灰分控制范文

灰分控制范文（精选7篇）

灰分控制 第1篇

跳汰机自动控制系统是一个比较复杂的过程控制系统。国内多数跳汰机控制系统只是实现了自动排料、给煤控制等相对独立的控制。实现煤炭灰分闭环控制是跳汰机控制系统追求的理想目标[1]。

山东某煤矿选煤厂配备的灰分在线检测控制系统的灰分数据反馈速度要比煤质的变化滞后很多,灰分数据回控到洗选过程后很难取得好的效果,把我们自主研发的灰分在线检测控制系统用于配煤过程和ZZ-A跳汰机控制系统结合起来构成半闭环控制系统,有效地控制了煤炭的灰分指标精度。

ZZ-A跳汰机自动控制系统保证了洗选过程中床层的稳定和有效分层,由于1,2段物料层厚度稳定,对调节风、水的要求大为减弱(设置好参数以后只有煤质变化很大的情况下需要手动调整),自动排料控制和灰分回控结合构成跳汰机半闭环控制,即保证了煤炭的灰分指标。又将风、水、给煤、排料的复杂控制化简成“自动排料控制和灰分回控为主,风水微调为辅”的简化控制模式,大大提高了跳汰机的自动化程度,并取得了很好的应用效果。

2 系统的组成及硬件结构

本系统设计时以自动排料控制和煤炭灰分回控为核心,结合选煤厂的日常操作积累的经验,在保证跳汰机洗选效果的2个基本过程物料的分层和产品的分离的同时,重点工作是自动排料系统的合理实用,系统以可编程控制器(PLC)为核心,配以模糊PID控制算法,系统设计时充分考虑跳汰机的工作环境状况,把原厂使用的机械式 传感器改为超声波传感器(精度为0.5%),大大提高了系统的控制精度和可靠性。

2.1 系统组成

跳汰机控制系统的结构图如图1所示。

本系统包含6个控制回路,分别实现对给煤量、数控风阀、排料量、煤炭灰分回控、总风量和总水量等的控制。

1)给煤量控制。

给煤的粒度分布与密度分布的变化最影响跳汰机处理量,因此,在原煤性质变化很大的情况下,跳汰司机可以手动调整跳汰机给煤量以适应不同煤质的洗选。矸石段床层厚度是决定给煤量的另一个重要因素,矸石层厚度超过某个经验值影响正常洗选时自动按比例调整给煤电机的转速,以此保证系统的稳定运行。

2)数控风阀控制。

作用是在跳汰室产生脉动水流,使物料在跳汰室分层,本系统通过设定风阀的周期频率参数完成风阀动作的控制。

3)自动排料控制。

自动排料控制的目的是通过控制排料量维持床层的稳定。用超声波传感器(精度为0.5%)检测煤层中浮标的高度作为床层厚度,把检测信号送入PLC中,与设定床层厚度得到厚度差,由模糊PID算法得到输出送入变频器,驱动电机带动排料轮进行排料,最终达到通过床层厚度变化来调节排料轮转速排料并保持稳定床层的目的。

4)煤炭灰分回控。

用灰分仪测定洗选后煤炭的灰分值,采样取平均值与灰分设定值得到灰分差值,调节闸板的左右开度来控制中煤和精煤的掺杂比例,尽可能高精度的得到用户所需要的煤炭灰分,系统的煤炭产品灰分指标可达1%。

5)总水量和总风量控制。

总水量实行手动控制,一般在粗颗粒中,密度高的颗粒越多,则用水量也就越多。因此,决定给水多少的自然条件是入料粒度和密度组成。但是该煤矿选煤厂的检测设备还不能对原煤的粒度和可选性在线检测,总水量和总风量的控制还必须由跳汰司机通过眼观手探,即观察水面的波动和探测床层的松散度来手动控制。手动调节的几个原则是:①若原煤中煤粉较多,加大喷水量,防止打团;②当原煤质量好,含精煤多时,加大水量,同时加大给煤量,相反风量、给煤量减小;③当发现洗选的矸石中有损失的细粒精煤时,床层不够松散加大水量。

2.2 系统的硬件结构

1)CPU及功能模块[2]。

PLC、电源及辅助电路、A/D模块、D/A模块、RS-485通信模块、液晶显示触摸屏、系统操作面板(包括启动/停止、紧急急停、电位器、报警、手动/自动等)。

2)自动排料和数控风阀控制部分。

检测床层厚度的电压型超声波传感器(精度0.5%),送原煤、排矸石、排中煤3台变频器(注意变频器的负载选择设为风机、水泵类变转矩负载),数控风阀驱动模块。

3)灰分回控部分。

灰分分析仪,左右挡板限位传感器,灰分混合驱动电机,系统输出控制电路。系统的硬件结构图如图2所示[2]。

3 系统功能及软件结构设计

3.1 系统功能

1)设置数控风阀参数[3]。

风阀参数有3个:①跳汰频率(次/分);②矸石段和中煤段充气、膨胀、排气、休止占跳汰周期的百分比;③进气电磁阀与排气电磁阀在一个跳汰周期内相位差百分比时间。用户设定好跳汰频率以后,可直接设置各个百分比参数,系统会自动计算出百分比参数对应的时间并用于控制各个电磁阀的动作。参数中的“膨胀(%)”是不可调的,系统会根据用户设定的“充气”、“排气”、“休止”的百分比自动计算其值。

