大同煤的摩擦电选试验研究.pdf

第3 2 卷第6 期 2 0 0 3 年1 1 月 中国矿业大学学报 J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g T e c h n o l o g y V o L3 2N o ．6 N o v ．2 0 0 3 文章编号10 0 01 9 6 4 2 0 0 3 0 60 6 2 00 4 大同煤的摩擦电选试验研究 章新喜，高孟华，段超红，杨玉芬， 王东兴，蒋善勇，张军华，孙乾 中I N 矿业大学化工学院，江苏徐州2 2 1 0 0 8 摘要应用摩擦电选技术对大同煤进行了分选试验研究．研究结果表明分离室中电场强度及电 场均匀性、载体气流速度、分离室中负压度等因素对摩擦电选过程产生显著影响，原煤可选性对 摩擦电选过程产生决定性影响．选前对煤样进行超声波预处理和微波预处理后其分选效果下降， 这对摩擦电选技术研究具有一定的参考价值． 关键词摩擦电选；微粉煤；试验研究；微波预处理；超声波预处理 中图分类号T D9 2 4 ．5文献标识码A 随着人们对煤烟型污染的重视以及对煤基材 料要求的日益增长，煤的洁净化利用已成为人们的 共识．为了达到洁净化利用的目的，应该对原煤进 行深度脱硫降灰，其前提是在可能的条件下，将煤 磨细以使矿物质充分解离再与煤相互分离开来o ] ． 对微粉煤的分选应深人研究污染小、成本低、投资 省的技术，摩擦电选就是这样一种有效的微粉煤干 法分选技术．本实验目的在于研究分离室中电场强 度及电场均匀性、载体气流速度、分离室中负压度、 原煤可选性等因素如何对摩擦电选过程产生影响， 以及通过选前对煤样进行超声波预处理和微波预 处理对分选效果的影响． 1 试验 1 ．1 试验设备 图1 为分选试验系统的主要组成部分．煤样由 气体携带送入到摩擦器中，煤与矿物质颗粒在摩擦 器中由于碰撞摩擦，从而分别带上正负电荷，带电 荷颗粒群被喷人到静电分离室，煤与矿物质颗粒由 于受到相反方向的电场力作用，向相反方向运动， 进而被有效地分离开，形成精煤与尾煤流． 试验过程中所用超声波预处理设备为昆山市 超声仪器有限公司生产的K Q 一5 0 B 型超声波清洗 器，所用微波预处理设备为格兰仕电器公司生产的 收藕日期 基金项目 作者简介 W D 8 0 0 型微波炉 气 图1 摩擦电选原理示意图 F i g ．1D i a g r a mo fp r i n c i p l eo ft r i b o e l e c t r o s t a t i c b e n e f l c i a t l o n 1 ．2 试验煤样 试验中所用煤样来自大同煤，煤样均被细磨至 小于7 5 ”m 以使矿物质与煤充分解离，并置于空 气中达到空气干燥状态．原煤中w 灰分 为 1 7 ．8 2 ％． 2 分选效果的影响因素“3 2 ．1 电压 表1 给出了极间电压对分选效果影响的试验 结果，可以明显看出1 该煤样对于摩擦电选过程 来讲属于极难选煤，精煤和尾煤的产率都很低； 2 0 0 3 0 5 2 0 国家高技术研究发展汁划 8 6 3 计划 项目 2 0 0 2 A A 5 2 9 1 2 0 ；国家重大基础研究发展规划 9 7 3 计划 项日 G 1 9 9 9 0 2 2 2 0 5 一 0 3 ． 章新喜 1 9 6 4 ，男．江苏省徐州市人，中国矿业大学教授，工学博士，从事高压静电进、摩擦电选理论及在煤炭、金属矿、非金 属矿，周体度弃物资源化利用等方面的研究． 万方数据 第6 期章新喜等大同煤的摩擦电选试验研究 2 随着电压升高分选效率反而下降；3 分离室极 板问电场均匀性对分选效果影响不大 见表1 中的 序号1 和6 ． 表1电压对分选效果的影响 T a b l e1I n f l u e n c eo fv o l t a g eo ns e p a r a t i o n 通过与以往的试验经验和结果比较可知，造成 精煤和尾煤的产率都很低的原因在于该煤样中净 煤和矿物成分的导电性都比较好．煤和矿物颗粒由 于具有良好的导电性，它们在摩擦带电过程中的荷 质比很小，在分选极板} 乏度一定时，因电场力作用 而吸附、收集到极板上的物料偏少，同时已吸附到 极板上的物料将很快泄漏掉所带电荷，并且感应 带上与电极板极性相同的电荷，从而被极板排斥脱 落下来，所以精煤和尾煤的产率都很低，电压越高， 这种现象越明显3 ‘“． 2 ．2 摩擦器中气体流量 在摩擦电选过程中，摩擦器中的气流速度是影 响分选效果最主要的因素．气体流量越大，携带颗 粒运动的管流速度越高。颗粒在摩擦器中摩擦碰撞 越激烈，摩擦带电效果越好，同时越容易克服分子 力引起颗粒间的团聚现象．表2 ，图2 为实验结果． 