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山东滕州鑫福民选煤机械制造有限公司

一、煤与煤的形成

v煤：无机矿物和有机显微组分的集合体。它是由植物埋藏在地下，经过漫长的地质年代和地壳运动，在隔绝空气的情况下，在一定温度、压力和细菌作用下逐步演变而成的。

v从成煤过程来看，基本分为两个过程：一是煤炭泥化阶段（植物遗骸在厌氧细菌作用下发生生物化学变化，形成泥炭），二是煤化阶段（泥炭在其他物理化学作用下，相对增加碳含量，形成褐煤—烟煤—无烟煤）。因此，煤的形成过程可分泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤四个阶段。

v由于煤在形成过程中，不可避免混杂各种矿物杂质。这些杂质的存在，导致煤炭中不同物料的密度差异。

二、选煤方法

v选煤：根据用户要求和煤炭与其他矿物质在物理性质、物理-化学性质的不同，用机械方法除去其中的杂质，分成不同质量、规格的产品的过程。

v选煤的方法有很多，常见的应用普遍的为重力选煤。

v重力选煤方法分为跳汰选、重介选、摇床选、溜槽选、旋流器选等，主要依据是煤和矸石的密度差别。

v从目前的选煤方法来看，主要有跳汰选煤、重介选煤和浮游选煤三种选煤方式。

v从理论上来讲，跳汰选煤和重介选煤都是按物料密度的不同进行分级分选的。不同的是，跳汰选煤的介质是水，重介选煤用的介质是磁铁矿粉悬浮液。

三、跳汰选煤基本原理

v跳汰选煤，可以直观理解为煤炭在垂直升降的变速水流中按矿粒的密度进行分层的过程。

v其基本原理是：在水介质流中，密度大粒度大的物料下降速度快，位于下层，粒度小密度稍大和粒度大密度较低的物料下降速度次之，处在中间，而粒度小密度低的物料下降速度慢，位于上层。

v跳汰选煤是在垂直脉动的水流和平向水流综合作用下共同完成的。

v垂直水流的脉动是通过风的作用形成的，整个过程循环往复。每个水流脉动周期可分为四个阶段：即上升前半期、上升后半期，下降前半期、下降后半期。

v不同的阶段，水流速度和物料状态均存在差异：

v1、上升前半期，水流加速上升，速度由零升至大。开始时，只有部分细粒低密度物料穿过物料间隙，悬浮在物料上层，成松散状态。

随着水流速度增大，物料层逐渐抬起，悬浮的物料颗粒粒度逐渐增大，当速度达到大值时，整个床层松散，底部高密度大颗粒物料出现微动。

这一期间，水流上升速度大于物料运动速度，受物料粒度和形状的影响，易出现密度大粒度小的物料与粒度大密度小的物料混在一起的现象。因此，这一阶段，床层基本处在密实状态，物料不易按密度分层。

v2、上升后半期，水流仍向上运动但速度相对减缓，速度由大到零。同样，物料的运动速度也逐渐减缓，但由于惯性作用，物料减缓速度要比水流减缓的速度慢，二者的速度差减小，颗粒的粒度和形状对物料分层的影响相对降低。这一期间，不同密度的物料颗粒都达到自己的高点并呈现短暂的静态平衡。此时，床层物料松散。之后，各自按照沉降速度向下运动。由于自身密度、粒度和水的浮力影响，正常情况下，物料终竖向分布呈下列状态：下层为粗粒高密度物料，中间部分为细粒高密度和粗粒低密度物料，上层为细粒低密度物料。

v3、下降前半期，水流运动方向转为向下，速度逐渐增大。纵向水位的降低，导致物料床层逐渐紧密。在水流和密度作用下，物料颗粒的运动速度逐渐增大，相对速度减小。此时，有利于物料按密度进行分层。

期间，细粒高密度物料在水流吸啜作用下，透过逐渐紧密的床层快速向下移动，达到较低位置。

v4、下降后半期，水流仍向下运动但速度相对减缓，速度由大到零。在下降水流的作用下，物料床层更加密实。其中细粒或细粒高密度物料在水流吸啜作用下，穿过大颗粒物料间隙继续下降，达到床层底部。