2)提供手动、半自动、自动3种运行方式。

①手动方式下,用户可通过触摸屏上的“手动操作”画面中设置的按键,任意控制各个电磁阀、电机的运行。②半自动方式下置为“手动”位置的电机需要操作人员使用对应的“频率调节”旋钮调节其转速。在这种运行方式下,用户可凭借经验操作本系统。这种工作方式特别适合用于系统调试运行或在一些特殊操作过程中。③自动运行方式下,系统根据用户设定的“矸石段床层高度”、“中煤段床层高度”参数,自动调节给煤电机、排矸石电机和排中煤电机的转速,保证床层的稳定。在运行过程中,给煤电机的转速将以尽量快的转速运行,以提高洗煤的工作效率。当出现矸石床层过厚而排矸石操作来不及时,系统将自动降低给煤电机的转速。

3)灰分在线回控。

提供手动和自动2种运行方式:①手动方式下,用户可通过本系统操作面板上设置的按键来调节灰分调节系统,实现精煤与中煤的混合。用户可凭借经验操作本系统。这种工作方式特别适合用于系统调试运行或在一些特殊操作过程中。②自动方式下,用户设定的“灰分比例”参数,自动调节灰分调节系统,实现精煤与中煤的自动混合,并最大限度地保证成品煤的灰分指标。

3.2 系统的软件结构及控制算法设计

系统的软件部分包括对触摸屏操作界面的设计和PLC应用程序的设计。操作界面使用触摸屏的组态软件,主要有:

1)洗选原煤的自动运行画面。显示各个电机的状态、运行频率、跳汰频率以及各段气室电磁阀的状态,并设有执行系统功能的5个操作按钮。系统的自动运行画面如图3所示。

2)灰分回控的自动运行画面。显示的主要参数有[4]:①灰分设定值(%):用户设定的参数值,在自动运行方式下,该参数是灰分控制的目标值。②灰分检测值(%):是系统通过RS-485通讯电缆接收到“灰分检测仪”的当前灰分值。该数值每半分钟由“灰分检测仪”更新一次。③灰分平均值(%):是系统通过人工设定的“采样次数”值,对接收到的“灰分检测值”求得的平均值。例如:“采样次数”设定为20,则本系统通过对接收到的20次“灰分检测值”累加以后,除以20所得到的即为该项“灰分平均值”。

此画面还设有挡板驱动电机的状态,用来显示电机当前处在“停止”、“灰分增加”或者“灰分减少”运行状态。“灰分增加”、“灰分减小”触摸键用在手动方式下,控制挡板驱动电机的运转。“灰分增加”、“灰分减小”触摸键具有自保功能,一旦按下后,要想使该动作无效,必须再次触摸该按键。设置“报警”键,系统在运行过程中“灰分平均值”大于“灰分极限”设定值时,系统开始进行声光报警。

3) 手动操作画面。设置了各段对应电磁阀的开关控制按键和电机的启动开关。

4) 床层曲线画面。实时显示矸石段、中煤段的床层变化曲线。

5) 参数设置画面。参数设置包括自动排料参数和灰分回控参数2部分:①设置画面的参数的设置分为矸石段和中煤段两部分,均是针对各段的电磁阀动作时间的参数;②煤炭灰分回控参数包括采样次数、PID参数、换向延时、灰分极限、允许偏差等参数。

6) 异常报警和紧急停止。当变频器运行异常时发出报警信号,应及时检查变频器的报警记录并纠正报警原因,并按屏幕中“异常复位”按键使变频器复位,然后,按屏幕中的“启动运行”使系统再次开始运行。“急停事件开关”是专门为系统运行过程中出现紧急事件快速关闭系统而设立的,按下此键,系统将立即停止各个部分的运行。

3.3 模糊PID控制算法设计[5]

排料过程是典型的大滞后、非线性、多参数耦合的复杂系统,极难建立精确的数学模型,如果采用比例控制或常规PID控制容易造成大排大放、跑煤等问题。本系统采用模糊PID控制算法,模糊PID控制器的主要设计思路是[3]:先将输入偏差e和偏差变化率ec模糊化得到E和EC,再找出PID的3个参数KP,KI,KD与偏差E和偏差变化率EC之间的模糊关系,在运行中通过实时检测E和EC,根据模糊控制原理对3个参数进行在线修改,以满足在不同的E和EC对控制参数的不同要求,使被控对象具有良好的动态和静态性能。其模糊控制流程图如图4所示。

参数模糊自调整PID控制器就是找出不同时刻PID 3个参数与e和ec之间的模糊关系,在运行中通过不断检测e和ec,根据模糊控制的原理进行在线修改,KP,KI,KD的自整定原则如下[6]:

