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1、粉煤选矿利用空气介质流化床 化学与材料工程，阿尔伯塔大学，加拿大埃德蒙顿使用清洁空气重介分流化床（ADMFB）分离的潜力进行了研究烟煤。操作参数的影响，如流化空气流速和分离效率的中等粒度的影响确定不同粒级煤。在6至1毫米大小的一小部分原煤良好的分离效率得以实现。分区曲线显示，当粒度在5.6-3.35mm煤炭分配率为0.03。对于粒度为1.00-0.42mm部分，分配率为0.10。为了实现很好的分离效果，不同大小的煤一小部分分离液需要允许足够高气流速度，创建一个流体介质的床，以避免精煤和高细流化过程中矿物质混合。关键词：精煤选矿;空气重介流化床;小组沥青科阿收到2005年1月8日，接受2006年
2、1月18日。从自然科学与工程研究理事会，加拿大（加拿大自然科学与工程）工作的财政支持，埃德蒙顿电力公司（EPCOR）和阿尔伯塔能源研究所（AERI）根据加拿大自然科学与工程/ EPCOR / AERI工业研究主席的程序是非常感谢。地址对应到Z许，阿尔伯达省，艾伯塔省埃德蒙顿，T6G 2GS，加拿大的大学。电子邮箱：zhenghe.xu ualberta.ca引言 煤炭是利用矿物能源的，能够最丰富的来源，在大多数国家在世界各地。加拿大是世界上10个最大的煤炭生产国之一，其余的国家是中国，美国，印度，俄罗斯联邦，德国，澳大利亚，南非，波兰和哈萨克斯坦。截至2004年1月，例如，在艾伯塔省探明的煤炭
3、储量估计为79亿吨，大约占70加拿大的煤炭总储量。目前，8个矿山（2烟煤和六个分烟煤）每年生产30至35万吨煤。大约80的煤生产的电力，作为全省发电燃料使用，并作为水泥和其他加工工业的重要动力来源。其余的大部分，包括冶金煤和热力煤，出口到包括日本，韩国，巴西和西欧的国际市场，尽管冶金和热力煤开采已通过简单的选煤厂升级流程，以满足客户的要求，对绝大多数煤开采，特别是撒哈拉烟煤，在粉碎和焚烧发电矿口公用事业使用，即使含有大量的火山灰形成矿物质。从经济的角度来看，上海形成煤炭矿物质，限制了煤炭装卸系统的能力，降低了磨煤机的能力，削弱了煤处理系统，发电系统和超载导致的不足，传热，降低发电效率。为了减少
4、增加温室气体（CO2）的排放量每单位发电，除了优良的排放微粒的作为已开采的煤炭重刑有助于酸雨的前体，如硫氧化物和氮氧化物的排放量，随着环境问题痕量元素，如汞，砷，和排放硒。与全球排放的污染物和维护，形成一个清洁的环境，不断为国家带来更严格的立法冲突，不仅利用清洁煤炭作为发电燃料煤的煤，但也消耗大量广泛的国内和/或工业用途。由于清洁煤燃烧提高供热率和整体锅炉效率，转化为减少氮氧化物和单位功率产生的二氧化碳排放量，清洁煤炭是在煤炭工业的主要挑战，消除灰分，硫化物，以及空气有毒物质从而达到可以接受的水平。选煤厂已实行了一个多世纪。最广泛使用分离矿物质的方法是用水为介质的，如浮选，重介质分离，液压浓度
5、。这些方法能在一些方面能够很好的应用。然而，煤炭工业不承认不接受这些方法，主要是因为经济节能，从精煤产品脱水。因此，干煤清洁工作更具吸引力。干煤的清洁方法通常利用的硬度，形状，摩擦系数的不同，工作职能和煤与垃圾比重。相对于湿式清洗工艺，干煤清洗分离效率普遍较低。在过去的几十年中，广泛研究中，人们一直致力于开发高效率的干选矿分离技术几乎没有什么经济和工程的限制。其中重大进展之一是使用的空气密度中等流化床（ADMFB）。在中等密度流化床中，稳态，空气均匀伪流固弦，产生介质。在伪流体密度可以控制通过改变体积分数及固体密度.颗粒的密度具有较高的比流化床的密度将通过此下沉，而较低的密度的粒子将浮动的分离