水流脉动作用的结果是：密度高、粒度大物料处在下部，密度低、粒度小的物料处在上部，处在中间的部分则为粒度大密度低和粒度小密度高的物料。

v综合上述四个阶段，2、3阶段的物料相对松散，对床层分层有利。为有效促进物料分层，在一定程度上可适当延长这这两个阶段的时间。

v但在第3阶段由于水流的吸啜作用，有可能造成低密度细颗粒的物料被吸到底部造成损失。因此，此间下降水流强度要适度控制，不宜过大，抽吸时间不宜过长。

v跳汰选煤是在物料在经过垂直水流若干次的上、下脉动作用后，逐渐分离分层：密度小的部分逐渐浮到上层，而密度大的物料则下沉到底层。同时，由于密度大小差异，物料在横向水流中的运动速度不同，密度小的运动快，随冲水进入下一环节，成为精煤，而密度大的运动相对较慢，后面经排料机构排出，成为中煤产品或矸石物料。

四、影响选煤效果的主要因素

v从时间生产情况来看，影响跳汰选煤效果的主要因素有以下几点：

v原料煤特性（粒度组成、密度组成）、跳汰机结构、跳汰机工作制度。

v通常情况下，生产条件条件和原煤性质基本上相对稳定。同样，在一定时间段内，作为选煤生产的主要设备跳汰机结构是没有变化，因此，工作制度成为影响选煤效果的主要因素。

v跳汰机工作制度包括：跳汰机给料、风水量、跳汰振幅与频率、床层状态、物料排放等。

v1、跳汰机给料：原则上要求给料均衡，质量稳定。原料煤在跳汰机筛板上横向（宽度方向）分布要均匀，不堆积、不打团。粒度大时，原则上可加大给料量。

v如果物料分布不均衡，易造成床层截面单元垂直受力分布不均匀，水流会在床层厚度相对较薄的位置先行突破，造成床层紊乱，影响床层的整体抬起、松散和分层。

v2、床层状态：床层在同一段室内分布相对平稳，厚度要根据煤质状况合理设定。过厚，床层松散时间相对延长，松散度降低，分层时间慢或者不易分层，易造成物料混杂，出现污染；过薄，会出现物料混乱，床层翻花。通常情况下，当入料粒度为50~0mm时，床层厚度为400~500mm。

v3、风量水量：风量水量对床层抬起、控制振幅和物料松散有一定作用。

风的作用是将筛下水顶起，使物料在垂直水流中松散分层。加大风量，有利于提高振幅和床层物料松散，但水流抽吸作用也会随之提高，物料过度透筛几率增加，同时有可能造成床层紊乱。

顶水的作用一是为物料松散分层提供空间，二是起到物料运输作用。加大顶水水量，也能提高振幅和床层物料松散，提高物料水平运动速度，物料松散分层时间短，导致产品污染。同时吸啜作用下降，细粒物料透筛几率降低。

冲水作用主要是物料润湿。加大冲水量，物料水平移动速度加快快。

在实际生产过程中，大多采用大风小水的操作方式，目的就是在确保床层松散度的基础上，加大物料松散分层和细粒物料透筛几率，特别是细粒物料较多的情况下。

v4、跳汰频率与振幅：

频率决定物料松散时间的长短。实际操作过程中，物料粒度大时，频率易小，目的是给物料充足的松散分层时间。相反，物料粒度小时，频率易偏高，目的克服物料沉降速度慢不利有效分层的缺陷，提高分选效果。

振幅决定床层抬升高度。一般情况下，物料粒度大时，床层相对较厚，需要充足的松散空间和时间，此时振幅易大。但过大，易造成床层混乱，同时下降水流吸啜力加大，细粒低密度物料易损失。

在同一段内，一般情况下，沿煤流方向振幅通常由大到小。目的在保证已分层物料维持现状的前提下继续松散分层，避免物料因振幅偏引发床层混乱。

v5、排料：保证物料及时适量排放，为下一段松散分层提供条件或避免高密度物料进入下一产品中。但应杜 过度排量，减少轻产品损失。

（编辑：吴莹）