小于6mm细粒煤复合式干法分选特性研究

发布时间：2018-03-22 11:24

本文选题：颗粒作用力　切入点：细粒煤　出处：《中国矿业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：煤炭是我国的基础能源也是高碳能源,实现煤炭资源的高效清洁利用是未来国家煤炭能源发展战略的唯一出路。目前,在选煤技术领域中湿法选煤占据主导地位,但近年来,随着淡水资源短缺状况的加剧以及环境恶化程度的加重,湿法选煤技术的应用受到一定限制。因而突出了干法选煤技术的重要作用与地位,复合式干法选煤技术对+6mm煤炭的工业化分选已经成功应用,但对于产率逐渐增大的细粒煤(-6mm)目前仍缺少较为成熟的干法分选技术。本文首次将复合式干法分选技术应用到细粒煤碳的分选之中,形成细粒煤复合式干法分选机,通过改变床孔尺寸和振动能量以及气流输送速度来改善复合式干法分选机对细粒煤的分选效果,强化细粒煤在复合式干法分选床体中按密度分层过程,进而实现细粒煤的复合式干法高效分选。复合式干法分选细粒煤过程中物料颗粒的运动形态直接影响其分选性能及分选效果,通过对床层密度的测量,重构出复合式干法分选床层密度分布云图,结果表明:床层密度波动受振幅、频率、气流速度及背板角度影响较大,在振幅、频率、气流速度、背板角度分别为3.6mm、53Hz、0.66m/s、45°时,床层密度波动性最小,其空间均匀稳定性最佳,此时对细粒煤分选最为有利。振动能量的输入对细粒煤复合式干法分选具有关键作用,通过利用振动能量测试手段对细粒煤复合式干法分选床层能量分布特征进行了测试分析,确定了床面各分选区段能量对物料的作用规律,精煤段、中煤段及矸石段X轴向的振动加速度幅值分别为6.5m/s2、5.5m/s2、5 m/s2;精煤、中煤及矸石段Y轴向对应振动加速度幅值分别为30.5 m/s2、22.5 m/s2、15 m/s2;精煤段Z轴向振动加速度幅值与Y轴向相同,中煤段Z轴向振动加速幅值较Y轴向增幅为15.38%。矸石段Z轴向加速度幅值较Y轴向减幅为50%,说明自入料端至矸石端方向颗粒的运动过程是以垂直抛掷占据主导地位,有利于颗粒分层及运移。通过分析床层能量分布特征图可知:床面精煤段获得能量最大,为物料的主要分选区段,起到主要分选作用即低密度颗粒的分选主要在此段完成;中煤段获得能量次之,为低密度与高密度物料的分层过渡段;矸石段获得能量最小,在此段中主要为高密度物料输送段,基本不具备分层分选作用。复合式干法分选细粒煤过程实际上是物料与物料以及物料与床体之间受力作用的结果,通过对床面X、Y、Z三个轴向的受力分析确定颗粒在床面空间的受力特点,建立颗粒三维空间的动力学方程,通过对颗粒的复合式干法动力学分析完善床层颗粒的密度分布理论。复合式干法分选细粒煤过程中,颗粒间的能量传递决定颗粒床层的活性及密度稳定性,通过测试床层中颗粒的碰撞作用力,探究分选过程中颗粒间的能量作用规律,当振幅为3.8mm,频率为34Hz时,精煤段颗粒受力峰值为21.2m N,矸石段颗粒受力峰值为59.6m N,中煤段颗粒受力极不均匀,此时中煤段颗粒分层分离效果最佳。振动能量在细粒煤分选过程中通过床层传递给颗粒,从而使颗粒活性增强,驱动不同性质颗粒按密度发生分层进而完成分选。能量在传递的过程伴随耗散行为,通过对复合式干法分选细粒煤过程中能量传递与耗散规律的研究,建立了复合式干法分选床层能量传递与耗散方程。基于上述基础分选理论和试验研究,利用实验室复合式干法分选样机对-6mm细粒煤进行了分选试验研究,提出了灰分离析度评价气流速度与振动强度对细粒煤在复合式干法分选床中的分层效果,分选结果表明:实验室分选-6mm细粒煤其可能偏差E值为0.145~0.14,影响因素显著程度为:振动强度气流速度背板角度分选时间。根据实验室分选所得最优操作参数进行半工业分选-6mm细粒煤试验,结果为精煤产率69.98%,灰分为10.28%。硫分为0.41%,分选效果较好。
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【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD94

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