一、煤與煤的形成

v煤：無(wú)機(jī)礦物和有機(jī)顯微組分的集合體。它是由植物埋藏在地下，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代和地殼運(yùn)動(dòng)，在隔絕空氣的情況下，在一定溫度、壓力和細(xì)菌作用下逐步演變而成的。

v從成煤過(guò)程來(lái)看，基本分為兩個(gè)過(guò)程：一是煤炭泥化階段（植物遺骸在厭氧細(xì)菌作用下發(fā)生生物化學(xué)變化，形成泥炭），二是煤化階段（泥炭在其他物理化學(xué)作用下，相對(duì)增加碳含量，形成褐煤—煙煤—無(wú)煙煤）。因此，煤的形成過(guò)程可分泥炭、褐煤、煙煤、無(wú)煙煤四個(gè)階段。

v由于煤在形成過(guò)程中，不可避免混雜各種礦物雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的存在，導(dǎo)致煤炭中不同物料的密度差異。

二、選煤方法

v選煤：根據(jù)用戶要求和煤炭與其他礦物質(zhì)在物理性質(zhì)、物理-化學(xué)性質(zhì)的不同，用機(jī)械方法除去其中的雜質(zhì)，分成不同質(zhì)量、規(guī)格的產(chǎn)品的過(guò)程。

v選煤的方法有很多，最常見(jiàn)的應(yīng)用最普遍的為重力選煤。

v重力選煤方法分為跳汰選、重介選、搖床選、溜槽選、旋流器選等，主要依據(jù)是煤和矸石的密度差別。

v從目前的選煤方法來(lái)看，主要有跳汰選煤、重介選煤和浮游選煤三種選煤方式。

v從理論上來(lái)講，跳汰選煤和重介選煤都是按物料密度的不同進(jìn)行分級(jí)分選的。不同的是，跳汰選煤的介質(zhì)是水，重介選煤用的介質(zhì)是磁鐵礦粉懸浮液。

三、跳汰選煤基本原理

v跳汰選煤，可以直觀理解為煤炭在垂直升降的變速水流中按礦粒的密度進(jìn)行分層的過(guò)程。

v其基本原理是：在水介質(zhì)流中，密度大粒度大的物料下降速度最快，位于下層，粒度小密度稍大和粒度大密度較低的物料下降速度次之，處在中間，而粒度小密度低的物料下降速度最慢，位于上層。

v跳汰選煤是在垂直脈動(dòng)的水流和平向水流綜合作用下共同完成的。

v垂直水流的脈動(dòng)是通過(guò)風(fēng)的作用形成的，整個(gè)過(guò)程循環(huán)往復(fù)。每個(gè)水流脈動(dòng)周期可分為四個(gè)階段：即上升前半期、上升后半期，下降前半期、下降后半期。

v不同的階段，水流速度和物料狀態(tài)均存在差異：

v1、上升前半期，水流加速上升，速度由零升至最大。開(kāi)始時(shí)，只有部分細(xì)粒低密度物料穿過(guò)物料間隙，懸浮在物料上層，成松散狀態(tài)。

隨著水流速度增大，物料層逐漸抬起，懸浮的物料顆粒粒度逐漸增大，當(dāng)速度達(dá)到最大值時(shí)，整個(gè)床層松散，底部高密度大顆粒物料出現(xiàn)微動(dòng)。

這一期間，水流上升速度大于物料運(yùn)動(dòng)速度，受物料粒度和形狀的影響，易出現(xiàn)密度大粒度小的物料與粒度大密度小的物料混在一起的現(xiàn)象。因此，這一階段，床層基本處在密實(shí)狀態(tài)，物料不易按密度分層。

v2、上升后半期，水流仍向上運(yùn)動(dòng)但速度相對(duì)減緩，速度由大到零。同樣，物料的運(yùn)動(dòng)速度也逐漸減緩，但由于慣性作用，物料減緩速度要比水流減緩的速度慢，二者的速度差減小，顆粒的粒度和形狀對(duì)物料分層的影響相對(duì)降低。這一期間，不同密度的物料顆粒都達(dá)到自己的最高點(diǎn)并呈現(xiàn)短暫的靜態(tài)平衡。此時(shí)，床層物料最松散。之后，各自按照沉降速度向下運(yùn)動(dòng)。由于自身密度、粒度和水的浮力影響，正常情況下，物料最終豎向分布呈下列狀態(tài)：最下層為粗粒高密度物料，中間部分為細(xì)粒高密度和粗粒低密度物料，最上層為細(xì)粒低密度物料。

v3、下降前半期，水流運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)為向下，速度逐漸增大?？v向水位的降低，導(dǎo)致物料床層逐漸緊密。在水流和密度作用下，物料顆粒的運(yùn)動(dòng)速度逐漸增大，相對(duì)速度減小。此時(shí)，有利于物料按密度進(jìn)行分層。

期間，細(xì)粒高密度物料在水流吸啜作用下，透過(guò)逐漸緊密的床層快速向下移動(dòng)，達(dá)到較低位置。

v4、下降后半期，水流仍向下運(yùn)動(dòng)但速度相對(duì)減緩，速度由最大到零。在下降水流的作用下，物料床層更加密實(shí)。其中細(xì)?；蚣?xì)粒高密度物料在水流吸啜作用下，穿過(guò)大顆粒物料間隙繼續(xù)下降，達(dá)到床層最底部。

