重介质选煤的发展
作者：admin 发表时间：2009-12-5 10:49:14 阅读：次
重介质选煤是用密度介于净煤与矸石(或中煤)之间的液体作为介质进行分选的方法。密度低于介质的净煤漂浮，而密度高于介质的矸石或中煤则下沉，然后分别收集归入不同的产品。
在重介质选煤发展历史上曾用过两类重介质。一类是有机重液和无机盐溶液，另一类是重悬浮液。可用有机重液有：三氯乙烷(C2H3Cl3，密度1460 kg/m3)、四氯化碳(CCl4，密度1600 kg/m3)、五氯乙烷(C2HCl5，密度1680 kg/m3)、二溴乙烷(C2H4Br2，密度2170 kg/m3)、溴仿(CHBr3，密度2810 kg/m3)等。用过的无机盐溶液有氯化铁、氯化锰、氯化钡和氯化钙等水溶液。在1942年曾有多达25个选煤厂用氯化钙溶液选煤。采用有机液体或无机盐溶液选煤，因其粘度小，常常可以取得较好的分选效率。但是有机重液和无机盐溶液价格高、回收复用困难，导致生产成本昂贵，很快就退出了工业性生产的历史舞台。目前，该方法主要用于实验室分析煤的密度组成以及检验重力分选设备的实际分选效果。
另一类重介质是重悬浮液。一般是由较高密度的固体，经细粉碎后与水配制成的一定浓度的悬浮液。采用0．25～0．35 mm的砂子与水混合作为选煤介质。因悬浮液的密度不够高，同时为了使砂子保持悬浮状态，所以采用了上升介质流。
在强斯水砂选煤法之后，世界上很快就出现了利用磁铁矿、重晶石、黄铁矿和黄土之类重介质的选煤方法。第一次出现用磁铁矿矿悬浮液作重介质选煤的方法是在1922年(康可林选煤法)。1936年特鲁姆在荷兰用磨细的磁铁矿悬浮液选煤，并利用磁铁矿的沉降在分选机中形成不同的密度进行分选。但是磁铁矿重介选煤过程真正得到广泛应用只是在采用磁选机回收复用磁铁矿之后。
磁铁矿来源丰富，价格便宜，化学性质比较稳定。它的密度接近于5000 kg/m3，用其配制的悬浮液的密度可在1200～2000 kg/m3的范围内调节。磁铁矿属于铁磁性矿物，容易用磁选机回收复用。用磨细的磁铁矿粉配制的重介质是一种半稳定的悬浮液。当磁铁矿粉粒度较细(如-0．074mm或-0．05mm)，并有少量煤泥和矸石泥化物(这些都是在生产中不可避免地会产生的)存在时，可以达到比较适宜的稳定性和粘度。在分选容器中只要有少量的扰动就可以保持相对稳定。以上特性使得磁铁矿悬浮液适合于各种煤炭的分选。目前，国内外重介质选煤几乎都采用磁铁矿悬浮液作为分选介质。
早期所用的重介质选煤设备是各种形状的分选槽，或叫重力分选机。通常只用于块煤分选。1945年荷兰国营煤矿开发出分选末煤的重介质旋流器(DSM旋流器)，使重介质选煤方法能延伸到末煤。尽管当时块末煤需要在不同的设备中分选，这一发明仍然成为重介质选煤发展史中的一个重要里程碑。
1956年美国Dynawhirlpool开发出中心给料的圆筒形重介质旋流器。在此基础上，1985年英国煤炭局开发出直径1．2 m的中心给料圆筒形重介质旋流器LARC()DEMS，单台通过能力达250～300 t/h。更重要的是使重介质选煤入料粒度上限达到100mm，这样就可以实现全粒级(块和末)煤炭在一台重介质分选机中分选。
1967年在原苏联出现了三产品重介质旋流器，它利用第一段旋流器的余压将其重产物送入第二段进行再次分选。因为重介质悬浮液经历了一段浓缩，提高了密度，所以在第二段旋流器能选出较纯的矸石。这样可以用一套重介质系统，单一密度的合格介质分选出三个产品。至此，有可能使传统的两粒级双密度的复杂的重介质分选工艺简化为单密度全粒级重介质分选工艺，这就大大简化了重介质的工艺流程。
三产品重介质旋流器的出现对重介质选煤的发展是一大促进，同时，其他辅助设备(如介质泵、耐磨材料、阀门以及重介质密度自动控制系统)的发展也对重介质选煤技术的发展起到了重要的作用。
