干法重介质流化床煤炭颗粒受力特性与分选研究

近年来,干法重介质流化床分选技术的快速发展为世界干旱缺水地区的煤炭洁净分选提质提供了一条有效途径.在干法重介质流化床中,上升气流驱动加重质颗粒流化形成具有似流体性质的气固两相流床层,营造了适合煤炭分选的均匀稳定的流态化环境.入选煤炭颗粒在床层中迁移、浮沉,受到自身重力、气流曳力、介质阻力、床层浮力等综合作用按密度进行分选.煤颗粒物性特征、床层密度分布、流化床操作参数等是影响煤颗粒受力特征、沉降特性及分选效果的关键因素.重点研究了加重质颗粒在流化过程中的迁移过程和床层密度空间分布规律,定量评估了床层密度的均匀稳定性;研究了颗粒粒度、密度、浸没深度与流化气速对入选煤炭颗粒受力特性的影响规律,采用响应面分析方法对比了不同影响因素的扰动规律与影响程度,建立了表征各影响因素与煤炭颗粒综合受力关系的关联式;确定了入选煤颗粒各密度组分的迁移路径与稳定分布区域.研究结果表明,以磁铁矿粉(0.300～ 0.074 mm,2.36 g/cm3)与玻璃微粉(0.300～0.074 mm,1.14 g/cm3)组成二元加重质作为流化介质颗粒,可形成密度均匀的气固流化床层,二元加重质颗粒混合均匀稳定,床层密度波动控制在±0.01g/cm3以内;各主要影响因素对入选颗粒受力影响显著性程度依次为粒径、浸没深度、流化气速;入选煤颗粒给入床层后,各密度组分快速松散、沉降、分层,分选时间≤8 s,高于床层密度的煤颗粒快速下沉,沉降于床高40 mm以下区域;低于床层密度的煤颗粒沿床层表面附近区域松散、横向迁移,分布在床高160 mm以上区域;中间密度颗粒松散、沉降并行,整体分布于45 mm床高以上的床层区域.