CN112517397B - 一种分选方法及分选装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于矿物加工技术领域，公开了一种分选方法及分选装置，包括：布料装置将待分选物料按预设厚度送至分选床；振动装置使分选床按夹角σ和振幅振动，振动方向与分选床的床面逆时针呈夹角σ，风室向分选床提供风量大小按预设周期周期性变化的风，预设周期与预设厚度成比例，风的最小风量不为零，在风和振动装置振动的耦合作用下，待分选物料的下层物料发生膨胀并产生缝隙；风使下层物料中的轻质颗粒向上运动，风的曳力使上层物料形成气固流化态，上层物料中的重质物料按密度沉降分层，待分选物料在厚度方向上按密度分成轻质物料层和重质物料层；轻质物料层从轻质物料出口排出，重质物料层从重质物料出口排出，物料的分选效果好。

Description

一种分选方法及分选装置

技术领域

本发明涉及矿物加工技术领域，尤其涉及一种分选方法及分选装置。

背景技术

目前选煤工艺普遍采用湿法分选，但湿法分选工艺复杂，分选过程中需要水，且水处理成本较高，在高寒地区，采用湿法分选的产品煤易结冻，运输困难。此外，煤在湿法分选时还会产生泥化。

近年来，干法选煤的工艺应用越来越广泛，干法分选通常以风选设备为主，具体地，分选床的底部通入风，使床面上的物料在风场中按密度分层，但是仅靠风力作用，分选物料层容易形成死床层，无法形成流化态，导致物料的分选效果差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分选方法及分选装置，能够使待分选物料形成流化态床层，物料的分选效果好。

为达此目的，一方面，本发明提供了一种分选方法：采用分选装置执行，所述分选装置包括：布料装置、风室、分选床、振动装置及出料口，所述出料口包括重质物料出口和轻质物料出口；

所述分选方法包括如下步骤：

S1：通过所述布料装置将待分选物料按预设厚度送至所述分选床；

S2：通过所述振动装置使所述分选床按预设夹角σ和预设振幅振动，所述分选床的振动方向与所述分选床的床面逆时针呈所述预设夹角σ，通过所述风室向所述分选床提供风量大小按预设周期周期性变化的风，所述风的最小风量不为零，在所述风和所述振动装置振动的耦合作用下，以使所述待分选物料的下层物料发生膨胀，并产生缝隙；

所述风经过所述下层物料膨胀后的缝隙，能够使所述下层物料中的轻质颗粒在风力作用下穿过重质颗粒的间隙向上运动，同时上层物料在所述风的曳力作用下形成气固流化态，所述上层物料中的重质物料在所述气固流化态中按密度沉降分层，最终所述待分选物料在厚度方向上按密度分成轻质物料层和重质物料层；

所述风的预设周期与所述预设厚度成比例；

S3：所述轻质物料层从所述轻质物料出口排出，所述重质物料层从所述重质物料出口排出。

作为优选，所述风的预设周期为T通过以下公式获得：

，其中，H为所述 预设厚度，K为床层的松散系数，

为重力弱化系数，g为重力加速度。

作为优选，所述下层物料的厚度h通过以下公式获得：h=kD′+D_max，k表示所述下层物料的厚度和修正抛掷指数D′的比例系数，取值为1.3～2.7，D_max表示所述待分选物料粒径上限，所述修正抛掷指数D′大于1；

