超重力场分选机的浮物排出口分别通过输送泵与精煤输送管连接，两部超重力场分选机的沉物排出口通过输送泵与矸石输送管连接。
进一步的，超重力场分选机包括转筒，转筒内部底端设置有转子，转筒上部设置有浮物排出口，转筒下部设置有沉物排出口。
更进一步的，所述转子用于为进入转筒的物料提供300倍重力加速度大小的离心加速度。
一种基于井下煤炭超重力场分选系统的煤炭分选工艺，包括以下步骤：
s1.原煤筛分破碎：原煤采用6mm筛分标准，<6mm的筛下产物输送到分级水力旋流器组，≥6mm的筛上产物输送到破碎机，破碎成小于6mm颗粒并返送到筛分流程；
s2.原煤分级：<6mm原煤经入料管输送到分级水力旋流器组，以1mm为分级标准，1-6mm的粗颗粒从分级水力旋流器组的底流口排出，输送到与底流口对应的超重力场分选机，<1mm细颗粒产物从分级水力旋流器组的溢流口排出，输送到与溢流口对应的超重力场分选机；
s3.原煤分选：<1mm原煤通过给料泵以一定压力沿切线方向给入与分级水力旋流器组的溢流口对应的超重力场分选机转筒中，1-6mm原煤通过给料泵以一定压力沿切线方向给入与分级水力旋流器组的底流口对应的超重力场分选机转筒中，物料在转筒上部沿内壁形成下降的螺旋流，中密度和高密度物料在离心力作用下沿外螺旋流下降，在转筒轴心处由于负压形成向上的内螺旋流，低密度物料沿内螺旋流上升，经浮物排出口排出，中密度和高密度物料沿外螺旋流下降至转筒底部时，被高速转子加速，在超重力场中受到附加的强离心力作用，高密度物料沿内壁继续向下，经沉物排出口排出，中密度物料沿内螺旋流向上经浮物排出口排出；
s4.产品脱水：分选得到的精煤及矸石分别送去脱水处理。
本发明的有益效果为：
本发明的分选系统配套设备数量少，占地面积小，无复杂管路，适合井下作业，且超重力场分选机提供高强度的离心加速度，可以实现煤矸颗粒在径向与切向上的快速分离，实现细微煤矸颗粒有效分选。
附图说明
图1为一种井下煤炭超重力场分选系统结构示意图
图2为一种井下煤炭超重力场分选工艺流程图
1-原煤输送管、2-入料管、3-溢流口、4-底流口、5-第一给料泵、6-第一浮物排出口、7-第一输送泵、8-第一沉物排出口、9-转子、10-第二给料泵、11-第二浮物排出口、12-第二输送泵、13-第二沉物排出口、14-第三输送泵。
具体实施方式
实施例1
一种井下煤炭超重力场分选系统，包括分选单元、分级单元和输送单元，所述分选单元包括第一超重力场分选机和第二超重力场分选机，所述分级单元包括分级水力旋流器组，所述输送单元包括第一给料泵5、第二给料泵10、第一输送泵7、第二输送泵12以及第三输送泵14；
所述分级水力旋流器组的入料管2与原煤输送管1连接，所述分级水力旋流器组的溢流口3连接第二给料泵10的入料口，分级水力旋流器组的底流口4连接第一给料泵5的入料口，所述第一给料泵5的出料口与第一超重力场分选机的入料管连接，所述第一超重力场分选机的第一浮物排出口6与第一输送泵7的入料口连接，所述第一超重力场分选机的第一沉物排出口8与第三输送泵14的入料口连接；
所述第二给料泵10的出料口与第二超重力场分选机的入料管连接，第二超重力场分选机的第二浮物排出口11与第二输送泵12的入料口连接，第二超重力场分选机的第二沉物排出口13与第三输送泵14的入料口连接；
第一输送泵7的排料口及第二输送泵12的排料口均与精煤输送管连接，第三输送泵14的排料口与矸石输送管连接；
超重力场分选机包括转筒，所述转筒内部底端设置有转子，所述转子用于为进入转筒的物料提供300倍重力加速度大小的离心加速度，所述转筒上部设置有浮物排出口，转筒下部设置有沉物排出口。
