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[摘 要]由选煤厂原煤筛分试验和煤泥水筛分试验可知，原煤泥化现象严重，煤泥水处理能力低，而循环水中细粒级物质含量较高，导致循环水浓度升高，高浓度循环水是影响跳汰机分选效果的主要原因。通过调整进气蝶阀、排气蝶阀，设置风压频率和调整水量等措施对跳汰机操作参数进行了调整，并通过三产品分配率曲线对调整效果进行了验证，结果表明跳汰机分选效果较好。调整跳汰机操作参数后，选煤厂产品质量结构得到优化，省去了配煤洗混的麻烦；精煤灰分合格率达到99%，精煤产率提高了2%；原煤入洗能力达到了180t/h，超额完成了选煤厂生产指标。
[关键词]循环水；跳汰机；筛分试验；分配率；风阀开启度
中图分类号：P339 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0395-02
1 引言
新疆国际煤焦化选煤厂是2004年投产，采用分级入选，设计能力90万t/a。跳汰机为SKT-14型筛下空气室跳汰机，采用混合入洗，两段三产品跳汰工艺，生产能力达到100万t/a。选煤厂煤泥回收主要采用水力旋流器、筛网离心机、浮选机和压滤机的联合流程，洗煤水一级闭路循环。选煤产品有炼焦精煤、混和精煤、中煤、煤泥等。
2 原煤性质
2010年，受煤矿井下断层的影响，新疆国际焦化选煤厂入洗原煤出现灰分高、矸石量大、泥化现象严重等问题，严重影响了选煤厂生产的效果。选煤厂原煤粒度组成见表1。由表1可知，原煤中煤泥质量分数为18.50%，含量较高，原煤中泥页岩成分高，泥化现象严重，导致煤泥水处理能力低[1]，跳汰机循环水质量浓度高达350g/L，有时甚至在450g/L以上，超出了跳汰机循环水质量浓度小于50g/L的要求，影响跳汰机分选效果，洗选精煤灰分连续超标，生产能力严重不足。
3 原因分析
对选煤厂煤泥水浓缩后进行筛分试验，结果见表2。
由表2可知，煤泥中+0.052mm煤泥灰分较为均匀，在30%左右，-0.052mm灰分激增，高达51.28%；-0.075mm质量分数为69.23%，-0.052mm质量分数高达63.74%，占到煤泥总量的50%以上。一段沉降浓缩池的沉降效果受入料中颗粒自身重力、粒度、形状的影响。粒度越小所受重力作用越小，沉降速度越慢，沉降效果就越差。在循环水循环过程中，细颗粒物不能有效沉淀便进入了下一循环，导致循环水浓度越来越高，严重影响跳汰机分选效果。因此，高浓度循环水是跳汰机分选效果降低的主要原因。
高浓度循环水是由大量细颗粒煤泥积聚而形成的，循环水是循环流动的，这就使细颗粒煤泥在循环水中呈均匀存在，形成类似的均质介质。流体运动时，流体内部各流层间产生切应力或内摩擦力，即流体的粘度。由于固体颗粒的大量存在，且这些固体颗粒不像流体介质那样易于变形，介质受到阻尼力而不能自由流动，增加了流体的粘滞性，使循环水粘度增加。跳汰机分选过程中，颗粒下沉时周边介质内部产生的内摩擦力增大，即颗粒受到的运动阻力就会增大。循环水浓度越高表明其内部细颗粒煤泥集聚量越多，循环水流动时层流间的阻尼力就越大，其产生的切应力增大，循环水的粘度随之增高，颗粒在下降过程中受到的阻力也随之增大。因此，循环水浓度越高，粘度越大，顆粒在分选过程中受到的阻力就越大，跳汰分选效果也越差。
依据跳汰机工作原理：物料在重力作用下，实现颗粒按密度分选[2]。粒度越小，其自身重力越小，克服介质阻力的能力越小，受到的影响越大。因此，在循环水浓度高的情况下，跳汰机洗选操作要着重控制好细颗粒物料，克服介质阻力下降的分层过程。
4 改进措施
