一种气流分选机和多产品物料分选方法与流程

本发明涉及选煤设备技术领域，具体的是一种气流分选机，还是一种多产品物料分选方法。

背景技术：

现有的空气跳汰分选机的分选床2的振动方向a均为偏向入料口24，即如图1所示，分选床2的振动方向a与分选床2的床面朝向轻质物料排料口25的方向b之间的夹角α1小于分选床的振动方向a与分选床2的床面朝向入料口24的方向c之间的夹角α2。分选床2在沿振动方向的振动过程中，待分选的原煤物料中的精煤和矸石将根据密度的不同上下分层，同时精煤和矸石均向排料口方向移动，例如中国专利文献cn103406267a，公开日期2013年11月27日，公开的一种《末煤跳汰干选机及其成套装置》。

但是，该空气跳汰分选机不适合处理低含矸量的原煤物料，因为即使原煤物料在床层上完全分层，空气跳汰分选机也无法分离出纯净的矸石。例如，当使用空气跳汰分选机处理30mm粒度上限的原煤物料时，原煤的含矸率为5％，床层的厚度为200mm，即使矸石与物料完全分离，底层的矸石厚度为10mm，实际上，底层物料的单层厚度至少为30mm，即使将底层的物料完全分离，其中也会含有2/3的非矸石物料。

技术实现要素：

为了高效分选低含矸量的原煤物料，本发明提供了一种气流分选机和多产品物料分选方法，该多产品物料分选方法和气流分选机中分选床的振动方向为偏向入料口，不但可以使低含矸量的原煤物料中的精煤与矸石迅速上下分离，还可以使矸石在分选床上聚集，使排矸口排出的物质中矸石的含量大幅提高。从而实现将原煤产品分为两种或者三种满足指标的产品，具有巨大的经济效益。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气流分选机，包括分选床、供风机构、振动机构，分选床的一端上方设有入料口，分选床的另一端设有轻质物料排料口，所述分选床靠近入料口方向的一端的底部设有排矸口，分选床沿入料方向向下倾斜设置，分选床内的上层轻密度物料能够在重力作用下沿分选床向下滑动并由轻质物料排料口排出，分选床的振动方向偏向入料口，振动机构能够使分选床沿该振动方向振动，分选床内的下层重密度物料能够在振动机构的振动作用和床层摩擦力耦合作用下，逆流向入料口方向运动并向排矸口聚集，并由排矸口内的排料轮控制排出，供风机构能够向分选床提供预设波形的风，所述预设波形为所述风对应的时间和风速关系曲线为连续的波浪线。

所述入料口的布料宽度与分选床的宽度相同。

分选床的振动角度为振动方向与分选床的夹角，所述振动角度为5°-33°。

分选床的床面与水平面之间的夹角为2.5°-18°，分选床的振幅为1mm-5mm，分选床的振动频率为550rpm-960rpm。

沿入料口向轻质物料排料口的方向，分选床含有多个分选段和多个排矸口，每个分选段均含有布风板。

所述布风板内设有若干通风孔，通风孔的孔径大于等于2mm且小于待分选物料的粒径下限，布风板的开孔率为11％-36％；沿床箱入料口向轻质物料排料口方向，相邻分选段的布风板内的通风孔的孔径相同或逐渐减小，相邻分选段的布风板的开孔率相同或逐渐增加。

在每个分选段内，排矸口均设置在入料方向的一端，分选段的另一端设有溢流挡板，所述上层轻密度物料能够越过溢流挡板后进入下一个相邻的分选段。

一种多产品物料分选方法，所述多产品物料分选方法采用了上述的气流分选机，所述多产品物料分选方法包括以下步骤：

步骤1、待分选的原煤物料从入料口匀速进入分选床；且入料口的布料宽度与分选床的宽度相同；

步骤2、分选床在振动机构的作用下沿该振动方向振动，供风机构向分选床供风，该待分选的原煤物料在振动和风的作用下，根据密度分为上层轻密度物料和下层重密度物料；

步骤3、所述下层重密度物料在振动作用下逆流向上运动并通过排矸口排出，所述上层轻密度物料在自身重力作用下向下滑动并从轻质物料排料口排出。

所述分选床的床面与水平面之间的夹角为2.5°-18°，分选床的振动角度为5°-33°，轻质物料排料口与排矸口反方向设置，所述上层轻密度物料向上向前运动并由轻质物料排料口排出，所述下层重密度物料向下向后运动并由排矸口排出。

沿入料口向轻质物料排料口的方向，分选床含有多个分选段和多个排矸口；前一个分选段内的所述上层轻密度物料越过溢流挡板进入下一个分选段，前一个分选段内的所述下层重密度物料向入料口方向运动，集聚至一定厚度后由排矸口排出。

