粗粒浮选机分选动力煤的研究

摘要

随着对煤炭资源的过度开发，导致煤炭资源的质量日益下降，原煤中煤泥含量逐渐增加，煤泥的分选在选煤厂各工艺环节中显得尤为重要。但煤泥粒度大小对分选效果有较大影响，重介旋流器的粒度分选范围一般为50mm-1mm，而浮选的粒度上限一般为0.5mm，这样重选与浮选之间产生了一个粒度缺口，是否能对0.5mm以上的粗煤泥实现有效分选成为减少精煤损失，提高选煤厂效益的关键。 课题组前期设计了一种对细粒和粗粒煤泥都有良好分选效果的宽粒级煤泥浮选机，它可分别为粗、细颗粒提供适合其分选的紊流环境，并通过试验证实可将浮选粒度上限提高至1mm。本文对此浮选机进行结构改造，将筒底结构改为倒锥形，避免了之前存在的尾矿沉积不易排放的问题，增加了尾矿出料量。而后按照浮选机实际结构及尺寸进行物理建模，用Fluent对内部流场进行气液两相流模拟，通过对流场内压力、速度及湍流强度分析证明其可形成不同的流体力学环境分别对粗、细粒煤泥实现有效分选。选用泰安煤业羊路河选煤厂分级浓缩旋流器底流产品作为试验煤样，在实验室试验系统中进行分选并得出使分选效果较好的最佳参数。结果表明：在叶轮转速为1200rpm，充气量为0.5m3/h，矿浆浓度为60g/L，起泡剂（仲辛醇）用量为100g/t时，分选效果最佳，此时精煤产率62.54%，精煤灰分11.11%，尾煤灰分60.95%，浮选精煤数量效率93.18%，可燃体回收率84.63%。证明改造后的浮选机可对1.5mm以下煤样实现有效分选。随后，通过改变进气管孔径大小探究适合分选的气泡尺寸，结果表明：减小进气管孔径所得最佳精煤产率、灰分分别为64.06%和12.81%，尾煤灰分58.42%，浮选精煤数量效率与可燃体回收率分别为89.58%、88.44%；增大进气管孔 径所得最佳精煤产率、灰分分别为63.47%和11.92%，尾煤灰分59.23%，浮选精煤数量效率与可燃体回收率分别为91.55%、86.62%，分选效果无显著区别。但减小进气管孔进可使精煤产率有所提高，增大孔径可使精煤灰分有所降低。

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摘 要

第一章 文献综述

1.1 选题背景

1.2 理论分析

1.3 提高粗粒煤泥浮选效率的措施

1.4 现阶段粗粒煤泥浮选技术与设备研究进展

1.4.2 泡沫分选设备

1.4.9 BF型机械搅拌浮选机

1.5 本文的研究背景及内容

1.5.1 研究背景

1.5.2 研究内容

2.1 粗粒浮选机结构

2.1.1 叶轮-定子系统

2.1.2 槽体

2.1.3 格子板

2.1.4 循环通道与假底

2.1.5 锥形尾矿排放

2.2 浮选机工作原理

2.3 浮选试验系统

3.1 CFD概述

3.1.1 计算流体动力学的基本思想和本质

3.1.2 计算流体动力学的优势

3.1.3 计算流体动力学的应用领域

3.2 计算流体动力学解决问题的过程

3.2.1 前处理

3.2.2 求解

3.2.3 后处理

3.3 物理建模与网格划分

3.3.1 物理建模

3.3.2 网格划分

3.4 计算模型及边界条件的确定

3.4.1 湍流模型

3.4.2 计算模型的确定

3.4.3 边界条件的确定

3.5 流场模拟结果及分析

3.5.1 浮选机内压力场分布

3.5.2 浮选机内速度场分布

3.5.3 速度矢量分布

3.5.4 浮选机内气相体积分布

3.5.5 浮选机内部湍流强度分析

3.5.6 不同叶轮转速下浮选机内湍流度差异

3.6 本章小结

4.1 试验煤样煤质特性

4.1.1 试验煤样来源

4.1.2 煤样小筛分试验结果

4.1.3 煤样浮沉试验结果

4.2 浮选试验效果评定方法

4.2.1 浮选精煤数量效率

4.2.2 可燃体回收率

4.3 不同叶轮转速下的试验结果

4.4 不同充气量下试验结果

4.5 不同矿浆浓度下试验结果

4.6 不同起泡剂用量下试验结果

4.7 本章小结

5.1 矿粒和气泡碰撞概率与气泡尺寸的关系

5.2 增大进气管孔径后的试验研究

5.3 减小进气管孔径后的试验研究

5.4 试验结果对比图及分析

5.4.1 精煤产品试验结果对比

5.4.2 尾煤产品试验结果对比

5.4.3 全粒级精煤、尾煤试验结果对比

5.5 本章小结

6.1 本文完成的主要内容及结论

6.2 不足之处与后续研究方向