6、介质。较气动系统，ADMFB分离亲更精确的志愿组织，基于密度的颗粒分层，在基于密度的颗粒分层，在提高效率，导致分离器显示的ADMFB清理烟煤某种程度的成功，特别是颗粒大于6毫米，但不小于2mm 2,3。孔杜科夫4监测，流化床的固体运动。他们注意到，固体花费大部分时间慢慢向下移动，但偶尔会被藏到了床的上方，结果在固体混合流化床。塔尔莫尔和贝内纳蒂5中描述的混合固体跨越水平面在作为表面空气流速功能床的固体通量条件。萨瑟兰6，后来罗和萨瑟兰7表明，固体混合接近最低表面空气流速缓慢。不过，当混合过于迅速时，通过固体床表面空气流速为1.3倍，最低流化条件下表面风速更大。有了这些调查结果，混合固体空气流化
7、床是一贯观察到可能造成的空气通过的床，主要通过干扰气泡。既然是泡沫ADMFB流化床，因此，预计混合引起的气泡在分离效率低的ADMFB形成固体培养基。虽然固体培养基混合，可以在最低的流化条件下最小化，分离杂色克莱斯可以重新混合成的被气流夹带。如果发生这种情况的最低流化风速大于重力;更加快粒子的速度，在分离效率低造成的。为了提高ADMFB分离，特别是为了得到更好的结果，对中小型的粒子的使用效率，将是有益的，因为它表面的空气流速低，足以减少固体回中混合。然而，减少固体中等规模增加了床的粘度，从而与粒子分离干扰。此外，固体培养基不能太小，由于粒子间的强大粘附力，造成不稳定的床。在此研究中，ADMFB分
8、离效率，特别是清洁煤小于6毫米，被调查不同，如流化空气流速和固体和颗粒中的大小ADMFB操作参数。在ADMFB实际限制的清洁分烟煤确定。实验样品制备纳西，EPCOR（艾伯塔，加拿大）收到了一个子样烟煤。从ADMFB过程中的表现非常敏感是水分含量，煤表面的水分被删除放置在一个近似机的样本，在40摄氏度的环境下过一段时间.在烘干后，剩余的煤样的水分约7 。为了调查ADMFB的操作参数对分离器分离效率，作为样品制备过程的影响煤干燥的目的应该是合理的。从应用点出发，在燃煤发电的发电厂，散热升级使用低价值的热量，消除潮湿是切实可行的。干煤粉碎合并成6个大小不同的分数：+ 5.66mm，5.66*3.35
9、mm，3.35*1.00mm，1.00*0.42mm，0.42*0.25mm，0.25mm*0.04mm，和-0.04mm。每个大小的一小部分样品重量和存储标记塑料袋内。大小分布和分类样品灰分测定按照了ASTM（D3174 - 02）的方法，结果如表1中给出。从建立在美国的犹他州沃德的自然科学获得磁铁矿，使用破碎机粉碎。用美国的标准筛将磁铁矿分离成各种尺寸的分数。在每一个规模压裂样本重刑纯化使用手持磁铁磁性杂质清除。每份的一小部分收集磁性粒子存放在塑料容器标记和使用，用来形成煤炭空气重介质流化床。仪器和程序实验装置示意图如图1所示。在设置的垂直玻璃管组成（30厘米高，直径4厘米）与多孔玻璃板作
10、出了空气分配器。空气的孔隙大小介于40到100微米。对于每个实验，磁铁矿样本内的玻璃筒和流化床，形成了理想的密度磁铁矿。床的高度是衡量使用重要因素，在玻璃分隔放置。气流率是衡量使用科尔帕尔默空气流量计。进气压力控制在一个恒定水276kPa压力调节器（40 PSI）的。压力计被安装在监测空气分配器。煤炭在每个实验量表示作为对流化床总量的百分比。在流化床密度的计算方法中是除以介质重量的流化床量。 2分钟后，关掉空气供应和解决分层颗粒分层。使用真空线隔离/收集固体并分为三个组分，产品从上到下分布。在每个部分的固体进一步分隔为磁性和非磁性组分，计算衡量磁分离器和质量和产量平衡。收集的非磁性物质灰分含量
11、测定采用斯坦-达尔德在ASTM D3174-02程序描述的方法。煤的清洁性能效率评价比较浮动的结果灰分含量，水槽试验完成后的ASTM 4371-91对其抽样检查。所有的实验都在室温下完成。实验结果清洗5.66 *3.35mm大小部分在ADMFB分离过程中对磁铁矿尺寸效应进行了研究，通过清洁煤5.66 *3.35mm大小部分。这组测试， 300 * 150mm，106 * 45mm磁铁矿，75 * 45mm大小的组分被用来采用床密度为1.6g/cm3并且保持不变。实验结果列于图2的累积收益率与相应的灰分含量的形式。数字实线代表浮动取得的成果，水槽试验使用相同的煤样。因此，符合此行的一个给定的样本
