CN102974543B - 一种重介干法分选设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重介干法分选设备，所属设备包括：流化床，用于物料的分选；箱体，用于提供形成流化床的空间和安装设备；导料推进装置，物料沿流化床侧端通过该装置导入流化床后物料得以松散、分层并推动物料向前运动；布风装置，压缩空气通过布风板后获得压差送入流化床，流化床充分流化且均匀稳定，精煤、中煤、矸石获得最佳分选效果；刮板运输装置，一种用于干法分选设备的大型刮板输送装置，为防止较宽刮板部件变形，刮板采取防变形措施，分选后的矸石和中煤由刮板排出；取料筛分装置，物料通过分选流化床后，精煤由流化床侧端取料筛分装置取出，取料过程中重介质被筛出并返回流化床。本发明设备能避免出风口堵塞引起的无法流化、分选问题。

Description

一种重介干法分选设备

技术领域

本发明涉及选矿、选煤、建材和化工的分选设备，尤其涉及一种利用空气重介干法分选的分选设备。

背景技术

在选煤技术中，空气重介干法分选技术由于其能够有效的用于干旱、缺水地区，因此，受到了世界各地的广泛关注。我国一次能源储量丰富，世界许多缺水干旱地区和我国西部、西北部地区特别需要干法选煤技术，褐煤由于成煤时间短泥化程度高不适合用湿法分选，更需要干法选煤技术。重介干法选煤主要是利用煤与矸石的物理性质差别进行分选，在工业生产上应用的有风力选煤和空气重介质流化床选煤，其实两者之间有本质区别，各自采用不同的分选介质，有不同的分选机理和分选效果。我国干法选煤的研究和开发工作于1967年开始，上世纪80年代末中国矿业大学选矿工程研究中心开始进行空气重介质流化床干法选煤技术的研究和开发，在教学和理论上获得了巨大成功。美国、加拿大、南非和前苏联等国都相继进行过实验室研究，但都没有在工业中实现应用，在工业化的道路上还有许多工程技术问题没有解决。国家发改委、黑龙江七台河市、山西省西山矿业集团、中国矿业大学分别立项投入巨资集中资源优势力图攻克这一难关，在七台河市桃山和西山矿业集团白家庄矿分别建造了两座工业应用的示范重介干法选煤厂，但由于工程技术难度大，影响因素多，最终都没能实现工业化实际应用。总结经验教训，认真分析研究空气重介干法分选过程的每一项具体工程技术问题，在大量试验的基础上设计出可行的技术方案是本课题重点研究方向。北京科技大学2008年与投资方北京博后筛分工程技术有限公司合作开发进行大型空气重介流化床干法选煤设备的工业应用研究，科研人员经过五年的不懈努力，在大量反复试验的基础上完了成理论研究和设计计算工作，并在北京博后公司机械加工厂分别完成了三台不同技术方案的大型工业样机制造和半工业性试验工作，掌握了大量的可靠工程技术经验和数据，最终获得了良好的分选效果，准备投入到工业系统应用。总结以往空气重介流化床干法选煤设备工业应用的失败原因和设备技术缺陷，正是今后改进提高和研究工程技术的方向。归纳如下：1、已试验过的老型空气重介流化床干法选煤试验样机处理量小50T/H，商业价值不显著，难以满足市场需求，不能解决大规模实际工业应用问题。随着煤炭事业的飞速发展，年处理量几百万吨乃至千万吨的煤矿已经普及，对于干法选煤建设具有大处理能力的大型现代化干法选煤厂是今后研究发展的主要方向。