煤矸石井下分选研究.pdf

れ电工程枚术2011年第40卷第08期
研究与开发
煤矸石井下分选研究
张佳佳,姜浩,胡正伟
(中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221008
摘要:先介绍了跳汰法、重介法等井上煤矸分选方法及其弊端,并对煤矸液压式自动分选机、弹力式煤矸分选机、旋转冲击式井
下煤分离机、井下选煤系统等井下煤矸分选设备与分选方法进行介绍。最后总结了井下煤矸分选的优点,认为其具有广泛的应
用前景
关键词:跳汰法;重介法;冲击破碎;煤矸分选
中图分类号:TD913
文献标识码:A文章编号:1009-9492(2011)08-0061-03
1前言
细粒煤的分选效果,一些国家还研制了复振跳汰机和离心
煤矸石是煤炭生产过程中产生的岩石统称。包括混入
跳汰机。跳汰选煤具有工艺简单、处理量大、分选效果好
煤中的岩石、巷道掘进排出的岩石、采空区中埼落的岩等优点,成为各种分选方法的首选。
石、工作面冒落的岩石以及选煤过程中排出的碳质岩等
2.2.2重介质选矸
每开采1t原煤要产生150~250kg的煤矸石。全国现有矸石
重介质选矸主要用来处理难选和极难选原煤,是一种
山1500余座,煤矸石累计堆积贮存量约30亿吨,占地超
利用阿基米徳原理根据煤和矸石的密度不同进行分选的
过14万亩2。煤矸石的堆存不仅占用大量良田,而且造
种方法,其具体方法是:将原煤安置于一定密度的重介质
成严重的环境污染。如何提高我国煤矸石的利用率,减少
中,这种重介质密度大于煤的密度,而小于矸石的密度,
占地,减轻环境污染,是研究人员面临的重要课题。如果煤浮于介质上部,矸石沉人介质底部。这样,煤和矸石就
能在井下对煤矸进行分选,实现矸石不上井,就可以有效
可以实现分离,重介质一般为水和磁铁粉的混合物。
减少矸石排放,防治环境破坏和资源浪费,从而在根本上
用重介质分选机选矸,分选效果好,产品质量好,经
解决以上所有问题。
济效益较高。因此,尤其适用于动力煤选煤厂和露天矿选
2井上煤矸石分选
煤厂的块煤选矸。其优点是效率高、精度高、入选物料范
2.1分选原理
围宽、能适应煤质变化、对易泥化的褐煤也可获得较好的
分选效果、操作简单、便于调试等。主要缺点是工艺系统
井上煤矸分选是原煤被运出井口后,经胶带运输机运
至筛分系统筛分,大于等于100mm的煤块和矸石块通过
复杂、设备磨损严重、投资大、生产成本高。而其复杂的
工艺也使得重介选矸根本无法在井下应用。
胶带机运至人工捡矸楼,由工人把矸石从原煤中捡出来。
小于100mm的原煤经运输机运到洗煤厂,经过筛分和洗
2.3井上分选的弊端
选,把矸石从原煤中分选出来
从煤炭开采来看,每年生产1亿吨煤炭,排放矸石
2.2井上煤矸分选方法介绍
1400万吨左右;从煤炭洗选加工来看,每洗选1亿吨煤排
2.2.1跳汰分选
放矸石量1500万~2000万吨。也就是说,若生产原煤10
亿吨,大约排出研石2.5亿~3亿吨。如此多的研石排放到
跳汰分选以水为分选介质,是利用强烈振动造成的垂
直交变介质流,使矿粒按相对密度分层并通过适当方法分
地面,它将占去大量的土地,同时也严重污染了环境,给
人们的身体健康带来不利的影响。
別收取轻重矿物,以达到分选目的的重力选矿过程。
到20世纪末各主要产煤国在跳汰选煤技术上都有长
3井下煤矸分选
足发展,各种跳汰设备如液压驱动式跳汰机、机械驱动式
综上所述,井上煤矸分选技术已经比较成熟,但其在