跳汰分层是在脉动水流的作用下逐步完成的。按照水速与加速度的方向，在一个跳汰周期内，脉动水流可分为4个阶段：速度增加的上升期，实现床层位移；速度减小的上升末期，水流与颗粒间相对速度小，有利分选；速度增加的下降初期，床层松散有利分层；速度减小的下降末期，促使细小颗粒透过床层大颗粒间隙继续向下运动进行分层，粉研透筛排出[3]。因此，可以通过调整跳汰机脉动水流特性，克服水的阻力对颗粒运动的不利影响，使跳汰机在较高浓度循环水下仍能保持较好的运行状态。
脉动水流特性除与跳汰机类型、结构参数有关外，还主要取决于风、水制度，即气阀开启大小，进、排气时间长短及筛下补充水量大小等因素。
4.1 调整进气蝶阀
增大跳汰机进气蝶阀开启角度，由原来45°调整到60°，增加了单位时间的进气量，这样跳汰机在较短时间内即可获得同等的进气量。同时还可以通过缩短进气时间，即缩短进气周期来调整脉动水流特性，进气期缩短了，膨胀期、排气期相应得以延长；膨胀期延长，跳汰床层维持松散状态的时间增加，使颗粒物能够更充分地按密度分层，排气期延长使细小颗粒随水流下降，下降过程中的分层作用更加明显。
4.2 调整排气蝶阀
缩小排气阀阀门开启角度，由50°调整至40°减小了跳汰机单位时间内工作风的排出量，同时配合增加排气时间，使工作风缓慢排出，即增加床层维持松散状态的时间，减缓水流下降速度。通过上述措施，跳汰机性能得以提高，确保了颗粒物充分按密度分层，增强了粉岩穿过床层缝隙透筛排料的作用。
4.3 设置风压频率
采用高风压0.32～0.33MPa，以保证床层有足够的动能和抬起高度，实现充分松散。根据“风可保质，水可保量”的原理，风是跳汰机的动力源，理想的脉动水流速度波形是上升短而促，下降平而缓的不对称波形，要得到理想的脉动水流速度波形，充足的风压是先决条件。在跳汰机频率设置上使用高频率、低振幅。一方面有利于细颗粒物料按密度分选；另一方面可防止高灰细颗粒在上升过程中污染轻产物，频率设置为60～65次/min。
4.4 调整水量
跳汰分选过程中，风水的配合至关重要，适当的风水配合是获得良好分选效果的必要条件。在用风量稳定的情况下，筛下顶水的用量决定床层抬起高度，进而决定床层松散度。在排气期顶水能降低下吸力，使下降水流缓慢，削弱吸缀分层作用，影响细粒级物料分选效果。因此，将循环水的用量减少至原用量的75%左右，降低跳汰机的筛下水的用量，减小上升水流的上冲力，从而降低对细颗粒吸缀分层的影响，提高细颗粒重产物的分选效果。
通过对风量、水量的调节，实现对跳汰周期特性曲线的调节，控制脉动水流速度变化过程。在一个跳汰周期内突出水流的下降吸缀作用，既保证了床层的松散度，使物料有足够的空间实现按密度分层，又促使高灰细颗粒物料随水流下降到床层底透筛排出。
跳汰分选过程受多种因素影响，而各因素之间又紧密联系，相互作用。因此，必须随时分析和研究各因素，掌握其规律，才能得到良好的跳汰分选效果。
5 效果分析
通过调整跳汰机操作参数，原煤洗选取得较好的效果，三产品跳汰机分配率见表3
调整跳汰机操作参数后，选煤厂产品质量结构得到优化，洗混煤产率大幅降低，灰分控制在12%左右；精煤灰分合格率达到了99%；精煤产率提高2%，达到46%；原煤入洗能力提高了30t/h，每月增加入洗原煤量9000t，超额完成了选煤厂生产指标，省去了大量配煤洗混的麻烦。
6 结束语
在洗水浓度较高的情况下，通过调整跳汰机风阀开启度、调整风压等操作参数，解决了高浓度循环水对跳汰机分选效果的影响，生产能力有所提高，每月增加入洗原煤量9000t，精煤灰分合格率达到99%；选煤厂产品质量结构得到优化，洗混煤的产率上升，省去了配煤洗混的麻烦，社会效益、经济效益显著。新疆国际焦化选煤厂跳汰机操作参数的调整对现场操作人员有很好的借鉴意义。
参考文献
[1] 姚向征.新集煤电二厂选煤工艺的对比[J].洁净煤技术，2011，17（15）：10-11，39
[2] 郝天峰，孙友森，何光太，等.采用博弈方式确定重介、跳汰二系统的精煤质量指标[J]洁净煤技术，2007，13（5）：13-16
[3] 谢广元.选矿学[M].徐州：中国矿业人学出版社，2005.