1)当偏差|e|较大时,为了加快系统的响应速度,取较大的KP;为避免偏差e的瞬时变大而出现的微分过饱和,取较小的KD;为防止系统响应出现大的超调而积分饱和,通常取KI=0,去掉积分作用。

2)当偏差|e|为中等大小时,为使系统具有较小的超调,KP应取得小些;KI的取值要适中;KD的取值对系统的响应影响较大,应取值适中。

3)当偏差|e|较小时,为使系统具有良好的稳态性能,应增大KP和KI,同时为避免系统在设定值附近出现振荡,在|ec|较大时,KD取较小值,反之,KD可取较大值。

4)偏差变化量|ec|的大小表明偏差变化的速率,|ec|越大,KP取值越小,KI取值越大。

4 结束语

灰分回控跳汰机控制系统在该煤矿选煤厂从2006年7月投入使用至2007年1月已正常运转半年多,选煤厂全厂共累计生产煤炭30余万吨,该系统运转可靠,能很好地满足选煤厂的洗煤工艺要求。系统的使用大大提高了选煤厂的洗选效率,系统采用触摸屏操作,界面美观,简便易行,选煤厂及跳汰司机反映良好。

参考文献

[1]谢广元.选矿学[M].北京:中国矿业大学出版社,2001:250-355

[2]李敏恒.跳汰机与测灰仪的闭环自动控制探讨[J].煤质技术,2004(2):69-70,66

[3]倪建军,孙伟,李明.跳汰煤炭灰分在线回控系统的应用研究[J].选煤技术,2003(6):112-116

[4]王志刚,许晓鸣,倪伟.PLC在自动配煤控制系统中的应用[J].电气传动,2001,31(3):48-51

[5]钟肇新,范建东.可编程控制器原理及应用[M].第3版.广州:华南理工大学出版社,2004:194-202

灰分控制 第2篇

谷物中的水分、灰分是食品检测的两个重要项目。目前GB 5009-2010做出了详细的测试规定, 具体描述如下:

GB 5009.3-2010食品中水分的测定直接干燥法

称取2~10g试样 (精确至0.0001g) , 精密称量后, 置于101~105℃干燥箱中, 干燥2~4h后, 盖好取出, 放入干燥器内冷却0.5h后称量。然后再放入101~105℃干燥箱中干燥1h左右, 取出, 放入干燥器内冷却0.5h后再称量。并重复以上操作至前后两次质量差不超过2mg, 即为恒重。通过干燥前后的称量数值计算出水分的含量。

GB 5009.4-2010食品中灰分的测定

食品经灼烧后残留的无机物质称为灰分。灰分数值系灼烧、称重后计算得出。称取固体或蒸干后的试样2~3g (精确至0.0001g) , 先在电热板上以小火加热使试样充分炭化至无烟, 然后置于马弗炉中, 在550±25℃灼烧4h。冷却至200℃左右, 取出, 放入干燥器中冷30min, 称量。重复灼烧至前后两次称量相差不超过0.5mg为恒重。通过恒重、加热后的称量数值计算得出灰分的含量。

上述两个方法的共通点为, 均采用热失重的原理, 需要记录样品在多个阶段的质量, 进行人工计算。整个过程中需要实验人员进行大量的人力操作, 由于操作环境、人员失误引入测定误差。

为此, 本文中采用瑞士Precisa公司的全自动水分灰分分析仪prep ASH (下文简称prep ASH) 进行了方法改良, 采用仪器自动阶梯升温的方式, 一次性测定样品的水分、灰分, 并且加热和称量完全同步进行, 在一台仪器内部完成所有温控、质量监测, 无任何人为误差的引入。

具体设定程序如下:

如表1所示, prep ASH设定4个步骤阶梯升温, 并且可以设置自动停止, 即识别出质量变化符合恒重条件后, 自动运行到下一步骤。

测试结果如下:

图1显示了在全部分析过程中所花费的时间及升温、质量变化过程, 直观明了, 便于监控分析过程。

测定完成后, prep ASH自带的程序自动计算三类谷物的测定结果, 如表2所示。

测试结果完全符合国标要求, 具有明显的优势:

省去80%的人力操作, 最大限度解放人力;

同时分析29个样品, 自动识别分析终点, 省去70%以上分析时间, 降低分析成本。

降低精煤产销灰分的举措 第3篇

但是由于检测手段不同, 导致两者间存在偏差, 间接反应了采制化工作质量。如过程灰分不能准确反应出选煤实际生产状况, 误导选煤操作, 更不利于外运装车的配装和管理。

一、临选厂质检车间技术检查现状

受经济下滑影响, 煤炭市场近几年处于疲软状态, 导致职工队伍不稳定, 离、退休人员较多, 工程技术人员、技师人员短缺, 工艺和技术不够先进等, 都在一定程度上影响了采制化工作质量, 不能准确地指导选煤生产, 导致精煤产销灰分存在偏差。