所述修正抛掷指数D′通过以下公式获得：

，其中，ω表示所述振动装置 的角频率，λ表示所述振动装置的振幅，α表示床面的倾角，

为重力弱化系数，g为重力加速 度。

作为优选，所述预设厚度大于所述待分选物料粒径下限的20倍，且小于所述待分选物料粒径上限的7倍。

作为优选，所述待分选物料的粒径上限与下限的比例不超过5。

另一方面，本发明提供了一种分选装置，包括：

布料装置；

风室，顶部开口，所述风室能够提供风量大小周期性变化的风，且所述风的最小风量不为零；

分选床，设于所述风室的顶部开口处，所述风室内的所述风能吹至所述分选床的床面；

入料口，设于所述分选床的一侧，与所述布料装置连通；

出料口，设于所述分选床的另一侧，所述出料口包括重质物料出口和轻质物料出口；

振动装置，所述振动装置设于所述分选床上，所述振动装置的振动方向与所述床面逆时针呈夹角σ，所述夹角σ的取值为25°-55°。

作为优选，所述风室设有入风口，所述入风口设有旋转风板，所述旋转风板设有通风口，所述旋转风板周期性地转动。

作为优选，所述床面与水平面之间呈夹角α，以使所述床面的入料端高于出料端，所述夹角α的取值为0°～22°。

作为优选，还包括分隔板，所述分隔板设于所述重质物料出口和所述轻质物料出口之间。

作为优选，还包括除尘风室，所述除尘风室设于所述分选床的上方，所述除尘风室的顶部设有除尘口。

本发明的有益效果：本发明提供的分选方法及分选装置，通过风室提供风量大小周期性变化的风，且风的最小风量不为零，通过振动装置提供一定角度和振幅的振动，床层在风和振动装置振动的耦合作用下，进行周期性的膨胀收缩运动，促进待分选物料按密度分层，分选床上待分选物料的下层物料中的轻质物料向上运动，分选床上待分选物料的上层物料中的重质物料向下运动，按密度分成轻质物料层和重质物料层，能够使物料充分地按密度分层，物料的分选效果好。此外，由于风的最小风量不为零，分选床上的待分选物料一直能够形成有效的流化床层，进而保证了待分选物料一直处于流化状态，提升分选效果。

附图说明

图1是本发明分选装置的示意图。

图中：1、风室；11、入风口；12、旋转封板；121、通风口；2、分选床；21、床面；211、均风孔；3、入料口；4、出料口；41、重质物料出口；42、轻质物料出口；43、分隔板；5、除尘风室；51、除尘口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供的分选方法及分选装置，用于物料分选，尤其是煤的轻重分选，该分选方法及分选装置能够使待分选物料形成流化态床层，物料的分选效果好。下面以具体的实施例阐述本发明上述的分选方法及分选装置。

如图1所示，本实施例提供的分选装置包括布料装置、风室1、分选床2、入料口3、出料口4及振动装置。其中，布料装置用于将待分选物料按预设厚度输送至分选床2；风室1用于给分选床2提供风，风的风量大小周期性变化，且风的最小风量不为零，风室1的顶部开口；分选床2设于风室1的顶部开口处，用于待分选物料形成床层，实现待分选物料按密度分层；入料口3设于分选床2的一侧，与布料装置连通，用于待分选物料的添加；出料口4设于分选床2的另一侧，出料口4包括重质物料出口41和轻质物料出口42，用于将按密度分层后的重质物料层和轻质物料层从相应的出料口4排出；振动装置设于分选床2上，振动装置的振动方向与分选床2的床面21逆时针呈夹角σ，用于床面21沿排料的方向向上振动，促进待分选物料按密度分层。

该分选装置工作时，布料装置将待分选物料按预设厚度从入料口3送至分选床2的床面21上，风室1内的风吹至分选床2的床面21，振动装置使分选床2振动，床面21上的待分选物料在风和振动的耦合作用下，待分选物料的下层物料中的轻质物料向上运动，待分选物料的上层物料中的重质物料向下运动，按密度分成轻质物料层和重质物料层，然后重质物料层从重质物料出口41排出，轻质物料层从轻质物料出口42排出，完成物料的分选。

本实施例中，如图1所示，风室1设有入风口11，入风口11设有旋转风板12，旋转风板12设有通风口121，旋转风板12周期性地转动。通过设置有通风口121的旋转风板12，可以为分选床2提供风量大小周期性变化的风，且风的最小风量不为零。具体地，如图1所示，当旋转风板12的板面旋转至与入风口11的轴线平行时，供给分选床2的风量最大，当旋转风板12的板面旋转至与入风口11的轴线垂直时，供给分选床2的风量最小，最小的风量和旋转风板12的通风孔的当量面积有关，本实施例中，最小的风量也能使床面21上的待分选物料形成有效的流化床层，进而保证待分选物料一直处于流化的状态，提升分选效果。

