重介质选煤

用密度大于水，并介于煤和矸石之间的重液或重悬浮液作介质实现分选的一种重力选煤方法。依所用介质不同，可分为重液选煤和重悬浮液选煤两大类。重液是指某些无机盐类的水溶液和高密度的有机溶液。重悬浮液是由加重质(高密度固体微粒)与水配制成具有一定密度呈悬浮状态的两相流体。当原煤给入充满这种悬浮液的分选机后，小于悬浮液密度的煤上浮，大于悬浮液密度的矸石(或中煤)下沉，实现按密度分选。重液选煤因介质腐蚀性大，回收难，成本高，工业上未能应用。目前，生产中广泛应用的是重悬浮液选煤，通称重介质选煤。

选煤原理重介质选煤的基本原理是阿基米德原理，即浸没在液体中的颗粒所受到的浮力等于颗粒所排开的同体积的液体的重量。因此，如果颗粒的密度大于悬浮液密度（ρ），则颗粒将下沉；小于ρ时，颗粒上浮；等于ρ时，颗粒处于悬浮状态。当颗粒在悬浮液中运动时，除受到重力和浮力外，还将受到悬浮液体的阻力作用。对最初相对悬浮液作加速度运动的颗粒，最终将以其末速度相对悬浮运动。颗粒越大，相对速度越大，分选速度越快、分选效率越高。可见重介质选煤是严格按密度分选的，颗粒粒度和形状只影响分选的速度，这也就是重介质选煤之所以是所有重力选煤方法中效率最高的原因。重液由于价格昂贵，回收复杂、困难，在工业上没有应用。目前国内外普遍采用磁铁矿粉与水配置的悬浮液作为选煤的分选介质。

特点重介质选煤是目前分选效率最高的选煤方法，其特点是：①分选精确度高;②分选密度调节范围宽;易实现自动调控;③对入选原煤的数量和质量波动适应性强;④分选粒度范围宽，块煤分选机入料粒度一般为300～13mm，旋流器入料粒度通常为13～0. 15mm;⑤生产中必须添加加重质，工艺流程中要有介质制备和净化回收系统;⑥设备磨损较严重，溜槽、管道要采用耐磨材质，以减少维修量。1

应用范围(1)适用于大块原煤或露天毛煤排矸。用重介质分选机代替人工手选，解放工人笨重体力劳动，不仅分选效果好，劳动生产率高，并能提高产品质量。

(2)适用于分选难选煤和极难选煤。用一般选煤方法分选难选煤和极难选煤时，分选效率低严重影响精煤产率。采用重介质选煤可提高分选效率和产品质量。

(3)为脱除煤中黄铁矿硫可进行低密度分选。煤中黄铁矿硫多富集在较高的密度组份中，因此按低密度分选可以得到高质量低硫精煤。如美国霍默城选煤厂，原煤硫分2.7%，用重介质旋流器按1300kg/m3密度分选，精煤硫分可降低到0.6%以下。

(4)再选跳汰机的粗精煤或中煤。近年来，许多选煤厂采用跳汰—重介质联合流程。用跳汰机粗选，以重介质旋流器再选跳汰粗精煤或破碎后的中煤，可得到低灰分精煤。提高精煤产率和分选效率，减轻设备磨损，并节省生产费用。

发展简史1858年，德国H. 贝斯麦 (H.Bessemer)首先提出利用氯化铁、氯化钡、氯化钙等溶液选煤，并建成第一座用氯化钙溶液选煤的车间，但因溶液腐蚀性大、回收困难等问题未能推广。1936年，杜邦公司提出用有机溶液五氯乙烷作介质进行选煤，获美 国专利。1938 年在宾夕法尼亚申南坨(Shenandoah)建成中间试验厂，后因有机溶液价格昂贵，有害健康，也未能投入工业生产。