2、老型样机入料粒度6-50mm,入料粒度范围小，由于含水分较高的6mm以下细粒煤炭筛分非常困难，限下率高，细粒级物料混入流化床中恶化分选效果，容易造成布风板出风口的堵塞。我国动力煤产量约占煤炭总产量的70％以上，末煤筛分后直接供给用户，块煤入洗将矸石和精煤选出供给用户是目前动力煤选煤厂设计的常规工艺，试验证明，利用空气重介流化床干法选煤技术对原煤进行分选，入料的分选粒度不同操作制度也有所区别。13mm以下粒级流化床分选是一种操作制度，属于浅床分选，处理量小且分选难度大，13mm以上粒级流化床分选是另外一种操作制度，属深床分选，处理量大且分选容易，空气重介流化床干法选煤分选粒级的选择对分选效果影响较大。3、老型样机从分选机中部单点入料，物料容易漂浮在流化床上层难以松散，物料不松散分层则无法进行，所以物料进入流化床后必须设计一种装置使物料全宽均匀进入流化床，并与流化床充分接触才能进行正常的分选工作，入料不均匀，容易造成已经完成分选的物料再度与入料混合在一起破坏分选效果。4、老型样机流化床高度350-400mm，属浅床分选，矸石和精煤之间容易相互污染，分选精度低，流化床工作时床层的稳定性难以保证。5、老型样机流化床分选面积仅10m²，流化床容积仅有4m³，处理能力小，且受入料组成和瞬时处理量大小波动影响敏感，不利于分选流化床稳定正常工作，流化床的工作面积和容积与入料量的比例关系有其内在规律性，流化床分选面积大容积大则流化床工作时稳定性好，流化床的设计应为物料均匀稳定工作提供良好的分选环境。6、老型样机刮板部件采用45^#钢材质，刮板部件宽2000mm，厚度60mm，高120mm，刮板笨重且对布风板磨损严重，刮板部件较宽影响上部流化，且没有解决好刮板刚性变形问题。7、老型样机刮板输送机机尾精煤排料端下层布置钢板，排料时带走介质多。8、老型样机布风板采用两块4mm厚普通A₃钢板，并配钻2mm的孔，当中布置一层尼龙布获得浅床流化床压差，在流化床中布风板的通气孔开口向上，介质和煤泥容易直接灌入孔中不容易清理，且普通金属材质的布风板磁性强，磁性介质容易磁化后相互聚集、结团，堵在孔中更难清理。9、老型样机罗茨鼓风机供风系统通过风包提供稳压压缩风，没有设计脉冲风，不利于物料定期的松散和分层，出风口不易实现自清理功能。10、老型样机机头排矸石，机尾排精煤，两端出两产品，产品单一。对煤矿而言，随着采煤机械化程度的提高开采出的原煤中大部分是煤炭，矸石的比例正常情况下约为原煤的20％-30％，而老型样机用同样宽度刮板上下两层等处理量排料，在设备的排料结构上存在着比例不合理，影响主机潜能最大处理能力的发挥。11、老型样机介质粒度范围在0.15-0.3mm，经过大量试验证明分选不同粒度、不同密度的物料对介质的粒度范围和密度范围也应有所区别，过分严格要求介质的粒度范围，在工业生产中很难实现，合理的粗细比例搭配会使得流化床分选效果更好。12、老型样机对入料水分没有设计工艺过程控制，实践证明原煤入料水分、介质水分对流化床能否正常工作影响重大，空气重介流化床干法选煤技术和分选设备必须对入料水分加以控制，才有可能在工业应用中获得成功。