本实施例中，风量大小周期交替的风能够使待分选物料形成的床层在交变的风场中进行周期性的膨胀收缩运动，有利于待分选物料按密度分层。具体地，当风场中的风量从低风量往高风量转换的周期内，床层发生膨胀，物质颗粒间的间隙大于物质颗粒的直径时，轻质物料在风力的作用下穿透物质颗粒间隙往床层顶部运动；当风场中的风量从高风量往低风量转换的周期内，床层发生收缩，此时，风力先下降到无法托住重质物料，重质物料穿越物料颗粒的间隙先下沉。所以风量大小周期交替的风促进了物料按密度分层，提高了物料的分选效果。

作为优选地技术方案，旋转风板12的旋转周期T（也就是风的变化周期T）为物料床 层膨胀到最高点后跌落时间的两倍，这是由于旋转风板12旋转180°就能够实现风量从大- 小-大的变化，能够保证物料床层从最高点跌落至最低点时，旋转风板12旋转至风量最大的 位置。具体地，旋转周期

，其中，H为床层的预设厚度，K为床层的松散系数，

为重力弱化系数，g为重力加速度，床层的预设厚度H可以根据实际的分选情况取值，床层的 松散系数K可以取值为1.2-1.5，重力弱化系数

可以取值为0.1-0.9，重力加速度可以取值 为9.8m/s²。

本实施例中，如图1所示，床面21与水平面之间呈夹角α，以使床面21的入料端高于出料端，便于物料尤其是重质物料层从出料口4排出。优选地，床面21设有均风孔211，能够使来自风室1的风均匀的从整个床面21吹出，避免出现死角或者局部的风量过大导致的物料分选效果不均。

优选地，如图1所示，本实施例的分选装置还包括分隔板43，分隔板43设于重质物料出口41和轻质物料出口42之间，有利于重质物料层和轻质物料层的分离。

作为优选地技术方案，如图1所示，本实施例的分选装置还包括除尘风室5，除尘风室5设于分选床2的上方，除尘风室5的顶部设有除尘口51，物料在交变风场作用下形成床层的过程中，夹杂在物料中的杂尘被风吹至除尘口51排出，能够避免杂尘直接被吹至空气中造成环境污染。

本实施例中，在交变风场的作用下，待分选物料按密度进行分层的同时，振动装置 使下层物料发生抛射运动，极大的活化了床层，加速下层物料中的轻质物料的上浮。在分选 过程中，振动装置对待分选物料产生的抛射力和交变风场使轻质物料悬浮，然后配合床面 21的倾角（即床面21与水平面之间呈夹角α），可以实现待分选物料在不同的床层高度上以 不同的速度运行，有利于提升物料分选的效果。具体地，待分选物料运动速度

，其中，ω为振动装置的角频率，λ为振动装置的振幅。

本实施例中，下层物料的厚度h通过以下公式获得：h=kD′+D_max，k表示下层物料的 厚度和修正抛掷指数D′的比例系数，取值为1.3～2.7，D_max表示待分选物料粒径上限。为了 使下层物料膨胀，即处于抛射状态，修正抛掷指数D′大于1，具体地，修正抛掷指数

。

示例性地，夹角α的取值范围可以为0°～22°，夹角σ的取值可以为25°-55°，振幅λ的取值可以为2-6mm，频率ω的取值可以为4-16Hz，通过上述的取值，使待分选物料有0.1-0.6m/s的运动速度，且修正抛掷指数D′大于1，能够达到较好的物料分选效果。

本实施例提供的分选方法，采用上述的分选装置执行，具体包括如下步骤：

S1：通过布料装置将待分选物料按预设厚度送至分选床2。

本步骤中，布料装置将待分选物料按预设厚度从入料口3送至分选床2的床面21上。进一步地，待分选物料的粒径上限与下限的比例不超过5，当粒径上限与下限的比例超过5时，若吹向分选床2的风量过大，则粒径较小的待分选物料无法形成流化床层，若吹向分选床2的风量过小，则粒径较大的待分选物料无法形成流化床层，因此，待分选物料的粒径上限与下限的比例不超过5可以使风量的大小更容易控制，使得待分选物料形成流化床层，提升物料的分选效果。示例性地，本实施例的方法适应的粒径范围可以为10-50mm，还可以为6-25mm。更进一步地，为了待分选物料更好地形成流化床层，提升分选效果，待分选物料的预设厚度大于待分选物料粒径下限的20倍，且小于待分选物料粒径上限的7倍。