表2 气体流量对分选效果的影响 T a b l e2I n f l u e n c eo fa i rf l o wo ns e p a r a t i o n 15 掌 1 0 j 5 0 风量／ m 3 h ’ 图2 精煤产率、灰分与风量的关系 F i g2R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ey i e l do fc l e a nc o a l a s h ，a n dt h ev o l u m eo f a i r 可以看出，在开始阶段，随着气体流量的增加， 精煤产率增加迅速，精煤灰分随着风量增加而减 小，当风量增加到一定程度后，精煤产率变化趋势 变缓．尾煤的产率基本保持不变，但尾煤灰分随着 气体流量增加而增加．总的来说，摩擦器中气体流 量的增加，使得摩擦带电效应加强，因此使分选效 果改善． 2 ．3 分离室中气体负压度 从摩擦电选原理可知，分选室的负压度是影响 精尾煤产率的重要因素，因为负压过高会增加吸附 在极板上物料的脱落．表3 和图3 为实验结果．试 验供风量为4 8m 3 ／h ，电压为 2 0k V ． 表3 负压度对分选效果的影响 T a b l e3I n f l u e n c eo fn e g a t i v ep r e s s u r eo Rs e p a r a t i o n 4 0 3 0 要2 0 h m O 8 6 窖 4 ； 0 图3 精煤产率和灰份与负压度的关系 F i g ．3 R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ey i e l d 。fc l e a nc o a l a s h ，a n dp r c s s u r e 可以看出，对于本样品这种导电性较好的煤种 来说，较易于从极板上脱落，分离室中的负压度影 响是很明显的．微负压状态利于物料吸附在极板 上，精尾煤产量都较高． 2 ．4 超声波预处理 在本研究中对干粉进行超声及微波预处理以 考察其对摩擦电选过程的影响，表4 和图4 为超声 波预处理的实验结果． 表4 趄声波预处理对分选效果的影响 T a b l e4E f f e c to fu l t r a s o n i cp r e t r e a t m e n to i ls e p a r a t i o n 可以看出应用超声波对原料进行干态预处理， 对摩擦电选过程来说没有改善作用，相反地影响了 分选效果． 爨／ 弋了 ” ，o “ 万方数据 中国矿业大学学报第3 2 卷 帆矗 岽扯理来赴珲捕3n l l t 、攫3 m l n 斓处理状况 图4 精煤产率和灰分与超声波预处理状况的关系 F i g ．4R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ey i e l do fc i e a nc o a l ， a s h ，a n dt h et i m eo fp r et r e a t m e n tb yu l t r a s o n i cw a v e 2 ．5 微波预处理 为了详细研究微波预处理的作用效果．进行了 宴验及重复性实验．表5 ，图5 为实验结果．微波功 率大小分别用“微波小火”、“微波中火”等表示． 表5 微波预处理对分选效粜的影响 T a b l e5 T h ee f f e c to fm i c r o w a v ep r e t r e a t m e n to n s e p a r a t i o n ％ 一 诧雹 ≮ 岳 } 图5 精煤产率和灰分与预处理状况的关系 F i g ．5R e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ey i e l do fc l e a nc o a l ， a s h ，a n dt h et i m eo fp r e t r e a t m e n tb ym i c r o w a v e 表5 的实验顺序为真实顺序．也体现了实验者 对实验参数的选择搜寻意图，从实验结果可以看出 微波输出功率越大，处理时间越长，分选效果越差． 但从第一组实验和第二组实验来看，精煤产率是 提高了．其实这是在微波处理初级阶段，样品中内 水开始失去，样品导电性变差，使得吸附在极板上 的物料不易脱落，从而产率提高；而继续再用微波 处理或提高微波输出功率时，才真正地显示微波处 理的作用，这时分选效果随着预处理时间延长及功 率的提高而变差． 为了进一步验证上述分析的正确性，我们又用 了在干燥器中干燥的煤样进行对比预处理实验．实 验结果如表6 所示 均为二次试验平均结果 ．可以 看出在不存在内水的情况下，经微波预处理的作 用，分选效果变差． 