目前世界上还没有一座应用空气重介流化床干法选煤技术在工业系统中成熟运转的先例，也没有能够满足市场需要的大型空气重介流化床干法选煤厂在工业中得到应用。因此，加快研究开发燃前煤炭分选的高效干法分选技术和设备，进一步改进和完善已存在的工程技术问题，使空气重介流化床干法选煤技术在工业系统中应用势在必行。

发明内容

本发明的重介干法选煤设备是一种不用水而利用空气和加重质作为分选流化床介质的一种重介干法分选设备。针对现有技术的缺陷和曾经工业应用失败的教训，本发明的目的是提供一种能够达到工业应用的先进大型重介干法选煤设备和技术方案，将大型重介干法选煤设备应用到工业系统中，解决我国和世界缺水地区煤炭的干法分选问题。已有试验样机存在的工程技术问题与本发明改进后提供的技术方案内容比较如下：1、已试验过的老型试验样机处理量小50T/H，新型样机处理量500T/H；2、老型样机入料粒度6-50mm,新型样机入料粒度6-300mm，入选粒度范围大；3、老型样机从分选机中部单点入料，新型样机通过入料刮板输送装置和导料推进装置从流化床侧边全宽均匀入料；4、老型样机流化床高度350-400mm，新型样机流化床高400-1500mm，流化床有较好的稳定性；5、老型样机流化床分选面积10m²，新型样机流化床分选面积60m²，而新型样机是老型样机流化床容积的17倍，大大提高了分选主机的处理能力，入料缓冲能力得到加强，流化床工作时具有稳定性和可靠性；6、老型样机采用普通刮板结构，新型样机刮板部件采用防变形拉紧结构和弹簧钢刮板，刮板宽2500mm，厚度20mm，高度150mm，是目前世界上最宽的刮板输送装置，工作时对刮板上方的流化床影响小，刮板轻便且在布风板上方设计了通孔耐磨层后，对布风板没有直接磨损；7、老型样机刮板输送机机尾中煤排料没有筛分功能，新型样机刮板输送装置尾部中煤排料端下层布置筛网，中煤排料时具有筛分功能，带走介质很少；8、老型样机布风板采用两块4mm厚普通A₃钢板配钻2mm的孔，新型样机采用特制布风板无磁性材料，布风板内部设计有阻尼材料，可获得深层流化床所需压差，出气孔面向布风板圆形侧壁，压缩空气和脉冲风经反射后形成湍流，冲向流化床，工作时不堵孔，具有自清理功能；9、老型样机采用稳压压缩空气，新型样机采用稳压风和脉冲风结合，有利于清理出风口、松散物料并加速物料的分层；10、老型样机机头机尾两端排料出两种产品，新型样机四端排料出三种产品，大大提高了分选主机的潜在处理能力且出料比例合理；11、老型样机精煤从机尾排出，排料宽度2000mm，新型样机精煤从侧边排出，排料宽度8000mm，精煤的排出采用专业取料筛分装置，筛分后的介质可返回流化床；12、老型样机介质粒度范围在0.15-0.3mm，新型样机介质粒度范围在0.074-0.5mm；13、老型样机对入料水分没有设计工艺控制，新型样机设计有筛上物料干燥系统，对入料水分有一定要求。

本发明的空气重介干法分选设备包括：箱体、导料推进装置、布风装置、刮板输送装置、取料筛分装置等。所述箱体包括用于提供形成分选流化床的空间、安装布置布料装置、布风装置、刮板输送装置、取料筛分装置及其他辅助装置。所述布料装置包括物料通过布料装置从流化床一侧强制性进入分选机内部，空气重介质形成的分选流化床将密度不同的物料在分选流化床中松散，根据阿基米德原理进行有效快速分层。所述取料筛分装置包括密度较轻的精煤浮在最上层，由取料筛分装置将精煤取出，经筛篮筛分后，小于筛篮筛孔尺寸的介质返回到流化床中，而精煤被排出分选机。所述刮板输送装置包括密度较重的矸石下沉到床层底部，由大型刮板输送装置排出，为使较宽的大型刮板部件工作时减小刚性变形，减轻刮板的重量，提高刮板部件的刚性，特在前后排刮板部件之间设计有防变形拉紧装置，为了减少刮板与布风板之间的磨损，特在布风板上设计有透气的耐磨层。所述布风装置包括为使布风板有效均匀进风，减少因床层厚度压力不同而产生的不良风压影响，特在布风板中设计有阻尼装置；根据分选流化床的风压要求，阻尼大小可调，为解决流化床堵孔问题，布风板上设计有独特结构的进风口和多通道出风口，布风板下设计有独立风室，风量和风压可调；根据处理能力要求，分选主机可采用单系统或双系统对称结构；重介干法分选设备对入料粒度、入料水分、入料量、介质粒度、介质密度、介质水分、床层高度等参数均有要求。

优选地，物料沿流化床一侧通过导料推进装置被强制性导入分选流化床内部，物料与流化床亲密接触、混合后获得充分松散并分层，导料装置推动物料向流化床另一侧精煤排料端运动，导料装置由拨轮轴和拨料装置构成，拨料装置之间设计有一定间距和角度，工作时拨轮轴一部分浸入到流化床界面以下，而拨料装置则深入到流化床深部推动物料运动，拨料装置间距较大，运动时对细粒介质影响较小，可以保持流化床的稳定性。

优选地，压缩空气通过风室进入布风板，形成流化床所需压差后送入流化床，有一定厚度的布风板内设计有多个进风口和多通道出风口，一部分出气孔朝向布风板圆形侧壁，压缩空气和脉冲风经反射后冲向流化床，布风板圆形侧壁内空气湍流的形成使出风口不易堵孔，具有自清理功能。布风板进风口内设计有形成流化床所需压差的阻尼材料，阻尼材料可以是多层致密的不锈钢织布或其它材料，组成布风板的材质均没有磁性，可以是金属或是非金属，否则重介质磁铁矿粉容易结团和堵塞出风口难以清理，影响流化分选效果。布风板与上面刮板之间设计有通气的耐磨层。