S2：通过振动装置使分选床2按预设夹角σ和预设振幅振动，分选床2的振动方向与分选床2的床面21逆时针呈预设夹角σ，通过风室1向分选床2提供风量大小按预设周期周期性变化的风，风的最小风量不为零，在风和振动装置振动的耦合作用下，以使待分选物料的下层物料发生膨胀，并产生缝隙。

风经过下层物料膨胀后的缝隙，能够使下层物料中的轻质颗粒在风力作用下穿过重质颗粒的间隙向上运动，同时上层物料在风的曳力作用下形成气固流化态，上层物料中的重质物料在气固流化态中按密度沉降分层，最终待分选物料在厚度方向上按密度分成轻质物料层和重质物料层。

风的预设周期与预设厚度成比例，具体地，风的预设周期T通过以下公式获得：

。

本步骤中，风的风速小于等于所述上层物料流化的最大风速，能够避免风速过大，上层物料无法形成有效的流化床层。进一步地，可以根据待分选物料平均密度值来设定风的表观风速，具体地，当待分选物料的分选密度值为1.5g/cm³-1.8g/cm³时，表观风速为1.7-2.6m/s，当待分选物料的分选密度值为1.8g/cm³-2.1g/cm³时，表观风速为2.6-3.9m/s。可以理解的是，本步骤中的上层物料厚度为待分选物料厚度减去下层物料厚度。

S3：轻质物料层从轻质物料出口42排出，重质物料层从重质物料出口41排出。

本实施例中，通过以下各参数来进一步阐述本申请的上述分选方法。

示例性地，待分选物料为煤矸混合物，其中矸石占比20%，当待分选物料粒径为10- 50mm时，通过布料装置控制入料的预设厚度为300±10mm，松散系数K取1.5，重力弱化系数

取0.3，风的预设周期T经过公式计算为0.63s，夹角α的取值为0°，夹角σ的取值为45°，振 幅λ的取值为3mm，频率ω的取值为10Hz，待分选物料运动速度V经过公式计算为126.56mm/ s，待分选物料的修正抛掷指数D′经过公式计算为2.83，k取值为2.7，D_max为待分选物料的粒 径上限，待分选物料的死床层厚度通常为待分选物料的粒径上限，也就是无法被风吹起的 床层，下层物料厚度h为经过振动后，待分选物料的死床层向上膨胀后的总厚度。通过设置 上述参数，经过分选装置的分选，轻质物料出口42排出的煤中带矸率小于3%，重质物料出口 41排出的矸中带煤率小于3%

示例性地，待分选物料为煤矸混合物，其中矸石占比30%，当待分选物料粒径为6- 25mm时，通过布料装置控制入料的预设厚度为150±6mm，松散系数K取1.2，重力弱化系数

取0.3，风的预设周期T经过公式计算为0.28s，夹角α的取值为0°，夹角σ的取值为55°，振幅λ 的取值为4mm，频率ω的取值为8Hz，待分选物料运动速度V经过公式计算为109.51mm/s，待 分选物料的修正抛掷指数D′经过公式计算为2.8，k取值为1.3，D_max为待分选物料的粒径上 限，待分选物料的死床层厚度通常为待分选物料的粒径上限，也就是无法被风吹起的床层， 下层物料厚度h为经过振动后，待分选物料的死床层向上膨胀后的总厚度。通过设置上述参 数，经过分选装置的分选，轻质物料出口42排出的煤中带矸率小于5%，重质物料出口41排出 的矸中带煤率小于3%。

通过上述实施方式可以看出，本实施例提供的分选方法及分选装置，通过风室1提供风量大小周期性变化的风，且风的最小风量不为零，通过振动装置提供一定角度和振幅的振动，床层在风和振动装置振动的耦合作用下，进行周期性的膨胀收缩运动，促进待分选物料按密度分层，分选床2上待分选物料的下层物料中的轻质物料向上运动，分选床2上待分选物料的上层物料中的重质物料向下运动，按密度分成轻质物料层和重质物料层，能够使物料充分地按密度分层，物料的分选效果好。此外，由于风的最小风量不为零，分选床2上的待分选物料一直能够形成有效的流化床层，进而保证了待分选物料一直处于流化状态，提升分选效果。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分选方法，其特征在于，采用分选装置执行，所述分选装置包括：布料装置、风室（1）、分选床（2）、振动装置及出料口（4），所述出料口（4）包括重质物料出口（41）和轻质物料出口（42）；