表6 经干燥器干燥再微波预处理对分选效果的影响 T a b l e6E f f e c to fm i c r o w a v ep r e t r e a t m e n ta f t e r d r y i n gb ya na i r e r％ 3 结论 原煤中净煤和矿物成分的导电性越好，摩擦电 选的效果越差，分离室电压过高，会造成精煤、尾煤 产率下降；摩擦器中气流速度越高，颗粒摩擦带电 越充分，分选效果越好；分离室中负压度不宜太高， 以免降低精、尾煤产率，应用超声波和微波对原料 煤进行干态预处理，对摩擦电选过程来说没有改善 作用，相反地影响了分选效果． 参考文献 [ 1 ]章新喜，段超红，梁春成．低灰洁净煤的电选制备 口] ．中国矿业大学学报，2 0 0 1 ，3 0 6 5 7 05 7 2 ． [ 2 ] Z h a n g X X ，D u a nC H ，Y a n g YF ，e ta 1 ．T h ee f f e c t o fm i c r o w a v ea n du l t r a s o n i cp r et r e a t m e n ta n do t h e r f a c t o r so nt r i b o e l e c t r o s t a t i cs e p a r a t i o np r o c e s s [ A ] ． F i r s tI n t e r n a t i o n a lS y m p e s i u mo nD r yC o a IC l e a n i n g ， C l e a n i n gC o a lT e c h n o l o g y [ C ] ．X u z h o u C h i n a U n i v e r s i t yo fM i n i n ga n dT e c h n o l o g yP r e s s ，2 0 0 2 ． 2 6 3 2 6 7 ． [ 3 ] Z h a n g XX ，D u a nCH ，Q i a nJC ．S t u d yo np r o d u c i n g l o wa s hc o a lw i t ht n b o e l e c t r o s t a t i cs e p a r a t o rf A ] ．x ⅪI n t e r n a t i o n a lM i n e r a lP r o c e s s i n gC o n g r e s s [ J ． R o m e ，I t a l y E l s e v i e rS c i e n c cP u b l i s h e r s ，2 0 0 0 ．2 3 2 7 ． [ 4 ] D e n n i sF ，T e r r iN ，R o b e r tE ．T r i b o e l e c t r o s t a t i c h e n e f i e i a t i o no ff i n ec o a l [ A ] ．P a r e k hBK ，O r o p p oJ D ．P r o c e s s i n ga n dU t i l i z a t i o no fH ％h S u l f u rC o a l sV I t ] ．E l s e v i e rS c i e n c eP u b l i s h e r s ，19 9 3 V 0 1 ．B ．9 l 一 9 8 ． i 悖”H 9 7 5 享、v．x * o o 哥 况 杂导咣蛀善n掣七预 m娶七 鞋崩啭 万方数据 第6 期章新喜等大同煤的摩擦电选试验研究 E x p e r i m e n tS t u d yo fT r i b o e l e c t r o s t a t i cB e n e f i c i a t i o nf o rD a t o n gC o a l Z H A N GX i n x i ，G A OM e n g h u a ，D U A NC h a o h o n g ，Y A N GY u f e n ， W A N GD o n g x i n g ，Z H A N GJ u n h u a ，J I A N GS h a n y o n g ，S U NQ i a n S c h o o lo fC h e m i c a lE n g i n e e r i n ga n dT e c h n o l o g y ，C U M T ，X u z h o u ，J i a n g s u2 2 1 0 0 8 ，C h i n a A b s t r a c t A ne x p e r i m e n to It r i b o e l e c t r o s t a t l cb e n e f i c i a t i o no fD a t o n gc o a lw a sp e r f o r m e d ．