优选地，大型刮板输送装置的刮板部件较宽，工作时为了保持刮板部件的刚度，特在邻近两刮板之间设计有防变形拉紧装置，拉紧装置和刮板之间设计有夹角，拉紧装置松紧可调。上层刮板机尾中煤排料端下部设计有筛网，中煤排出时通过筛网将介质筛出并返回流化床。

优选地，多排筛篮布置在筛篮支撑架上，筛篮支撑架固定在转动轴上，工作时转动轴旋转，筛篮浸入到流化床界面以下将精煤捞出，筛篮在转角变化运动过程中，精煤和介质得到筛分，细粒介质透过筛篮返回到流化床，而留在筛篮中的精煤运至排料口排出分选机；筛篮深入到流化床内部取料，前端是穿有筛丝的固定筛丝板，底部和后部是按一定间距排列的筛丝，两侧挡板借用筛篮支撑架形成筛篮结构，后部筛丝与底部筛丝设计有一定长度和角度并构成悬臂梁棒条筛，当筛篮运动至最上端且角度继续变小时，筛篮中的精煤和介质同时冲向悬臂梁棒条筛，精煤和介质在重力作用下有相对运动，较细的介质透过筛篮筛分后返回到流化床，精煤经过悬臂梁棒条筛筛分后被导引至排料端，从排料口排出分选机。

优选地，重介干法选煤设备出三种产品，刮板机头出矸石，机尾出中煤，流化床一侧入料另一侧出精煤，或者将精煤和中煤合并，出两种产品。为实现设备大型化，分选主机可以选用单系统或双系统对称结构。

优选地，供给流化床的压缩风设计为稳压风或设计为脉冲风。

附图说明

附图1为本发明的一个具体实施例的主视图

附图2为本发明的一个具体实施例的左视图

附图3为本发明的一个具体实施例的布风板

附图4为本发明的一个具体实施例的导料推进装置

附图5为本发明的一个具体实施例的刮板拉紧装置

附图6为本发明的一个具体实施例的取料筛分装置

具体实施方式

下面根据附图对本发明做具体详述：

在附图1中：中煤排料溜槽1；大型刮板输送装置尾部2；箱体3，用于提供形成分选流化床的空间、安装各种装置；机尾上层刮板下的筛板4，用于介质的筛分回收；电机5；压链轮6；取料筛分装置转动轴7；链轮8；链条9；矸石排料溜槽10；

在附图2中：精煤排料溜槽11；行星齿轮减速机12；电机13；精煤取料筛分装置14(见附图6)，精煤取料筛分装置将精煤取出，精煤在筛篮取料运动过程中将重介质筛出返回流化床；筛篮支撑架15；筛篮16，筛篮工作时浸入到分选流化床界面以下，将精煤捞出，筛篮在转角变化运动过程中，精煤和介质得到筛分，细粒介质透过筛篮返回到分选流化床中，而留在筛篮中的精煤运至排料口排出流化床，筛篮深入到流化床内部取料，前端是打有孔的固定筛丝板，底部和后部是按一定间距排列的筛丝，两侧钢板是筛篮支撑架，后部筛丝与底部筛丝设计有一定角度构成悬臂梁棒条筛，当筛篮运动至最上端角度继续变小时，筛篮中的精煤和介质冲向筛丝悬臂梁棒条筛得到筛分，精煤经过悬臂梁棒条筛导引至排料端；入料刮板17，实现流化床均匀入料；入料溜槽18；导料装置19(见附图4)，强制性导入分选流化床内部，获得松散后导料推进装置推动物料向流化床另一侧精煤排料端运动并分层；拨料装置20，拨料装置固定在拨轮轴上，拨料装置之间有一定间距和角度，工作时拨轮轴一部分浸入到流化床界面以下，而拨料装置则深入到流化床深部推动物料运动，拨料装置间距较大对细粒介质运动影响较小；上层刮板21；

在附图5中：大型刮板输送装置22，大型刮板输送装置的刮板部件较宽，工作时为了保证刮板的刚度，特在两刮板部件之间设计有防变形拉紧装置，拉紧装置和刮板部件之间设计有夹角，上层刮板中煤排料端下部布置有筛板，中煤排出时通过筛板将介质筛出返回到流化床；