12、物理分离方法，作为最佳塞珀基准款性能当采用300 * 150mm的一小部分磁铁矿作为流化床，一个相对简单的分离效率使用的观察资料显示点正在从实线浮动下沉的结果。通过降低磁铁矿106*45mm的大小，数据点移近坚实的浮法线片结果，表明提高分离效率。在这种情况下，灰分排斥反应的达到了146收益率，。据预计，分离介质尺寸减小要求较低的空气流动，以形成稳定的流化床。温和的气流能在尽量降低圆周运动（返混）流中的颗粒。然而，减少磁铁矿大小到75 * 45mm不能进一步提高分离效率清洗的3.35*1.00mm部分 图3显示了分离取得的成果，在使用煤3.35 *1.00mm部分。如流化床高度，密度的影响操作参
13、数，并进行分离。在106 * 45mm大小的一小部分磁铁矿是为所有的测试使用的报告。从图3中，在分离效率提高2.6流化床减少5.0厘米的高度显示的结果是显而易见的。有趣的是注意到，通过减少密度至1.6 1.4g/cm3观察分离效率有轻微增长。凭借5厘米床的高度，改变入料量的20至40，在工作表现分离影响不大。然而，在一个薄薄的2.6cm流化床，尤其在1.6g/cm3床密度，提高了入料量至2040，从进料重粒子被隔离在流化床底部的解决，阻碍了空气分配器，破坏统一的编队，磁铁矿伪流体。这种干扰可能发生在薄床上，需要较低的空气流动以便产生流化床。关于分离ADMFB磁铁矿分离器性能尺寸效应进行了研究使
14、用五种不同粒级磁铁矿，从300 * 150m，106 * 45m，75 * 45m，53*45m到低于 45m。测试平台采用了高度的2.6cm的床，密度为1.6g/cm3。图4中的结果显示，由粗磁铁矿300 * 106 * 150mm和45mm形成流化床分离性能不佳。数据点（向上和向下填充三角形），在这些情况下都远离浮沉的结果。但是，通过减少磁铁矿大小至75 * 45m，分离性能大幅提高，通过所有的数据点移动丝氨酸的浮沉曲线。在这种情况下，从21灰分抑制率在70至7，并取得了令人满意的分离。进一步的磁铁矿的规模下降到53 * 45m不超过45m.流化床变得非常粘稠，导致不好的分离。从这里显示的
15、结果显示，最佳中型磁铁矿的大小存在是显而易见的。清洗1.00 *0.42mm的部分煤的清洁低于1mm细研究了通过改变在ADMFB分离磁铁矿大小。在106 * 45m，75*45m,53*45m不同大小的磁铁矿测试采用高度为2.6cm的床和入料量的20。图5结果表明，减少的磁铁矿的规模从106m至53m，分离效率略有改善。总的来说，塞珀在1.00 *0.42m大小比例远远低于规模1.00mm以上的。由于磁铁矿超过45mm的尺寸被证明是不适合作为ADMFB分离流化介质.讨论评价ADMFB分离干煤的清洁，分离性能的定量描述是否适合期望。在重力效率的分离过程可以评价解析使用比重截点（SG50与可能的错
16、误值（EP）的）。可能偏差的定义是2-3：75和25是一个分区上的曲线75%和25所对应的分配率。图6显示了分区曲线与产品构造和5.66*3.35mm大小的一小部分煤矿进行了ADMFB分离收集的结果。在完成分离使用在106*45m磁铁矿（填写图2三角形）。图6的结果为可能偏差为0.03。精细超过1.0mm的煤炭（在1.00*0.42mm大小分数）清洁利用75*45mm磁铁矿，然而，在分配曲线更是得到逐步改变，如图7所示。在这种情况下，分配率为0.10时获得，这表明可分离性能差（图5）。这一发现表明，煤炭可以有效地清除最低的大小限制大约1.00mm。应该指出的是，商业干洗洗煤厂使用ADMFB已在