A n dt h ei n f l u e n c e o fp r e t r e a t m e n tb ym i c r o w a v ea n du l t r a s o n i cw a v eo nt h et r i b o e k c t r o s t a t i cs e p a r a t i o np r o c e s sw a sd i s c u s s e d T h er e s u l ts h o w st h a t1 f a c t o r ss u c ha ss t r e n g t ha n du n i f o r m i t yo fe l e c t r i cf i e l d ，f l o wv e l o c i t yo fg a s ；d e g r e e o fn e g a t i v ep r e s s u r ei ns e p a r a t i o nc h a m b e rh a v ea no b v i o u si n f l u e n c eo nt r i b o e l e c t r o s t a t i cs e p a r a t i o n { 2 t h e w a s h a b i l i t yo fc o a ls a m p l eh a sad e t e r m i n e de f f e c to nt r i b o e l e c t r o s t a t i cp r o c e s s ；a n d3 t h eu l t r a s o n i cp r e t r e a t m e n tr e s u l t si nab a de f f e c to fs e p a r a t i o n ．H o w e v e r ，t h ed a t aa r es i g n i f i c a n tf o raf u r t h e rs t u d yo f t r i b o e l e c t r o s t a t i cs e p a r a t i o n ． K e yw o r d s t r i b o e l e c t r o s t a t i cs e p a r a t i o n ；f i n ec o a lie x p e r i m e n ts t u d y ；m i c r o w a v ep r e t r e a t m e n t ；u l t r a s o n i c p r e t r e a t m e n t 责任编辑李成俊 我校“十五”“2 1 1 工程”建设项目可行性研究报告 通过国家发改委专家论证 根据原国家计委、教育部、财政部文件 计社会[ 2 0 0 2 ] 1 5 0 5 号 对中国矿业大学“十五”“2 1 1 工程”重点 学科建设项目的批复意见和关于“十五”期间加强“2 1 1 工程”项目建设的若干意见 教重办[ 2 0 0 2 ] 第2 号 以及教育部关于作好“2 1 1 工程⋯‘十五”期间项目建设启动准备工作的通知等文件精神，在总结“九五” “2 1 1 工程”建设经验的基础上，中国矿业大学“十五”“2 1 1 工程”建设项目可行性研究报告、大型仪器设备 购置论证报告于2 0 0 2 年1 2 月正式提交教育部，由于受非典影响，原定于今年4 月2 1 日在北京航空航天 大学举行的“十五”2 1 1 工程”建设项目可行性研究报告答辩评估会被迫取消．受国家发改委委托，6 月份， 中国国际工程咨询公司社会事业项目部组织专家对我校可行性研究报告进行了审核，专家对学校提出的 关于大于2 0 万美元大型仪器设备购置、大于4 0 万元人民币设备购置、公共服务体系 包含图书馆文献资 源建设和计算机网络建设 、师资培训和投资评估等五大方面进行了严格的评审，我校可行性研究报告和 相关报表已顺利通过了专家组的审核，报国家发展和发展和改革委员会批复． 到本学期初，我校“十五⋯‘2 1 1 工程”建设已启动的项目有“采动岩体力学与工程应用”子项目 “复杂 工程系统基础理论与方法”重点学科建设项目 、“网络课件服务系统”和“双主机与中文文献资源镜像站点 建设”图书馆网络自动化建设项目 公共服务体系建设项目 ，其他7 个重点学科建设项目暑假期间也在进 一步积极组织专家论证，在本学期将全面启动建设． 学科建设动态 2 0 0 3 ．3 中国矿业大学学科建设办公室 万方数据