在附图2中：下层刮板23；风室24；布风板25；压缩空气通过风室进入布风板，形成分选流化床所需压差后送入流化床26；

在附图3中：有一定厚度的布风板内设计有多个进风口27；多通道出风口28，以防止堵塞；布风板设计有形成流化床所需压差的阻尼材料物质29，为获得流化分选效果所需的压差，阻尼材料的厚度、密度大小可调；布风板与上面的刮板之间设计有通气的耐磨层30；布风板下部也设计有阻尼材料物质31。

Claims (6)

1.一种重介干法分选设备，其特征在于，包括：

箱体、布风装置、刮板输送装置、取料筛分装置、导料推进装置；

其中：

箱体，用于提供形成分选流化床的空间、安装布置布风装置、刮板输送装置、取料筛分装置及导料推进装置；

布风装置，压缩空气通过风室进入布风板，形成流化床所需压差后送入流化床，一定厚度的布风板内设计有多个进风口和多通道出风口；布风板内部设置有形成流化床所需压差的阻尼材料，阻尼材料的厚度、密度大小可调；布风板与上面的刮板之间设置透气的耐磨层；

刮板输送装置，物料通过分选流化床完成分选后，设计有刮板输送装置，分选后的矸石和中煤通过刮板排出，刮板之间设置防变形拉紧装置；

取料筛分装置，物料通过分选流化床完成分选后，设置有精煤取料筛分装置，由多排筛篮浸入到流化床界面以下将精煤捞出，筛篮在运动中精煤和细粒重介质得到筛分，细粒重介质筛分后返回流化床，筛篮取料端是打孔的固定筛丝板，底部和后部是按一定间距排列的筛丝，两侧挡板借用筛篮支撑架，后部筛丝为悬臂梁棒条筛，精煤由棒条筛排出分选机；

导料推进装置，物料进入流化床后，设计有导料推进装置，将物料由入料一侧强行推送至另一侧，加速引导物料在流化床中的扩散，导料推进装置由拨轮轴和多组拨料装置构成，拨料装置之间设计一定间距和角度。

2.根据权利要求1所述的重介干法分选设备，其特征在于：防变形拉紧装置和刮板之间设置夹角。

3.根据权利要求1所述的重介干法分选设备，其特征在于：重介干法分选设备分选三种产品，刮板输送装置的头部排出矸石，刮板输送装置的尾部排出中煤，流化床一侧入料另一侧排出精煤。

4.根据权利要求1所述的重介干法分选设备，其特征在于：供给流化床的压缩空气设计为稳压风或设计为脉冲风。

5.一种重介干法分选设备，其特征在于，包括：

箱体、布风装置、刮板输送装置、取料筛分装置、导料推进装置；

其中：

箱体，用于提供形成分选流化床的空间、安装布置布风装置、刮板输送装置、取料筛分装置及导料推进装置；

布风装置，压缩空气通过风室进入布风板，形成流化床所需压差后送入流化床，一定厚度的布风板内设计有多个进风口和多通道出风口；布风板内部设置有形成流化床所需压差的阻尼材料，阻尼材料的厚度、密度大小可调；布风板与上面的刮板之间设置透气的耐磨层；

刮板输送装置，物料通过分选流化床完成分选后，设计有刮板输送装置，分选后的矸石和中煤通过刮板排出，将刮板设计成防变形刚性结构；

取料筛分装置，物料通过分选流化床完成分选后，设置有精煤取料筛分装置，由多排筛篮浸入到流化床界面以下将精煤捞出，筛篮在运动中精煤和细粒重介质得到筛分，细粒重介质筛分后返回流化床，筛篮取料端是打孔的固定筛丝板，底部和后部是按一定间距排列的筛丝，两侧挡板借用筛篮支撑架，后部筛丝为悬臂梁棒条筛，精煤由棒条筛排出分选机；

导料推进装置，物料进入流化床后，设计有导料推进装置，将物料由入料一侧强行推送至另一侧，加速引导物料在流化床中的扩散，导料推进装置由拨轮轴和多组拨料装置构成，拨料装置之间设计一定间距和角度。

6.根据权利要求5所述的重介干法分选设备，其特征在于：上层刮板输送装置尾部排料端下部布置有筛网，排料时通过筛网将重介质筛出返回流化床。