2014年精煤合格率为98.47%, 按规定产销精煤灰分误差应控制在0.2以内, 2014年临选厂生产精煤与销售精煤灰分差见表1。

从表1可以看出, 12个月中, 有3个月不合格, 合格率为75%, 个别月差值较大。容易造成销售煤样灰分超标, 产品质量不合格, 不仅对销售煤极为不利, 还影响企业的信誉及效益。

二、原因分析

1) 生产精煤由块精煤和末精煤组成, 采样过程中, 皮带上的物料分布不均, 人工采样很难做到截取断面煤样;销售煤样采用5点循环法, 在放煤斗放煤样时, 导致中间小颗粒多, 灰分低, 靠近车边的大颗粒煤样多, 粒度组成和质量不均匀。

2) 制样过程为人工掺合、缩分、破碎至<3mm后用电热板烘干, 再粉碎至<0.2mm。在此过程中, 人工操作难免存在误差。

3) 生产煤样化验采用快速灰化法, 销售煤样采用慢速灰化法, 快速灰化法急于要结果, 故整个过程较为粗糙, 慢速灰化法较严格, 按照国标作业, 结果必然存在误差。

4) 临选厂多采用配装煤, 洗选之后煤样首先堆积在仓里, 再通过仓里煤样灰分及仓位高低进行配装, 煤样进仓前成斗状下降, 煤样灰分分配不均匀, 导致配装存在误差, 造成产销灰分差别。

三、制定对策, 采取措施

1) 加强采制化管理, 加大上岗检查力度, 是否按照采制化工作标准操作, 同时监督当班及交接班期间的采样情况, 避免漏点、漏采及顾量不顾质的现象发生。

2) 加强职工技能培训, 不断提高职工技能操作水平及业务素质, 并制定相关考核制度, 严格培训管理。对于新进职工, 或者技能水平薄弱的职工, 采用“师带徒”形式, 为其安排经验丰富的师傅, 进行“一对一”专项培训, 确保理论及实操水平都达到要求。

3) 制定产销差考核制度, 跟绩效考核相挂钩。具体考核办法:

1) 当生产过程灰分与外运精煤灰分差的绝对值在0.2范围之内 (包含0.2) , 对所属生产班及外运采制样班分别加分 (按批次) 。

2) 当生产过程灰分与外运精煤灰分差的绝对值在误差范围以外, 则对所属生产班及外运采制样班分别扣分 (按批次) 。

3) 此考核办法分焦煤、肥煤、瘦煤、1/3焦煤的分别统计。

4) 每月把总批次统计出来, 然后分别计算绝对差值在0.1、0.1~0.2以及≥0.2以外的批次及比例, 通过对比分析查找原因, 从而更好的控制生产过程。

5) 班长是现场管理的第一责任人, 通过建立班组长业绩考核标准, 充分发挥班组长的管理职能, 使班组各项工作不断推进。

6) 建立质量奖惩制度, 对于每月完成考核指标较好的班组, 给予奖励, 并做到当月考核当月兑现。

四、取得的效果

1) 通过采取一系列的有效措施, 取得了较好的效果, 如表2。

从表2可以看出, 2015年各月产销差值全在规定范围内, 合格率为100%, 较2014年产销差有了很大提高, 很好的保证了装车的准确性。

2015年精煤合格率平均为99.20%, 2014年同比增长了0.73%。外运精煤灰分的不合格率明显降低, 其中2015年12月份外运精煤合格率为100%。

通过与宝钢、马钢、芜湖新兴铸管等五家用户沟通, 对临选精煤的指标稳定可靠极为满意。

2) 通过严格控制生产过程灰分, 有利的指导了选煤生产, 使洗煤操作更加稳定和真实, 符合临选厂提出的“多洗煤、洗好煤”重点思路之一, 在“精心操作, 努力提高精煤产率”这一指导思想下, 在洗煤与质检车间的配合下, 完成了集团公司考核指标, 2015年精煤产率超集团考核2.20%, 取得了较好成绩。

三种灰分测定方法比较研究 第4篇

1 试验方法

选定72个样品后, 分别用缓慢灰化法、快速测定法A、快速测定法B同时测定一般分析试样水分, 取重复测定结果平均值作为试验结果。按照灰分测定精密度范围, 把样品分为三组, 以缓慢灰化法测定结果为准, 灰分质量分数小于15%的10个样品, 检测结果见表1。灰分质量分数在15%～30%的30个样品, 检测结果见表2。灰分质量分数大于或等于15%的32个样品, 检测结果见表3。

2 统计分析

用单一因素三水平方差分析三种方法结果是否有显著性差异, 并以缓慢灰化法测定结果为准, 比较哪一种快灰方法测定结果更接近缓慢灰化法结果。为了论述方便, C代表缓慢灰化法, A代表快灰法A, B代表快灰法B。

2.1 灰分小于15%的数据分析

对表1数据分析如下:

(1) 每一种方法数据和为:TC=97.53, TA=96.80, TB=99.24, 三种方法总和T=293.57;

(2) 原始数据平方和为3110.059, 每一种方法数据和的平方和为28730.919;