一种基于井下煤炭超重力场分选系统的煤炭分选工艺，包括以下步骤：
s1.原煤筛分破碎：原煤采用6mm筛分标准，<6mm的筛下产物输送到分级水力旋流器组，≥6mm的筛上产物输送到破碎机，破碎成小于6mm颗粒并返送到筛分流程；
s2.原煤分级：<6mm原煤经入料管输送到分级水力旋流器组，以1mm为分级标准，1-6mm的粗颗粒从分级水力旋流器组的底流口4排出，输送到第一超重力场分选机，<1mm细颗粒产物从分级水力旋流器组的溢流口3排出，输送到第二超重力场分选机；
s3.原煤分选：<1mm原煤通过第二给料泵10以一定压力沿切线方向给入第二超重力场分选机转筒中，1-6mm原煤通过第一给料泵5以一定压力沿切线方向给入第一超重力场分选机转筒中，物料在转筒上部沿内壁形成下降的螺旋流，中密度和高密度物料在离心力作用下沿外螺旋流下降，在转筒轴心处由于负压形成向上的内螺旋流，低密度物料沿内螺旋流上升，经浮物排出口排出，中密度和高密度物料沿外螺旋流下降至转筒底部时，被高速转子加速，在超重力场中受到附加的强离心力作用，高密度物料沿内壁继续向下，经沉物排出口排出，中密度物料沿内螺旋流向上经浮物排出口排出；
s4.产品脱水：分选得到的精煤及矸石分别送去脱水处理。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种井下煤炭超重力场分选系统，其特征在于：包括分级水力旋流器组、输送泵、给料泵以及至少两部超重力场分选机；
所述分级水力旋流器组包括入料管、溢流口和底流口，超重力场分选机包括浮物排出口和沉物排出口；
所述分级水力旋流器组的入料管与原煤输送管连接，所述分级水力旋流器组的溢流口和底流口分别通过给料泵与两部超重力场分选机的入料口连接，两部超重力场分选机的浮物排出口分别通过输送泵与精煤输送管连接，两部超重力场分选机的沉物排出口通过输送泵与矸石输送管连接。
2.根据权利要求1所述的一种井下煤炭超重力场分选系统，其特征在于：超重力场分选机包括转筒，转筒内部底端设置有转子，转筒上部设置有浮物排出口，转筒下部设置有沉物排出口。
3.根据权利要求2所述的一种井下煤炭超重力场分选系统，其特征在于：所述转子用于为进入转筒的物料提供300倍重力加速度大小的离心加速度。
4.一种基于井下煤炭超重力场分选系统的煤炭分选工艺，其特征在于：包括以下步骤：
s1.原煤筛分破碎：原煤采用6mm筛分标准，<6mm的筛下产物输送到分级水力旋流器组，≥6mm的筛上产物输送到破碎机，破碎成小于6mm颗粒并返送到筛分流程；
s2.原煤分级：<6mm原煤经入料管输送到分级水力旋流器组，以1mm为分级标准，1-6mm的粗颗粒从分级水力旋流器组的底流口排出，输送到与底流口对应的超重力场分选机，<1mm细颗粒产物从分级水力旋流器组的溢流口排出，输送到与溢流口对应的超重力场分选机；
s3.原煤分选：<1mm原煤通过给料泵以一定压力沿切线方向给入与分级水力旋流器组的溢流口对应的超重力场分选机转筒中，1-6mm原煤通过给料泵以一定压力沿切线方向给入与分级水力旋流器组的底流口对应的超重力场分选机转筒中，物料在转筒上部沿内壁形成下降的螺旋流，中密度和高密度物料在离心力作用下沿外螺旋流下降，在转筒轴心处由于负压形成向上的内螺旋流，低密度物料沿内螺旋流上升，经浮物排出口排出，中密度和高密度物料沿外螺旋流下降至转筒底部时，被高速转子加速，在超重力场中受到附加的强离心力作用，高密度物料沿内壁继续向下，经沉物排出口排出，中密度物料沿内螺旋流向上经浮物排出口排出；
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