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潮濕細粒煤炭的篩分理論回顧
隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，對選煤技術的要求發(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。而我國大部分礦區(qū)的動力煤具有水分高、粉煤量大、粒度越小灰分越低的特點，適宜于篩選和洗選聯(lián)合工藝，即篩出的低灰分細粒煤直接供應電廠等用戶，粗粒煤采用洗選加工，以提高生產(chǎn)率， 降低選煤成本。但是在煤炭開采過程中，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，而潮濕細粒煤炭在外在水分和粘土成分作用下，互相粘結成團或附著在篩面上，導致篩分效率低下，篩分過程惡化。當外在水分達 7%—14 % 時進行 6m m 或3mm 篩分時，一般振動篩已很難完成這種篩分任務。為解決潮濕細粒煤炭的干法深度篩分，國內(nèi)外對潮濕細粒物料的干法篩分理論進行了深入而廣泛的研究。
在潮濕細粒煤炭篩分難易程度的評價方面，英國制定了潮濕細粒原煤干法篩分困難程度的評價方法(石德明， 1986)，即其困難程度用可處理性指數(shù)來衡量。他們把12 kg , 25— Omm 原煤從振動圓錐卸出的時間(單位為s)定為可處理性指數(shù)，時間越長，可處理性指數(shù)就越大，干法篩分的困難程度也就越大。當指數(shù)超過5s 時，用普通振動篩進行篩分已經(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)、泥質頁巖含量、泥化特性曲線有關。
在顆粒透篩理論研究上，早在本世紀40年代， Gaudin 在其《選礦原理》 一書中 就提出了 單 顆粒透 篩概率 理論，同期Targgart也在其《 選礦手冊》 一書中提出了單顆粒的概率篩理論。隨著振動篩的出現(xiàn)， 為了描述顆粒運動規(guī)律， 于 50 年代 Klockhaus 提出物料平均運動速度公式，并經(jīng) Kluge 發(fā)展，提出了拋射強度Kv = 3.3上限值理論。60年代，瑞典學者Mogensen 在詳細研究了單顆粒透篩概率理論基礎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(張恩廣， 1990). 70年代，法國學者布爾斯特萊因提出了等厚篩分原理，為后來等厚篩的研制提供了理論基礎(張恩廣， 1990)。 它是通過調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度和運動速度，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，這樣就增加了細顆粒物料的透篩機會，通過這樣處理使物料在沿整個篩面長度方向 上， 基本保持厚度一致或遞減，即等厚。80年代，趙躍民、陳清如突破中外學者提出的單顆粒透篩概率理論， 提出了粒群沿篩面長度方向上的透篩概率分布模型，并發(fā)現(xiàn)了潮濕細粒原煤干法篩分時，由于顆粒向的粘附力作用引起篩分分配曲線在細粒區(qū)間上出現(xiàn)反常的上翹現(xiàn)象。進入90年代， Beenken 把物料篩分過程劃分為單顆粒、 薄料層和厚料層三個區(qū)域，提出了各區(qū)域的動力學模型；V aisberg 等人(1990) 把振動篩面上物料分聚看成瞬間 “ 爆炸”過程，建立了 篩分概率模型， 1994 年 Brereton 等( 1994) ①)提出篩分機工藝參數(shù)對篩分效果的影響，并提出了評價準則。
① Brereton , T. etal .， 1994 , The influence of screen feed rate and length on per -formance characteristics。
德國海茵·勒曼公司自60年代以來經(jīng)過幾十年的探索，提出了潮濕細粒煤炭弛張篩分原理 ，它是利用篩面交替地實行張緊和松弛，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，從而使潮濕細粒物料得以良好的松散和分層，使得干法深度篩分得以 順利進行(石德明， 1986；施密特， 1980 ； Walenzik ， 1985)。
進入90年代，國內(nèi)、外學者開始探索潮濕細粒物料的微觀粘附機理及其對篩分過程的影響，德國學者 Norgate和Weller ( 1993 ) 在研究潮濕細粒物料篩分過程中，提出粘著細粒物料篩分模型，利用模型參數(shù)和給礦水分含量之間的關系，成功預測了給礦水分變化對產(chǎn)品質量和鐵礦石干法篩分設備的影響。德國學者Hollinder 和Hoberg (1994)從物料表面物理、化學特性的角度詳細研究了潮濕細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粒物料之間 互相粘附粘結力的幾種方法。我國選煤工作者從大量的潮濕細粒物料干法篩分實踐中總結出潮濕細粒煤炭低頻大振幅干法篩分的經(jīng)驗方法(郝鳳印等， 1993)，其理論問題趙躍民、劉初升進行了進一步深入研究。
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