(3) 计算各类偏差平方和以及自由度:

undefined

(4) 计算因素及误差的均方和, VA=0.157, Ve=8.999;

(5) 计算F值为0.017;

(6) 结论:如果给定α=0.05, 从F分布表查得F0.05 (2, 27) =19.46, 由于F<19.46, 所以在α=0.05水平上三种方法测定的灰分没有显著性差异。

三种方法测定样品平均灰分为:undefined, 快灰A法所测结果中, 有2个结果超出重复性限, 快灰B法所测结果中有3个结果超出再现性限。显然快灰A法所测结果更接近慢灰法。

2.2 灰分为15%～30%数据的分析

对表2数据分析如下:

(1) 每一种方法数据和为:TC=755.86, TA=761.09, TB=765.15, 三种方法总和T=2282.1;

(2) 原始数据平方和为58917.485, 每一种方法数据和的平方和1736036.850;

(3) 计算各类偏差平方和以及自由度:

undefined

(4) 计算因素及误差的均方和VA=0.723, Ve=12.064;

(5) 计算F值为0.060;

(6) 结论:给定α=0.05, 从F分布表查得F0.05 (2, 87) =19.48, 由于F<19.48, 所以在α=0.05水平上三种方法测定的灰分没有显著性差异。

三种方法测定样品平均灰分为:undefined, 快灰A法所测结果中, 有2个结果超出重复性限, 快灰B法所测结果中有6个结果超出再现性限。显然快灰A法所测结果更接近慢灰法。

2.3 灰分大于或等于30%数据的分析

按照上述分析方法, 对表3数据进行分析, 得出F=0.017。给定α=0.05, 从F分布表查得F0.05 (2, 93) =19.48, 由于F<19.48, 所以在α=0.05水平上三种方法测定的灰分没有显著性差异。

三种方法测定样品平均灰分为:undefined, 快灰A、B法所测结果中没有超出再现性限。

3 结 论

通过对72个商品煤用不同方法作灰分测试结果单一因素方差分析, 可以得出如下结论:

(1) GB/T212-2008《煤的工业分析方法》中的三种灰分测定结果没有显著性差异。

(2) 采用快灰A法测定结果更接近慢灰法测定结果。

(3) 采用快灰B法测定结果虽然与慢灰法测定结果无显著性差异, 但就个别结果反映出的情况看, 仍然超差比较多, 使用时应慎重。

降低浮选精煤灰分的试验研究 第5篇

浮选试验的特点是重复性强, 探索范围大, 耗时。如果试验数据不准确将误导生产, 造成直接经济损失, 并影响后续煤泥水处理作业。笔者以陕西某炼焦用煤 (气煤) 为例, 探索了在保证精煤产率的前提下降低浮选精煤灰分的方法, 以便更好地为生产和基础科学研究服务。

1 浮选精煤理论产率预测

在进行浮选试验前, 为避免盲目性、浪费试样、造成试验周期冗长等, 可根据已知资料, 制定浮选试验所要达到的目标精煤灰分, 并预测浮选精煤产率。

1.1 综合级大浮沉50～0.5mm浮沉资料

根据综合级大浮沉50～0.5mm浮沉资料中-1.5kg/L的精煤灰分可预测主洗精煤灰分的范围。浮选试验精煤目标灰分可以根据主洗精煤灰分来确定, 也可根据选煤厂实际主洗精煤灰分或实际生产需要选定浮选试验所要达到的目标精煤灰分。一般浮选精煤灰分在主选精煤灰分±0.5%范围内为佳。

1.2 小浮沉试验

对已锁定浮选目标精煤灰分 (9.00%) 的煤泥, 其所能达到的理论最佳产率值可由小浮沉实验结果预测 (表1) 。由表1小浮沉试验结果可知, 对应浮选精煤灰分8.94%时, 精煤产率为 70.31%。则70.31%可做为目标灰分为9.00%时浮选精煤的理论产率。

1.3 小筛分试验

由-0.5mm煤泥小筛分试验结果 (表2) 可以看出, 煤泥灰分随粒度减小而迅速增加, 其中-0.045mm粒级灰分高达49.29%, 与0.074～0.045mm 粒级灰分相差16.65%, 表明原煤中含有大量易泥化的矿物质。这些矿物质在浮选过程中极易因机械夹带进入精煤, 造成精煤灰分的增加, 对浮选精煤产品的脱水也将产生极为不利的影响, 因此, 煤炭浮选工艺中应注意高灰细泥污染。

2 试验研究步骤

2.1 药剂选取

2.1.1 常用浮选药剂

在煤泥浮选工艺中通常使用捕收剂和起泡剂, 前者是难溶于水的油, 后者则是水溶性表面活性剂。

(1) 捕收剂:

非极性烃类化合物, 如煤油、轻柴油和页岩柴油、天然气冷凝油、FS-201及FS-202捕收剂、邻苯二甲酸二乙脂 (BET) 等。

(2) 起泡剂:

各种有机表面活性物质, 如松醇油、杂醇、仲辛醇、混合醇、脂油等[2]。

药剂的选择主要取决于煤泥的性质及其所含杂质的种类和数量。实验中, 加药顺序一般是先加捕收剂, 再加起泡剂。

2.1.2 药剂量

浮选剂的作用是增大煤和矸石颗粒间疏水性的差异。由药剂的作用机理可知, 浮选过程中用药适量非常重要, 过少或过多都会影响浮选效果。合理的用药量主要取决于原煤的性质和药剂的性能。煤化程度 (煤阶) 不同的煤可浮性也不相同。低阶煤和氧化煤由于疏水性较低而导致浮选困难, 所以对低阶或氧化煤的浮选而言, 混合使用经适当选择的起泡剂和油质捕收剂是必要的。中等煤化程度的煤比煤化程度深和浅的煤用药量少, 氧化程度高的煤用药量大。原料煤中粗粒级含量多的煤用药量也相对较大。起泡剂用量对煤的回收率影响最大。常用吨煤加药量为:捕收剂不超过1200g/t, 捕收剂和起泡剂之比一般在2∶1～3∶1范围内。

2.2 试验流程

煤炭浮选试验由可比性浮选试验和最佳浮选参数试验两部分组成[3]。本次浮选试验流程如图1所示。

注:每改变一个试验参数进行新的试验时, 都是在上次试验得出的最佳条件下进行的。

2.2.1 药剂比确定

由正交试验设计思想和现场经验选取不同捕收剂和起泡剂用量。初始条件:矿浆浓度为100g/L, 选取浮选机叶轮转速为2000r/min, 浮选机充气量0.25m3/ (m2min) , 矿浆与捕收剂接触时间60s, 捕收剂选用煤油, 起泡剂选GF。初始试验时选取捕收剂用量为:600g/t、800g/t和1000g/t (如果试验需要可继续降低或加大捕收剂用量或缩小药剂量间隔) 。起泡剂用量可按照药剂比选取, 为使数据具有可比性, 本试验中选取起泡剂用量的间隔为60g/t。具体捕收剂和起泡剂用量以及浮选试验结果见表3。

比较在相同捕收剂不同起泡剂和相同起泡剂不同捕收剂两种试验条件下的分选结果可知, 7号试验结果较为理想, 其浮选完善度最高为54.22%。是否还存在更佳药剂条件, 我们进行了扩大药剂取值范围的补充试验, 结果见表4。

由于补充浮选试验中所得浮选精煤灰分较目标精煤灰分9.0%偏高4.25～5.27百分点, 而且浮选完善度不如7号试验, 所以还是选择7号试验所用的药剂比继续进行试验。

2.2.2 最佳矿浆浓度

在矿浆浓度分别为60g/L、80g/L和100g/L条件下进行试验, 以寻找最佳矿浆浓度, 试验结果见表5。

注:17号试验为表3中7号试验的平行试验。

由表5可以看出, 15号试验, 即矿浆浓度为60g/L时浮选精煤灰分最低, 达11.12%, 比矿浆浓度100g/L的17号试验精煤灰分降低了1.59百分点, 而且其浮选完善度最高, 达56.93%;经计算, 15号试验的数量效率达99.40%。因此, 后序试验矿浆浓度选取60g/L 。

2.2.3 最佳捕收剂接触时间[3]

浮选用捕收剂是一种能选择性地吸附在煤粉表面并提高其疏水性的有机物质, 主要作用在固液界面上, 通过提高煤粉的疏水性, 使其能够更牢固地附着于气泡而上浮, 增加煤粉的可浮性。增加捕收剂与煤的接触时间可更好地提高煤粉表面的疏水性。捕收剂在不同接触时间下的浮选试验结果见表6。

由表6可知, 从浮选完善度指标看, 15号试验略高于19号试验, 但考虑到19号试验的精煤灰分最接近目标灰分, 所以后续试验捕收剂接触时间选取120s。

2.2.4 加药次数的确定

为使灰分进一步降低, 进行分次加药浮选试验, 结果如表7所示。

由分次加药浮选试验结果可知, 20号试验不仅降灰效果最好, 精煤灰分最接近目标值, 而且浮选完善度最高, 达59.72%。试验中采用常规浮选方法进行初选, 即首先加入捕收剂1000g/t和少量起泡剂100g/t, 分选出灰分8.06%、产率49.82%的精煤, 然后再往浮选槽中加入起泡剂220g/t, 选出灰分为12.45%、产率为13.93%的二次精煤和灰分高达60.95%、产率为36.25%的高灰尾煤。另外, 经计算得20号试验的数量效率高达99.60%。

2.2.5 分步释放

为了解浮选原料中可浮性物料的数量和质量分布规律, 建立实验室浮选工艺的相对理论指标, 在20号试验条件的基础上对浮选原料进行分步释放浮选试验, 结果见表8。分步释放试验的煤样为90g, 捕收剂采用煤油, 起泡剂为GF浮选剂。