跳汰机等都日臻完善。为了降低跳汰机的分选下限,提高
井下应用的问题还没有得到解决。井下煤矸分选设备应满
江苏省自然科学基金资助项目(编号:BK2009098)
收稿日期:2011-05-04
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研究与开发
机也工瑾技本201!年第40)卷第(S期
足以下要求:(1)体积小,满足井
下狭小的空间要求;(2)防爆性好,
孤形压板
液压分选油缸
满足井下安全生产要求;(3)实用
)江
性强,满足所需的生产能力要求;带式排队输送机
研石带式输送机
(4)分选效果好,丢煤率满足矿井生
产需要;(5)可靠性高,满足井下
连续生产的要求。
3.1井下弹力式煤矸分选机
弹力分选是利用运动物体与弹力
作用板碰撞产生弹力,在弹力作用下
图2井下媒矸液压式自动分选机原理图
出现不同的反弹速度和反弹轨迹,并
以此来分选物料的方法。弹力式煤矸分选是利用煤和矸石
提出了井下煤矸液压式自动分选机的设计方案,如图2所
与钢质弹力作用板碰撞时,弹力对煤和矸石产生不同的作
用效果实现煤和矸石的分选?。井下弹力式煤矸分选就是
其工作原理为:通过原煤筛分机将原煤筛分成50~
弹力式煤矸分选在井下的应用。
90mm、90~l60mm、160-300mm三个等级的块体,按不同
煤和矸石以相同初速度与弹力作用板碰撞时,在不同等级将原煤输送到对应的给送机构,通过振动机将煤和
的冲击速度作用下会发生反弹或者破碎。当以较小的冲击
矸石在带式排队输送机土离散分布,排队带式输送机将
速度作用时,煤和矸石仅发生反弹现象,由于煤和矸石的煤和矸石输送到旋转线速度等于带式排队输送机速度的
碰撞恢复系数不同,产生不同的反弹速度和反弹轨迹,以
液压分选回转油缸下,调整液压系统压力使旋转压力油
此实现分选,可以称为碰撞反弹分选;当上述现象不明显
缸的压力大于煤的破碎压力但小于矸石的破碎压力,在
旋转过程中利用煤的玻碎力小于研石的破碎力的煤矸分
选原则。当弧形压板下是矸石时,由于油缸的压力小于
矸石块破碎力,油缸活塞在矸石块的反作用力下上移,
o
弹力作用板
油路的压力油退到气囊著能器中,矸石完整的通过液压
给料
Q
分选冋转油缸,再由带式排队输送机运到矸石抛射机处
经抛射机抛射到采空区和废弃的巷道,当弧形压板下是
煤块时将煤块压碎,压碎的煤块通过带式排队输送机的
带孔托板漏到下面的运煤带式输送机上运走,实现将煤
筛上物(矸石)
和矸石的分选。
筛ド物(煤)
3.3旋转沖击式井下煤研分离机
旋转冲击式井下煤矸分离机工作原理如下:通过带式
输送机将原煤运至筛分设备,小于ー定尺寸的原煤分离到
筛下并进人输煤带式输送机,大于一定尺寸原煤则进入旋
给料
弹力作用板
转冲击式井下煤矸分离设备中。分离设备中的旋转冲击锤
以设定好的速度对原煤进行冲击,使煤破碎,而矸石大部
分不破碎。通过筛分把破碎的煤掉人筛下进人输煤带式输
送机,未破碎的矸石则进入横向带式输送机I6。原理图如
图3所示
3.4井下选煤系统
输矸皮带输煤皮帯
2010年山东新汶矿业集团协庄矿建成了全国首家井下
图1弹力式煤矸分选原理图
选煤系统,其核心技术是采用动筛跳汰机分选原煤和分离
时,可进一步增大冲击速度,由于煤和研石的破碎力不
块矸。主要设备由动筛体、分级筛、机械驱动机构、脱水
同,出现煤破碎而矸石不破碎的现象,再根据两者的粒度
设备、自动排矸装置等组成。协庄矿在-300m水平七采十