17、中国展示，选矿采用中50*6mm可能偏差从0.05至0.07不等，但低于6mm大小2。供应后在床上的机械振动能量，以镇压床鼓泡，使一个流化床可以在空中的速度形成的16.5cm / s，合理的选矿煤在6至0.5mm大小的范围可能偏差低至0.07 3。在最新的研究，原煤下降到1mm，可有效地清除，即使没有任何额外的机械能使用ADMFB过程。这一成功的关键是选择一个最佳规模的范围内。据报道，良好的流化特性流化床不能成立，如果中等大小的固体减少，从目前的研究结果表明：中度气流在一个更稳定流化床形成潜在的改进时，中型降低到最佳水平。例如，当部分磁铁矿大小在300*150m使用时，需要有23.5cm/s表
18、面空气流速，这样才能形成流化床，而只有4cm/s的速度是为了在106*45m的大小范围使用以便降低所需的空气流量减少磁铁矿的圆周运动流中的颗粒，形成更好的分离。结论ADMFB过程被用来测试，各种大小从5.66*3.35mm，3.35*1.00mm到1.00*0.42mm都采用了4cm实验室ADMFB分隔烟煤。良好的分离效率是采用相当高的尺寸缩小至1mm的原煤。规划中的5.6*3.35mm可能偏差值被发现是0.03，在对比度，在1.00*0.42mm可能偏差为0.10。为了改善ADMFB试验过程中的分离效果，中型尺寸是必要的，这样一个理想的气流速度可以查明不同大小的部分。一个理想的气流速度应足以
19、创造一个稳定的流体介质并使用在流化床上，足够低，以避免回精煤混合在流态化和颗粒密度解除。从目前的研究可以归纳得出的主要结论如下： ADMFB过程分离效率可以通过中等尺寸加以改进，用温和的气流形成一个更加稳定流化床。较低的空气流量形成良好的分离效果。 当分离效率下降时，流化床高度从5.0至 2.6cm变化。当采用5cm的高度床时，改变入料量的20至40，表现出对分离性能影响不大。然而，在一个高度为2.6cm流化床，尤其是在床的比重为1.6，增加入料量20至40,导致磁铁矿床的崩溃。 随着磁铁矿尺寸小于45m，流化床变得非常粘稠，分离效果很差。在当前的研究中，煤的规模大小被限制，低尺寸煤大小使用A
20、DMFB清洗被确定为1.00mm，而作为一个流化的磁铁矿中分离鉴定的理想尺寸是75 * 45m大小的一部分。参考1. Coal Association of Canada, www.coal.ca/coalincan.htm (2004).2. Z. Luo and Q. Chen, Dry Beneficiation Technology of Coal with an Air Dense-Medium Fluidized Bed, Int. J. Miner. Process., Vol. 63, pp. 167175(2001).3. Z. Luo, Y. Zhao, X. Tao, M
21、. Fan, Q. Chen, and L. Wei, Progress in Dry Coal Cleaning using Air-Dense Medium Fluidized Beds, Coal Preparation, Vol. 23, pp. 1320 (2003).4. N. B. Kondukov, A. N. Kornilaev, I. M. Skachko, A. A. Ahromenkov, and A. S. Kruglov, An Investigation of the Parameters of Moving Particles in a Fluidized Be
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