作者简介：张启明（1964-），男，河南人，工程师。现任新疆拜城天辰矿业有限公司选煤厂厂长。
[关键词]循环水；跳汰机；筛分试验；分配率；风阀开启度
中图分类号：P339 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0395-02
1 引言
新疆国际煤焦化选煤厂是2004年投产，采用分级入选，设计能力90万t/a。跳汰机为SKT-14型筛下空气室跳汰机，采用混合入洗，两段三产品跳汰工艺，生产能力达到100万t/a。选煤厂煤泥回收主要采用水力旋流器、筛网离心机、浮选机和压滤机的联合流程，洗煤水一级闭路循环。选煤产品有炼焦精煤、混和精煤、中煤、煤泥等。
2 原煤性质
2010年，受煤矿井下断层的影响，新疆国际焦化选煤厂入洗原煤出现灰分高、矸石量大、泥化现象严重等问题，严重影响了选煤厂生产的效果。选煤厂原煤粒度组成见表1。由表1可知，原煤中煤泥质量分数为18.50%，含量较高，原煤中泥页岩成分高，泥化现象严重，导致煤泥水处理能力低[1]，跳汰机循环水质量浓度高达350g/L，有时甚至在450g/L以上，超出了跳汰机循环水质量浓度小于50g/L的要求，影响跳汰机分选效果，洗选精煤灰分连续超标，生产能力严重不足。
3 原因分析
对选煤厂煤泥水浓缩后进行筛分试验，结果见表2。
由表2可知，煤泥中+0.052mm煤泥灰分较为均匀，在30%左右，-0.052mm灰分激增，高达51.28%；-0.075mm质量分数为69.23%，-0.052mm质量分数高达63.74%，占到煤泥总量的50%以上。一段沉降浓缩池的沉降效果受入料中颗粒自身重力、粒度、形状的影响。粒度越小所受重力作用越小，沉降速度越慢，沉降效果就越差。在循环水循环过程中，细颗粒物不能有效沉淀便进入了下一循环，导致循环水浓度越来越高，严重影响跳汰机分选效果。因此，高浓度循环水是跳汰机分选效果降低的主要原因。
高浓度循环水是由大量细颗粒煤泥积聚而形成的，循环水是循环流动的，这就使细颗粒煤泥在循环水中呈均匀存在，形成类似的均质介质。流体运动时，流体内部各流层间产生切应力或内摩擦力，即流体的粘度。由于固体颗粒的大量存在，且这些固体颗粒不像流体介质那样易于变形，介质受到阻尼力而不能自由流动，增加了流体的粘滞性，使循环水粘度增加。跳汰机分选过程中，颗粒下沉时周边介质内部产生的内摩擦力增大，即颗粒受到的运动阻力就会增大。循环水浓度越高表明其内部细颗粒煤泥集聚量越多，循环水流动时层流间的阻尼力就越大，其产生的切应力增大，循环水的粘度随之增高，颗粒在下降过程中受到的阻力也随之增大。因此，循环水浓度越高，粘度越大，顆粒在分选过程中受到的阻力就越大，跳汰分选效果也越差。
依据跳汰机工作原理：物料在重力作用下，实现颗粒按密度分选[2]。粒度越小，其自身重力越小，克服介质阻力的能力越小，受到的影响越大。因此，在循环水浓度高的情况下，跳汰机洗选操作要着重控制好细颗粒物料，克服介质阻力下降的分层过程。
4 改进措施
跳汰分层是在脉动水流的作用下逐步完成的。按照水速与加速度的方向，在一个跳汰周期内，脉动水流可分为4个阶段：速度增加的上升期，实现床层位移；速度减小的上升末期，水流与颗粒间相对速度小，有利分选；速度增加的下降初期，床层松散有利分层；速度减小的下降末期，促使细小颗粒透过床层大颗粒间隙继续向下运动进行分层，粉研透筛排出[3]。因此，可以通过调整跳汰机脉动水流特性，克服水的阻力对颗粒运动的不利影响，使跳汰机在较高浓度循环水下仍能保持较好的运行状态。
脉动水流特性除与跳汰机类型、结构参数有关外，还主要取决于风、水制度，即气阀开启大小，进、排气时间长短及筛下补充水量大小等因素。
