潮湿细粒煤炭的筛分理论回顾

   随着我国国民经济的迅速发展，对选煤技术的要求发生了根本性变化，以原煤为原料获取(二次)能源的要求在不断地增长。而我国大部分矿区的动力煤具有水分高、粉煤量大、粒度越小灰分越低的特点，适宜于筛选和洗选联合工艺，即筛出的低灰分细粒煤直接供应电厂等用户，粗粒煤采用洗选加工，以提高生产率， 降低选煤成本。但是在煤炭开采过程中，由于煤层渗水、井下防尘喷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，而潮湿细粒煤炭在外在水分和粘土成分作用下，互相粘结成团或附着在筛面上，导致筛分效率低下，筛分过程恶化。当外在水分达 7%—14 % 时进行 6m m 或3mm 筛分时，一般振动筛已很难完成这种筛分任务。为解决潮湿细粒煤炭的干法深度筛分，国内外对潮湿细粒物料的干法筛分理论进行了深入而广泛的研究。

   在潮湿细粒煤炭筛分难易程度的评价方面，英国制定了潮湿细粒原煤干法筛分困难程度的评价方法(石德明， 1986)，即其困难程度用可处理性指数来衡量。他们把12 kg , 25— Omm 原煤从振动圆锥卸出的时间(单位为s)定为可处理性指数，时间越长，可处理性指数就越大，干法筛分的困难程度也就越大。当指数超过5s 时，用普通振动筛进行筛分已经很困难。并指出可处理性指数与煤炭粒度组成、 水分含量(特别是表面水分含量)、泥质页岩含量、泥化特性曲线有关。

在颗粒透筛理论研究上，早在本世纪40年代， Gaudin 在其《选矿原理》 一书中 就提出了 单 颗粒透 筛概率 理论，同期Targgart也在其《 选矿手册》 一书中提出了单颗粒的概率筛理论。随着振动筛的出现， 为了描述颗粒运动规律， 于 50 年代 Klockhaus 提出物料平均运动速度公式，并经 Kluge 发展，提出了抛射强度Kv = 3.3上限值理论。60年代，瑞典学者Mogensen 在详细研究了单颗粒透筛概率理论基础上提出了概率筛分原理，为以后研制概率筛奠定了理论基础(张恩广， 1990). 70年代，法国学者布尔斯特莱因提出了等厚筛分原理，为后来等厚筛的研制提供了理论基础(张恩广， 1990)。 它是通过调整筛面各段的抛射加速度或筛面倾角，使得物料在入料端有较大的抛射强度和运动速度，促使物料快速分层，而在排料端抛射加速度减小，排料速度减慢，这样就增加了细颗粒物料的透筛机会，通过这样处理使物料在沿整个筛面长度方向 上， 基本保持厚度一致或递减，即等厚。80年代，赵跃民、陈清如突破中外学者提出的单颗粒透筛概率理论， 提出了粒群沿筛面长度方向上的透筛概率分布模型，并发现了潮湿细粒原煤干法筛分时，由于颗粒向的粘附力作用引起筛分分配曲线在细粒区间上出现反常的上翘现象。进入90年代， Beenken 把物料筛分过程划分为单颗粒、 薄料层和厚料层三个区域，提出了各区域的动力学模型；V aisberg 等人(1990) 把振动筛面上物料分聚看成瞬间 “ 爆炸”过程，建立了 筛分概率模型， 1994 年 Brereton 等( 1994) ①)提出筛分机工艺参数对筛分效果的影响，并提出了评价准则。

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

德国海茵·勒曼公司自60年代以来经过几十年的探索，提出了潮湿细粒煤炭弛张筛分原理 ，它是利用筛面交替地实行张紧和松弛，使筛面弯曲 产生很大的加速度且引起筛孔变形，物料被垂直抛起呈跳跃式前进，从而使潮湿细粒物料得以良好的松散和分层，使得干法深度筛分得以 顺利进行(石德明， 1986；施密特， 1980 ； Walenzik ， 1985)。

进入90年代，国内、外学者开始探索潮湿细粒物料的微观粘附机理及其对筛分过程的影响，德国学者 Norgate和Weller ( 1993 ) 在研究潮湿细粒物料筛分过程中，提出粘着细粒物料筛分模型，利用模型参数和给矿水分含量之间的关系，成功预测了给矿水分变化对产品质量和铁矿石干法筛分设备的影响。德国学者Hollinder 和Hoberg (1994)从物料表面物理、化学特性的角度详细研究了潮湿细粒物料在表面水分作用下互相粘附的粘附模型，并提出了减小潮湿细粒物料之间 互相粘附粘结力的几种方法。我国选煤工作者从大量的潮湿细粒物料干法筛分实践中总结出潮湿细粒煤炭低频大振幅干法筛分的经验方法(郝凤印等， 1993)，其理论问题赵跃民、刘初升进行了进一步深入研究。

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