注:此表数据为两次试验平行样综合计算结果。

2.3 浮选效果评定

煤炭浮选的最终目的是找到浮选最佳产率点, 即精煤产率最大、灰分较小、药剂用量最少, 这样才能使有限的资源得到最大利用。参照MT/T 259-1991《煤炭可浮性评定方法》、MT/T 180-1988《选煤厂浮选工艺效果评定方法》, 以最佳浮选工艺条件20号试验得到的浮选结果为依据, 对浮选工艺效果进行评定[4]。通过对比多种参数, 探索降低浮选精煤灰分, 得到如下结果:当精煤产率为63.75%时, 精煤灰分为9.02%, 接近目标值9%;可燃体回收率80.38%, 大于80.1%, 可浮性较好;浮选数量效率高达99.60%, 浮选完善度59.72%, 浮选效果较好。

2.4 试验结果分析

(1) 试验中入浮浓度由100g/L降低到60g/L, 精煤灰分由12.71%降至11.12%。

可见低浓度入料有利于降低精煤灰分。这是因为:入浮浓度的降低减少了矿浆中高灰细泥与浮选药剂的接触几率, 降低了非煤物质的矿化程度, 提高了浮选过程的选择性, 从而有效抑制了浮选过程中高灰细泥的污染;同时也有效减少了精煤上浮过程中矿化气泡对高灰细泥的包裹和机械夹带。

(2) 捕收剂与矿浆的接触时间直接影响矿化程度。

接触时间过短, 目的矿物不能得到有效矿化, 与非目的矿物的表面性质差异不明显, 造成浮选效果差。通过提高捕收剂与矿浆的接触时间, 可放大目的矿物与非目的矿物的表面性质差异, 从而取得良好的浮选效果。

(3) 由分次加药浮选试验结果可知, 最终精煤灰分降为9.02%, 且精煤产率为63.75%, 达到了在保证浮选精煤产率的前提下, 精煤灰分降至9.00%±0.50%的要求。分次加药能够使整个浮选过程矿浆中的药剂浓度保持均衡。方法主要是分次加起泡剂, 在浮选伊始如果添加大量的起泡剂, 矿化气泡比较丰富, 极易造成非目的矿物机械夹带上浮, 从而影响精煤灰分。而在浮选末期, 由于起泡剂浓度降低, 没有足够的气泡携带矿物会造成目的矿物损失, 降低精煤回收率。所以分次加药对提高难浮物料的选择性和回收率具有重要作用。

3结语

通过采取降低入浮浓度、调整捕收剂接触时间和分次加入起泡剂等措施, 可在保证精煤产率较高 (63.75%) 的前提下, 将浮选精煤灰分由常规浮选法的12.62%降到9.02%, 并且三种改进措施在生产现场较易实现。但由于煤质的差异, 不同的改进措施产生的效果不完全相同。在降低浮选精煤灰分时, 应针对不同煤质和现场条件采取不同的改进措施。

参考文献

[1]蔡昌凤, 石焕, 阎其荣, 等.浮选精煤降灰途径研究[J].选煤技术, 2001 (6) :20-22.

[2]李亚萍, 沈丽娟, 陈建中, 等.煤炭浮选药剂评述[J].选煤技术, 2006 (5) :83-88.

[3]陈建中.选煤标准使用手册[M].北京:中国标准出版社, 1999.

浅析煤中灰分对煤尘爆炸的影响 第6篇

关键词：煤尘爆炸,灰分,火焰长度,影响

煤尘爆炸是煤矿主要自然灾害之一, 若对煤尘管理不严, 处理不当, 将会酿成重大恶性事故, 给煤矿企业造成重大损失, 而且这类事故死亡人数多, 破坏性严重。煤尘爆炸可放出大量热能, 爆炸火焰温度高达1600~1900℃, 使人员和设备受到严重损失。尤其是煤尘爆炸气体中有大量的CO2和CO, 这是造成人员死亡的主要原因。

煤尘是煤矿生产过程中产生的直径小于1mm的煤粒。煤矿在生产过程中, 采掘装运作业均可产生大量煤尘。煤尘在浮游状态时, 遇有一定温度的热源能单独爆炸、传播爆炸或参与爆炸, 叫做有爆炸危险性煤尘。在实验室用大管状煤尘爆炸鉴定仪试验得出, 具有煤尘爆炸危险的煤矿都有发生煤尘爆炸事故的可能, 所以分析探讨煤尘爆炸的影响因素, 并根据其机理进而采取相应的防治措施, 将对煤矿防治煤尘爆炸及保障安全生产都具有十分重要的意义。

1 煤尘爆炸的机理及过程

1.1 机理

1) 煤尘悬浮在空气中, 因颗粒小与氧气接触面积增大, 吸附氧分子的能力加强, 加剧了煤的氧化速度和强度;煤尘燃烧与爆炸的反应如下:

氧气充足, 完全燃烧C+O=CO+34.1MJ/kg

氧气不充足, 不完全燃烧C+O=CO+10.2MJ/kg

2) 煤尘受热后可产生大量的可燃气体, 如1kg的焦煤 (挥发分在20%~26%) 受热后可产生290~350L的可燃性气体, 这些可燃性气体遇到高温时容易燃烧或爆炸。