水流脈動(dòng)作用的結(jié)果是：密度高、粒度大物料處在最下部，密度低、粒度小的物料處在最上部，處在中間的部分則為粒度大密度低和粒度小密度高的物料。

v下面是水流、物料垂直運(yùn)動(dòng)速度和物料不同階段分布狀態(tài)示意圖：

v綜合上述四個(gè)階段，2、3階段的物料相對(duì)松散，對(duì)床層分層有利。為有效促進(jìn)物料分層，在一定程度上可適當(dāng)延長(zhǎng)這這兩個(gè)階段的時(shí)間。

v但在第3階段由于水流的吸啜作用，有可能造成低密度細(xì)顆粒的物料被吸到底部造成損失。因此，此間下降水流強(qiáng)度要適度控制，不宜過(guò)大，抽吸時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。

v跳汰選煤是在物料在經(jīng)過(guò)垂直水流若干次的上、下脈動(dòng)作用后，逐漸分離分層：密度小的部分逐漸浮到上層，而密度大的物料則下沉到底層。同時(shí)，由于密度大小差異，物料在橫向水流中的運(yùn)動(dòng)速度不同，密度小的運(yùn)動(dòng)快，隨沖水進(jìn)入下一環(huán)節(jié)，最終成為精煤，而密度大的運(yùn)動(dòng)相對(duì)較慢，最后經(jīng)排料機(jī)構(gòu)排出，成為中煤產(chǎn)品或矸石物料。

復(fù)合空氣室跳汰機(jī)

四、影響選煤效果的主要因素

v從時(shí)間生產(chǎn)情況來(lái)看，影響跳汰選煤效果的主要因素有以下幾點(diǎn)：

v原料煤特性（粒度組成、密度組成）、跳汰機(jī)結(jié)構(gòu)、跳汰機(jī)工作制度。

v通常情況下，生產(chǎn)條件條件和原煤性質(zhì)基本上相對(duì)穩(wěn)定。同樣，在一定時(shí)間段內(nèi)，作為選煤生產(chǎn)的主要設(shè)備跳汰機(jī)結(jié)構(gòu)是沒(méi)有變化，因此，工作制度成為影響選煤效果的主要因素。

v跳汰機(jī)工作制度包括：跳汰機(jī)給料、風(fēng)水量、跳汰振幅與頻率、床層狀態(tài)、物料排放等。

v1、跳汰機(jī)給料：原則上要求給料均衡，質(zhì)量穩(wěn)定。原料煤在跳汰機(jī)篩板上橫向（寬度方向）分布要均勻，不堆積、不打團(tuán)。粒度大時(shí)，原則上可加大給料量。

v如果物料分布不均衡，易造成床層截面單元垂直受力分布不均勻，水流會(huì)在床層厚度相對(duì)較薄的位置先行突破，造成床層紊亂，影響床層的整體抬起、松散和分層。

v2、床層狀態(tài)：床層在同一段室內(nèi)分布相對(duì)平穩(wěn)，厚度要根據(jù)煤質(zhì)狀況合理設(shè)定。過(guò)厚，床層松散時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，松散度降低，分層時(shí)間慢或者不易分層，易造成物料混雜，出現(xiàn)污染；過(guò)薄，會(huì)出現(xiàn)物料混亂，床層翻花。通常情況下，當(dāng)入料粒度為50~0mm時(shí)，床層厚度為400~500mm。

v3、風(fēng)量水量：風(fēng)量水量對(duì)床層抬起、控制振幅和物料松散有一定作用。

風(fēng)的作用是將篩下水頂起，使物料在垂直水流中松散分層。加大風(fēng)量，有利于提高振幅和床層物料松散，但水流抽吸作用也會(huì)隨之提高，物料過(guò)度透篩幾率增加，同時(shí)有可能造成床層紊亂。

頂水的作用一是為物料松散分層提供空間，二是起到物料運(yùn)輸作用。加大頂水水量，也能提高振幅和床層物料松散，提高物料水平運(yùn)動(dòng)速度，物料松散分層時(shí)間短，導(dǎo)致產(chǎn)品污染。同時(shí)吸啜作用下降，細(xì)粒物料透篩幾率降低。

沖水作用主要是物料潤(rùn)濕。加大沖水量，物料水平移動(dòng)速度加快快。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，大多采用大風(fēng)小水的操作方式，目的就是在確保床層松散度的基礎(chǔ)上，加大物料松散分層和細(xì)粒物料透篩幾率，特別是細(xì)粒物料較多的情況下。

v4、跳汰頻率與振幅：

頻率決定物料松散時(shí)間的長(zhǎng)短。實(shí)際操作過(guò)程中，物料粒度大時(shí)，頻率易小，目的是給物料充足的松散分層時(shí)間。相反，物料粒度小時(shí)，頻率易偏高，目的克服物料沉降速度慢不利有效分層的缺陷，提高分選效果。

振幅決定床層抬升高度。一般情況下，物料粒度大時(shí)，床層相對(duì)較厚，需要充足的松散空間和時(shí)間，此時(shí)振幅易大。但過(guò)大，易造成床層混亂，同時(shí)下降水流吸啜力加大，細(xì)粒低密度物料易損失。

在同一段內(nèi)，一般情況下，沿煤流方向振幅通常由大到小。目的在保證已分層物料維持現(xiàn)狀的前提下繼續(xù)松散分層，避免物料因振幅偏引發(fā)床層混亂。

v5、排料：保證物料及時(shí)適量排放，為下一段松散分層提供條件或避免高密度物料進(jìn)入下一產(chǎn)品中。但應(yīng)杜絕過(guò)度排量，減少輕產(chǎn)品損失。