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潮濕細(xì)粒煤炭的篩分理論回顧

   隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)選煤技術(shù)的要求發(fā)生了根本性變化，以原煤為原料獲取(二次)能源的要求在不斷地增長(zhǎng)。而我國(guó)大部分礦區(qū)的動(dòng)力煤具有水分高、粉煤量大、粒度越小灰分越低的特點(diǎn)，適宜于篩選和洗選聯(lián)合工藝，即篩出的低灰分細(xì)粒煤直接供應(yīng)電廠等用戶，粗粒煤采用洗選加工，以提高生產(chǎn)率， 降低選煤成本。但是在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，由于煤層滲水、井下防塵噴水和管理不善等原因常造成采出的原煤外在水分在7%以上，而潮濕細(xì)粒煤炭在外在水分和粘土成分作用下，互相粘結(jié)成團(tuán)或附著在篩面上，導(dǎo)致篩分效率低下，篩分過(guò)程惡化。當(dāng)外在水分達(dá) 7%—14 % 時(shí)進(jìn)行 6m m 或3mm 篩分時(shí)，一般振動(dòng)篩已很難完成這種篩分任務(wù)。為解決潮濕細(xì)粒煤炭的干法深度篩分，國(guó)內(nèi)外對(duì)潮濕細(xì)粒物料的干法篩分理論進(jìn)行了深入而廣泛的研究。

   在潮濕細(xì)粒煤炭篩分難易程度的評(píng)價(jià)方面，英國(guó)制定了潮濕細(xì)粒原煤干法篩分困難程度的評(píng)價(jià)方法(石德明， 1986)，即其困難程度用可處理性指數(shù)來(lái)衡量。他們把12 kg , 25— Omm 原煤從振動(dòng)圓錐卸出的時(shí)間(單位為s)定為可處理性指數(shù)，時(shí)間越長(zhǎng)，可處理性指數(shù)就越大，干法篩分的困難程度也就越大。當(dāng)指數(shù)超過(guò)5s 時(shí)，用普通振動(dòng)篩進(jìn)行篩分已經(jīng)很困難。并指出可處理性指數(shù)與煤炭粒度組成、 水分含量(特別是表面水分含量)、泥質(zhì)頁(yè)巖含量、泥化特性曲線有關(guān)。

在顆粒透篩理論研究上，早在本世紀(jì)40年代， Gaudin 在其《選礦原理》 一書(shū)中 就提出了 單 顆粒透 篩概率 理論，同期Targgart也在其《 選礦手冊(cè)》 一書(shū)中提出了單顆粒的概率篩理論。隨著振動(dòng)篩的出現(xiàn)， 為了描述顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 于 50 年代 Klockhaus 提出物料平均運(yùn)動(dòng)速度公式，并經(jīng) Kluge 發(fā)展，提出了拋射強(qiáng)度Kv = 3.3上限值理論。60年代，瑞典學(xué)者M(jìn)ogensen 在詳細(xì)研究了單顆粒透篩概率理論基礎(chǔ)上提出了概率篩分原理，為以后研制概率篩奠定了理論基礎(chǔ)(張恩廣， 1990). 70年代，法國(guó)學(xué)者布爾斯特萊因提出了等厚篩分原理，為后來(lái)等厚篩的研制提供了理論基礎(chǔ)(張恩廣， 1990)。 它是通過(guò)調(diào)整篩面各段的拋射加速度或篩面傾角，使得物料在入料端有較大的拋射強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)速度，促使物料快速分層，而在排料端拋射加速度減小，排料速度減慢，這樣就增加了細(xì)顆粒物料的透篩機(jī)會(huì)，通過(guò)這樣處理使物料在沿整個(gè)篩面長(zhǎng)度方向 上， 基本保持厚度一致或遞減，即等厚。80年代，趙躍民、陳清如突破中外學(xué)者提出的單顆粒透篩概率理論， 提出了粒群沿篩面長(zhǎng)度方向上的透篩概率分布模型，并發(fā)現(xiàn)了潮濕細(xì)粒原煤干法篩分時(shí)，由于顆粒向的粘附力作用引起篩分分配曲線在細(xì)粒區(qū)間上出現(xiàn)反常的上翹現(xiàn)象。進(jìn)入90年代， Beenken 把物料篩分過(guò)程劃分為單顆粒、 薄料層和厚料層三個(gè)區(qū)域，提出了各區(qū)域的動(dòng)力學(xué)模型；V aisberg 等人(1990) 把振動(dòng)篩面上物料分聚看成瞬間 “ 爆炸”過(guò)程，建立了 篩分概率模型， 1994 年 Brereton 等( 1994) ①)提出篩分機(jī)工藝參數(shù)對(duì)篩分效果的影響，并提出了評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。

① Brereton , T. etal .， 1994 , The  influence  of  screen  feed  rate  and  length  on  per -formance  characteristics。

德國(guó)海茵·勒曼公司自60年代以來(lái)經(jīng)過(guò)幾十年的探索，提出了潮濕細(xì)粒煤炭弛張篩分原理 ，它是利用篩面交替地實(shí)行張緊和松弛，使篩面彎曲 產(chǎn)生很大的加速度且引起篩孔變形，物料被垂直拋起呈跳躍式前進(jìn)，從而使潮濕細(xì)粒物料得以良好的松散和分層，使得干法深度篩分得以 順利進(jìn)行(石德明， 1986；施密特， 1980 ； Walenzik ， 1985)。

進(jìn)入90年代，國(guó)內(nèi)、外學(xué)者開(kāi)始探索潮濕細(xì)粒物料的微觀粘附機(jī)理及其對(duì)篩分過(guò)程的影響，德國(guó)學(xué)者 Norgate和Weller ( 1993 ) 在研究潮濕細(xì)粒物料篩分過(guò)程中，提出粘著細(xì)粒物料篩分模型，利用模型參數(shù)和給礦水分含量之間的關(guān)系，成功預(yù)測(cè)了給礦水分變化對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和鐵礦石干法篩分設(shè)備的影響。德國(guó)學(xué)者Hollinder 和Hoberg (1994)從物料表面物理、化學(xué)特性的角度詳細(xì)研究了潮濕細(xì)粒物料在表面水分作用下互相粘附的粘附模型，并提出了減小潮濕細(xì)粒物料之間 互相粘附粘結(jié)力的幾種方法。我國(guó)選煤工作者從大量的潮濕細(xì)粒物料干法篩分實(shí)踐中總結(jié)出潮濕細(xì)粒煤炭低頻大振幅干法篩分的經(jīng)驗(yàn)方法(郝鳳印等， 1993)，其理論問(wèn)題趙躍民、劉初升進(jìn)行了進(jìn)一步深入研究。

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