1.2 过程

煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下, 空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程, 是一种非常复杂的链式反应, 一般认为其爆炸过程如下图所示:

1) 煤本身是可燃物质, 当它以粉末状态存在时, 总表面积显著增加, 吸氧和被氧人化的能力大大增可, 一旦遇见火源, 氧化过程迅速展开;

2) 当温度达到300~400℃时, 煤的干馏现象急剧增强, 放出大量的可燃性气体, 主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1%左右的其他碳氢化合物;

3) 形成的可燃气体与空气混合的高温作用下吸收能量, 在尘粒周围形成气体外壳, 即活化中心, 当活化中心的能量达到一定程度后, 链反应过程开始, 游离基迅速增加, 发生了尘粒的闪燃;

4) 闪燃所形成的热量的传递给周围的尘粒, 并使之参与链反应, 导致燃过程急剧地循环进生, 当燃烧不断加剧使火焰速度达到每秒数百米后, 煤尘的燃烧便在一定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。

2 煤中灰分对煤尘爆炸火焰长度的影响

灰份的来源和种类煤灰几乎全部来源于煤中的矿物质, 但煤在燃烧时, 矿物质大部分被氧化、分解、并失去结晶水, 因此, 煤灰的组成和含量与煤中矿物质的组成和含量差别很大。我们一般说的煤的灰分实际上就是煤灰产率, 煤中矿物质和灰分的来源, 一般可分三种:

1) 原生矿物质;2) 次生矿物质;煤中的原生矿物质和次生矿物质合称为内在矿物质.来自于内在矿物质的灰份, 称为内在灰份;3) 外来矿物质这种矿物质原来不含于煤层中, 它是由在采煤过程中混入煤中的顶, 底板和夹矸层中的矸石所形成的。其数量多少, 根据开采条件在很大的范围里波动。它的主要成分为Si O2, A12O3, 也有一些Ca SO3, Ca SO4, Fe S2等。外来矿物质在煤燃烧时形成的灰分称为外在灰分。煤灰成分十分复杂, 主要有:Si O2, A12O3, Fe S2, Ca O, Mg O, SO3等。煤中灰分不是煤中原有的成分, 而是煤中所有可燃物质完全燃烧以及煤中矿物质在一定温度下发生一系列分解、燃烧、化合等复杂反应后剩下的残渣。它的组成和质量均不同于煤中原有的矿物质, 但煤的灰分产率与矿物质含量有一定的相关关系, 所以对所测的灰分常称为煤的灰分产率。矿物质燃烧灰化时要吸收热量, 大量排渣要带走热量, 因而灰分越高, 煤炭燃烧的热效率越低;灰分越多, 煤炭燃烧产生的灰渣越多, 排放的飞灰也越多。

从上述实验我们可以看出:灰分是不燃性物质, 能吸收能量, 阻挡热辐射, 破坏链反应, 降低煤尘的爆炸性。煤的灰分对爆炸性的影响还与挥发分含量的多少有关, 一般来说来, 挥发分小于15%的煤尘, 灰分的影响比较显著, 挥发分大于15%时, 天然灰分对煤尘的爆炸几乎没有影响。

3 结语及其意义

灰分控制 第7篇

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摘要：针对我国选煤生产过程自动化、控制智能化方面存在的在线检测技术问题,通过产学研联合攻关,完成了使用方便、安全可靠、测量精度高、稳定性强的在线煤炭灰分、水分与热值一体化检测装置和重介质悬浮液粘度与密度一体化检测装置开发,实现选煤、配煤、装车过程关键参数在线检测,为选煤厂全流程智能化控制以及我国煤炭洁净利用提供先进有效的技术手段。(1)提出并实现了一种输煤旁路皮带在线采制样整形方案,在此基础上,实现了低辐射、高精度的煤质灰分、水分、热值一体化在线检测。(2)研制出一种γ射线煤质灰分在线检测装置,采用极低危险的Ⅴ类放射源取代目前所用的Ⅳ类放射源,大大提高了使用的方便性和安全性。(3)提出了双频双通道正交微波透射水分检测方法,和现有的单频单通道方法相比,该方法对煤炭的水分检测具有更高的精度和更宽的量程。(4)提出了利用灰分和水分对热值进行在线软测量的机器学习算法,和现有的线性模型方法相比,提高了热值的测量精度,扩大了适用范围。(5)提出了采用可控旁路双膜盒差压法检测重介质悬浮液密度和粘度的一体化方案,可以完全取代现有的放射性检测设备,有很高的应用价值。(6)根据可控旁路管道中重介质悬浮液沉降过程的密度变化曲线,提出了一种利用机器学习和主成分分析对煤泥含量与粘度进行在线软测量的方法。(7)利用正弦振动式粘度测量仪和开发的可控搅拌器,提出了一种重介质悬浮液粘度的实验标定方法,解决了重介质悬浮液粘度标定难题。

关键词：灰分,水分,热值,粘度,密度,检测装置