4.1 调整进气蝶阀
增大跳汰机进气蝶阀开启角度，由原来45°调整到60°，增加了单位时间的进气量，这样跳汰机在较短时间内即可获得同等的进气量。同时还可以通过缩短进气时间，即缩短进气周期来调整脉动水流特性，进气期缩短了，膨胀期、排气期相应得以延长；膨胀期延长，跳汰床层维持松散状态的时间增加，使颗粒物能够更充分地按密度分层，排气期延长使细小颗粒随水流下降，下降过程中的分层作用更加明显。
4.2 调整排气蝶阀
缩小排气阀阀门开启角度，由50°调整至40°减小了跳汰机单位时间内工作风的排出量，同时配合增加排气时间，使工作风缓慢排出，即增加床层维持松散状态的时间，减缓水流下降速度。通过上述措施，跳汰机性能得以提高，确保了颗粒物充分按密度分层，增强了粉岩穿过床层缝隙透筛排料的作用。
4.3 设置风压频率
采用高风压0.32～0.33MPa，以保证床层有足够的动能和抬起高度，实现充分松散。根据“风可保质，水可保量”的原理，风是跳汰机的动力源，理想的脉动水流速度波形是上升短而促，下降平而缓的不对称波形，要得到理想的脉动水流速度波形，充足的风压是先决条件。在跳汰机频率设置上使用高频率、低振幅。一方面有利于细颗粒物料按密度分选；另一方面可防止高灰细颗粒在上升过程中污染轻产物，频率设置为60～65次/min。
4.4 调整水量
跳汰分选过程中，风水的配合至关重要，适当的风水配合是获得良好分选效果的必要条件。在用风量稳定的情况下，筛下顶水的用量决定床层抬起高度，进而决定床层松散度。在排气期顶水能降低下吸力，使下降水流缓慢，削弱吸缀分层作用，影响细粒级物料分选效果。因此，将循环水的用量减少至原用量的75%左右，降低跳汰机的筛下水的用量，减小上升水流的上冲力，从而降低对细颗粒吸缀分层的影响，提高细颗粒重产物的分选效果。
通过对风量、水量的调节，实现对跳汰周期特性曲线的调节，控制脉动水流速度变化过程。在一个跳汰周期内突出水流的下降吸缀作用，既保证了床层的松散度，使物料有足够的空间实现按密度分层，又促使高灰细颗粒物料随水流下降到床层底透筛排出。
跳汰分选过程受多种因素影响，而各因素之间又紧密联系，相互作用。因此，必须随时分析和研究各因素，掌握其规律，才能得到良好的跳汰分选效果。
5 效果分析
通过调整跳汰机操作参数，原煤洗选取得较好的效果，三产品跳汰机分配率见表3
调整跳汰机操作参数后，选煤厂产品质量结构得到优化，洗混煤产率大幅降低，灰分控制在12%左右；精煤灰分合格率达到了99%；精煤产率提高2%，达到46%；原煤入洗能力提高了30t/h，每月增加入洗原煤量9000t，超额完成了选煤厂生产指标，省去了大量配煤洗混的麻烦。
6 结束语
在洗水浓度较高的情况下，通过调整跳汰机风阀开启度、调整风压等操作参数，解决了高浓度循环水对跳汰机分选效果的影响，生产能力有所提高，每月增加入洗原煤量9000t，精煤灰分合格率达到99%；选煤厂产品质量结构得到优化，洗混煤的产率上升，省去了配煤洗混的麻烦，社会效益、经济效益显著。新疆国际焦化选煤厂跳汰机操作参数的调整对现场操作人员有很好的借鉴意义。
参考文献
[1] 姚向征.新集煤电二厂选煤工艺的对比[J].洁净煤技术，2011，17（15）：10-11，39
[2] 郝天峰，孙友森，何光太，等.采用博弈方式确定重介、跳汰二系统的精煤质量指标[J]洁净煤技术，2007，13（5）：13-16
[3] 谢广元.选矿学[M].徐州：中国矿业人学出版社，2005.
作者简介：张启明（1964-），男，河南人，工程师。现任新疆拜城天辰矿业有限公司选煤厂厂长。