重悬浮液选煤是1917年强斯(Chance)首先提出，他用水砂悬浮液作介质。由于砂粒较粗 (绝大部分在0.2～0.3mm范围)，为维持悬浮液稳定性，专门设计了带有上升水流的圆锥形分选机，获美国专利。1921年建成第一座分选无烟煤的选煤厂。该法在英国、美国、印度等国得到推广应用。1926年苏联E. A. 斯列普佐夫(Е. А. Слепцов)提出用稳定性很好的粘土悬浮液在浅槽式刮板分选机中选煤，因悬浮液粘度大，回收困难而终止。1938年荷兰K. 特朗普 (K. Tromp)首次成功地把磁铁矿悬浮液用于选煤生产。磁铁矿密度大，可以配成密度1300～2000kg/m的重悬浮液，粘度小，易于用磁选机回收，因而获得广泛应用。1945年荷兰国家煤矿局(Duch State Mines)提出用重介质旋流器选末煤的方法，并设计了DSM重介质旋流器。这种利用离心力强化重介质分选过程的方法获得很大发展。到50年代初，用重悬浮液作介质的重介质选煤技术已日趋完善。1954年在德国埃森举行的第二届国际选煤会议上详细地介绍和推荐了重介质选煤技术，促进了重悬浮液选煤的发展。

中国于1956年开始重介质选煤的研究。1958年，唐山煤炭科学研究所在吉林省的通化矿务局铁厂选煤厂开始以磁铁矿悬浮液作介质，用双锥型分选机选中煤的试验。1959年在铁厂选煤厂中国第一台斜轮重介质分选机投产。1960年在阜新露天矿建成中国第一座重介质排矸车间。1966年在彩屯选煤厂中国第一座用重介质旋流器选末煤的车间建成投产，为重介质选煤技术在中国的发展奠定了基础。

20世纪60年代以来重介质选煤在各主要产煤国家获得了迅速发展。1960年德国、法国、美国、英国重介质选煤占入选煤的百分比分别为 39.3%、35.9%、24.3%和11.4%。至80年代，美国和英国的重介质选煤就发展到32%和25%;苏联和波兰上升到27.4%和36.5%; 澳大利亚、法国、印度和南非，所占入选煤的百分比分别达到52%、60%、70.5%和64.5%。在此期间，重介质选煤技术不断改进，工艺日趋完善，块煤重介质分选机的结构更趋合理并向大型化发展，三产品分选机开始应用，由于新金属材料的出现，设备耐磨问题得到了进一步解决。辅助设备如供磁性介质净化回收用的高效永磁磁选机、大型脱介筛、耐磨介质泵和生产过程自动调控系统以及介质制备系统等不断完善，为大力推广重介质选煤提供了有利条件。

中国自60年代以来，先后研制了斜轮重介质分选机，JL型立轮重介质分选机，φ500、φ600、φ700mm两产品重介质旋流器和DBZ型非磁性重介质旋流器等;开发了重介质旋流器分选50～0mm原煤的工艺系统;近年来，在国外开发的三段双密度Tri-F10重介质旋流器的基础上，研制出φ710/500三产品重介质旋流器、ND710/500无压给料三产品重介质旋流器和采用小直径重介质旋流器分选1～0mm粉煤的工艺等。1990年已建成重介质选煤厂(或车间)50多座，使用重介质分选机60多台、重介质旋流器120多台，总设计能力为56Mt/a，占选煤方法的23%。其中较典型的厂有平顶山矿务局田庄选煤厂(炼焦煤，块、末煤重介，3.5Mt/a)、抚顺矿务局西露天矿选煤厂(长焰煤，块煤为主、再选重介分选、末煤跳汰，3.5Mt/a)、平庄矿务局西露天矿选煤厂 (褐煤，大块重介排矸，1.5Mt/a)、开滦矿务局范各庄矿选煤厂 (炼焦煤，块煤重介、末煤跳汰、跳汰中煤用重介质旋流器再选，4.0Mt/a)、兖州矿务局兴隆庄选煤厂 (气煤，跳汰选不分级原煤，粗精煤经破碎用重介质旋流器再选，3.0Mt/a) 等。2

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杨刚 - 教授 - 西南大学