我国从20世纪50年代中期开始试验重介质选煤方法。起初采用黄土和高炉灰之类作为加重质，成效不大。到50年代末60年代初开始研究采用磁铁矿粉作为加重质选煤。1959年煤炭科学研究总院唐山分院在通化铁厂选煤厂建立了用斜轮分选机处理槽洗中煤和6～100 mm块煤的工业性生产系统。1960年北京矿业学院(现今的中国矿业大学)与阜新海州露天矿合作建成斜轮重介质分选系统。1966年唐山分院与采屯选煤厂合作建成了重介质旋流器分选系统。此后重介质选煤的理论研究、设备开发、设计和生产在国内逐步发展起来。到1983年国内先后建立了28座重介质选煤厂(车间)。其中包括4座采用国外引进设备并主要由国外设计的大型选煤厂，即：吕家坨选煤厂(240万吨/年)、大武口选煤厂(300万吨/年)、范各庄选煤厂(400万吨/年)和兴隆庄选煤厂(300万吨/年)。到1986年，我国重介质选煤占各种选煤方法的比重已达到23％左右。
1986年中国矿业大学与重庆南桐矿务局合作，研究使用中心给料的圆筒重介质旋流器脱硫，1990年通过了原煤炭工业部的鉴定。1991年中国矿业大学与重庆中梁山矿务局合作，在煤炭部的支持下，对中梁山选煤厂进行技术改造，1993年建成“难选高硫煤脱硫降灰示范工程”，在国内首次采用了“跳汰初选-中心给料的圆筒形重介质旋流器精选-煤泥旋流微泡浮选柱分选”的联合脱硫新工艺。1995年通过了煤炭工业部组织的工程验收和技术鉴定，开始了中心(无压)给料圆筒形重介质旋流器在我国选煤生产中的应用。
三产品重介质旋流器在我国选煤工艺中获得了特别快的发展和广泛的应用。1989年山西晋阳选煤厂引进原苏联的圆筒-圆锥式有压给料的三产品重介质旋流器F710／500，在生产中展现出了它提高分选质量和简化工艺流程的优越性。1992年煤炭科学研究总院唐山分院与黑龙江鸡西滴道矿选煤厂合作试验成功我国第一台无压给料三产品重介质旋流器(NWSX700/500型)，并通过了技术鉴定，获得了专利，随之逐渐推广。1999年作为“九五”国家科技重点攻关项目，由煤炭科学研究总院唐山分院和贵州盘江老屋基选煤厂合作试验成功了我国第一台大型无压给料三产品重介质旋流器(3NWXl200/850A型)。在国内逐渐形成了各种规格的有压给料及无压给料三产品重介质旋流器的系列。在推广应用中进一步改进，在2004年国华科技公司已生产出国内外最大型的3GDMCl400/1000型无压给料三产品重介质旋流器。这为我国重介质选煤技术的发展、选煤工艺流程的简化和选煤厂大型化奠定了基础，对我国选煤技术水平的提高作出了重要贡献。
20世纪90年代是我国重介质选煤技术和入选量快速发展的年代，其中发展最快的是重介质旋流器选煤技术，特别是中心给料圆筒形重介质旋流器以及三产品重介质旋流器的大型化与推广应用。
我国重介质选煤发展的动力，首先来自于国家的环保政策和国民经济可持续发展的战略，中国政府从实际情况出发，明确以煤炭为基础能源，努力提高优质煤比重，加大了洁净煤开发的力度，采取措施限制高硫高灰煤的开采和利用，鼓励和支持选煤的发展，提倡采用高效率的重介质选煤方法。激烈的市场竞争也促进了重介质选煤技术的发展。20世纪90年代后期，中国煤炭市场曾出现相对供大于求的情况，低质量煤炭产品的销售受到了更大的制约。在政策和市场的推动下，国内的研究、设计单位和相关院校，在重介设备、工艺流程和厂房结构配置等方面做了许多研究工作，使我国重介质选煤技术取得长足进步。特别是煤炭科学研究总院唐山分院在圆筒形二产品和扫选型三产品旋流器的大型化方面做了大量的工作。改进后的重介质选煤工艺使建厂投资和运行费用都有了大幅度的降低，也使生产管理和分选效率有了明显的改善。与此同时，重介质选煤的辅助设备和耐磨材料的生产技术也取得了长足进步，为我国重介质选煤技术的大规模工业化推广提供了成熟的外部条件。