所述分选方法包括如下步骤：

S1：通过所述布料装置将待分选物料按预设厚度送至所述分选床（2）；

S2：通过所述振动装置使所述分选床（2）按预设夹角σ和预设振幅振动，所述分选床（2）的振动方向与所述分选床（2）的床面（21）逆时针呈所述预设夹角σ，通过所述风室（1）向所述分选床（2）提供风量大小按预设周期周期性变化的风，所述风的最小风量不为零，在所述风和所述振动装置振动的耦合作用下，以使所述待分选物料的下层物料发生膨胀，并产生缝隙；

所述风经过所述下层物料膨胀后的缝隙，能够使所述下层物料中的轻质颗粒在风力作用下穿过重质颗粒的间隙向上运动，同时上层物料在所述风的曳力作用下形成气固流化态，所述上层物料中的重质物料在所述气固流化态中按密度沉降分层，最终所述待分选物料在厚度方向上按密度分成轻质物料层和重质物料层；

所述风的预设周期与所述预设厚度成比例；

S3：所述轻质物料层从所述轻质物料出口（42）排出，所述重质物料层从所述重质物料出口（41）排出。

2.根据权利要求1所述的一种分选方法，其特征在于，所述风的预设周期为T通过以下 公式获得：

，其中，H为所述预设厚度，K为床层的松散系数，

为重力弱化系 数，g为重力加速度。

3.根据权利要求1所述的一种分选方法，其特征在于，所述下层物料的厚度h通过以下公式获得：h=kD′+D_max，k表示所述下层物料的厚度和修正抛掷指数D′的比例系数，取值为1.3～2.7，D_max表示所述待分选物料粒径上限，所述修正抛掷指数D′大于1；

所述修正抛掷指数D′通过以下公式获得：

，其中，ω表示所述振动装置的角 频率，λ表示所述振动装置的振幅，α表示床面的倾角，

为重力弱化系数，g为重力加速度。

4.根据权利要求1所述的一种分选方法，其特征在于，所述预设厚度大于所述待分选物料粒径下限的20倍，且小于所述待分选物料粒径上限的7倍。

5.根据权利要求1所述的一种分选方法，其特征在于，所述待分选物料的粒径上限与下限的比例不超过5。

6.一种分选装置，其特征在于，包括：

布料装置；

风室（1），顶部开口，所述风室（1）能够提供风量大小周期性变化的风，且所述风的最小风量不为零；

分选床（2），设于所述风室（1）的顶部开口处，所述风室（1）内的所述风能吹至所述分选床（2）的床面（21）；

入料口（3），设于所述分选床（2）的一侧，与所述布料装置连通；

出料口（4），设于所述分选床（2）的另一侧，所述出料口（4）包括重质物料出口（41）和轻质物料出口（42）；

振动装置，所述振动装置设于所述分选床（2）上，所述振动装置的振动方向与所述床面（21）逆时针呈夹角σ，所述夹角σ的取值为25°-55°。

7.根据权利要求6所述的分选装置，其特征在于，所述风室（1）设有入风口（11），所述入风口（11）设有旋转风板（12），所述旋转风板（12）设有通风口（121），所述旋转风板（12）周期性地转动。

8.根据权利要求6所述的分选装置，其特征在于，所述床面（21）与水平面之间呈夹角α，以使所述床面（21）的入料端高于出料端，所述夹角α的取值为0°～22°。

9.根据权利要求6所述的分选装置，其特征在于，还包括分隔板（43），所述分隔板（43）设于所述重质物料出口（41）和所述轻质物料出口（42）之间。

10.根据权利要求6所述的分选装置，其特征在于，还包括除尘风室（5），所述除尘风室（5）设于所述分选床（2）的上方，所述除尘风室（5）的顶部设有除尘口（51）。

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