高频振动-梯级布风复合力场细粒煤干法分选试验研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qvwen2005
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煤炭是我国的主体能源,是能源安全的压舱石和稳定器,起兜底保障作用。我国煤炭资源禀赋差,低品质煤储量大,不经分选直接应用会产生严重环境污染,亟需进行清洁加工提质。选煤是洁净煤的源头技术,是煤炭清洁加工利用的有效途径。我国煤炭资源与水资源呈逆向分布,干法分选不用水,是解决占我国煤炭资源2/3以上的西部干旱缺水地区煤炭分选的有效方法。近年来,细粒煤产率逐渐增加,针对于细粒煤的高效干法分选,在工业中一直没有成熟的技术。目前,复合力场干法分选技术已经实现了>6mm粗粒煤的分选,而对于<6mm细粒煤的分选还未能成熟应用。振动与布风是影响复合力场分选机分选效果与粒度下限的关键因素,振动频率与布风方式决定振动能量的输配与布风效果。因此,本文着重研究振动频率与梯级布风对细粒煤分选效果的影响规律与分选效果协同优化。基于风速仪测量,探究床面不同区域的气速分布规律,揭示梯级布风的气流分布特性,发现在横向料流方向与纵向料流方向气速呈梯度递减。基于振动测试系统,探究不同频率与不同区域振动规律,揭示高频振动和不同区域的振动特性,发现随着频率增大,精煤区域与矸石区域在X、Y、Z轴向振动频率始终与振动电机保持一致,且频率增大两端区域X轴向振动加速度保持不变,Y、Z轴向明显增大。精煤区域相比于矸石区域拥有更大的振动加速度,有助于细粒煤的分选。基于高速摄像系统与球形惯性传感器,探究复合力场干法分选机中不同密度的运动规律与受力规律,揭示不同密度的细粒煤动力学特性,发现高密度颗粒由于摩擦力与高频激振力的作用,一直在沿着横向料流向着矸石段运动,低密度颗粒主要受到自身重力与风力作用,沿着分选床的X轴运动。高密度颗粒在高频振动-梯级布风复合力场干法分选机中三个方向受力均逐渐减小,低密度颗粒在干法分选机中三个方向受力均逐渐增大。根据前期探索试验,对分选效果影响较大的振动频率、床面倾角、气速、格条高度、分选时间五个操作参数,进行单因素试验法。选取单因素试验中对分选细粒煤效果影响最大的三个参数,采用多因素响应曲面法确定三个参数分选细粒煤的显著性。结果显示:采用高频振动-梯级布风复合力场干法分选机分选6-1 mm黑山矿细粒煤时,在振动频率、气流速度、床面倾斜角度操作参数分别为34Hz、2.24m/s、13°时,其灰分离析值为4.67,E=0.115g/cm~3,分选效果最好。基于实验室分选所得最优操作参数,采用高频振动-梯级布风复合力场半工业性分选试验系统对黑山露天煤矿薄煤层低质煤-30mm原煤进行了分选试验。着重分析了-6mm原煤分选效果,结果表明30-0mm精煤热值达到5500kcal/kg,30-1mm各粒级精煤热值均提高500kcal/kg以上,3-1mm分选可能偏差E<0.20g/cm~3,表明高频振动-梯级布风复合力场半工业性分选系统能实现有效分选。该论文共计图68幅,表22个,参考文献107篇
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