本发明的有益效果是：该多产品物料分选方法和气流分选机中分选床的振动方向为偏向入料口，不但可以使低含矸量的原煤物料中的精煤与矸石迅速上下分离，还可以使矸石在分选床上聚集后再排出，使排矸口排出的物质中矸石的含量大幅提高。从而实现将原煤产品分为两种或者三种满足指标的产品，具有巨大的经济效益。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是现有的空气跳汰分选机的示意图。

图2是本发明所述气流分选机的示意图。

图3是本发明所述气流分选机的工作状态示意图。

图4是本发明所述分选床的示意图。

图5是本发明所述分选床的工作状态示意图。

图6是旋转风阀输出的风对应的时间和风速关系曲线。

1、除尘罩；2、分选床；3、供风机构；4、振动机构；5、除尘系统；6、布料装置；

21、溢流挡板；22、分选段；23、布风板；24、入料口；25、轻质物料排料口；26、排矸口；

31、风室；32、风源；33、供风管道；34、旋转风阀；

71、下层矸石；72、上层精煤；

212、第二溢流挡板；213、第三溢流挡板；

221、第一分选段；222、第二分选段；223、第三分选段；

231、第一布风板；232、第二布风板；233、第三布风板；

261、第一排矸口；262、第二排矸口；263、第三排矸口；

311、第一风室；312、第二风室；313、第三风室。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种气流分选机，所述气流分选机包括分选床2、供风机构3、振动机构4，分选床2的一端上方设有入料口24，分选床2的另一端设有轻质物料排料口25，所述分选床2靠近入料口24方向的一端的底部设有排矸口26，分选床2沿入料方向向下倾斜设置，分选床2内的上层轻密度物料能够在重力作用下沿分选床2向下滑动并由轻质物料排料口25排出，分选床2的振动方向偏向入料口24，振动机构4能够使分选床2沿该振动方向振动，分选床2内的下层重密度物料能够在振动机构4的振动作用和床层摩擦力耦合作用下，逆流向入料口24方向运动并向排矸口26聚集，并由排矸口26内的排料轮控制排出，供风机构3能够向分选床2提供预设波形的风，所述预设波形为所述风对应的时间和风速关系曲线为连续的波浪线，如图2至图5所示。

本发明与现有技术的主要区别在于，分选床2的振动方向偏向入料口24，即分选床2的振动方向a与分选床2的床面朝向入料口24的方向c之间的夹角α2小于分选床2的振动方向a与分选床2的床面朝向轻质物料排料口25的方向b之间的夹角α1。如此设置的振动方向，使得待分选物料在重力作用向下滑落运动的过程中，受到向上、向后(向入料方向)的力，分选床2在沿振动方向a的振动过程中，待分选的原煤物料中的精煤和矸石，在振动和风的作用下，下层物料中的精煤密度小，向上向后运动，下层物料中的矸石密度大，重力作用大于风的浮力和振动作用力，且床层摩擦力较大，使得矸石向后运动，上层物料中，精煤向上向后运动，矸石，向下向后运动，从而使得分选床内的物料，根据密度的不同分为上下排布的轻密度层(精煤)和重密度层(矸石)，在此过程中，轻密度层将沿床面朝向轻质物料排料口25的方向b倾斜向下运动，而重密度层将沿床面朝向入料口24的方向c倾斜向上运动，在重密度层倾斜向上运动的过程中，重密度层同时受到振动和重力的作用，且分选床面的摩擦力较大，矸石无法克服摩擦力和重力向下运动，反而向入料端运动，并可以使矸石逐渐向上倾斜聚集，最终重密度层在排矸口26处富集并排出，从而使排矸口排出的物质中矸石的含量大幅提高。因而，本发明所述气流分选机特别适合于于低含矸量(且矸石粒径较小)的原煤物料分选。

在本实施例中，所述入料口24的布料宽度与分选床2的宽度相同，现有技术中的风力干选设备，均采用非等宽入料，即入料宽度小于分选床宽度，这样设置有利于设备布置，而且不论是复合式干法分选机还是差动式风力干选机，等宽入料都不能有利于分选效果，本申请中待分选物料由布料口进入分选床，假如布料口的宽度小于分选床的宽度，使得物料进入分选床后呈三角状，即入料时窄，在前进过程中逐渐分布呈分选床宽度，在物料前行运动的过程中，下层的矸石横向运动的速度较慢，上层精煤会风力的作用下直接进入两侧空缺的下层，导致横断面排料过程中中间的矸石较为纯净，而两侧的矸石带煤率较高，以此导致无法排出纯净的矸石；若要保证分选精度，需增加预选区域，加长分选床的长度，使物料在运动过程中逐渐趋于等宽平稳后，再进行分选；分选床2的床面为倾斜状态，分选床2的入料口24高于分选床2的轻质物料排料口25，轻质物料排料口25与入料口24左右对应设置，分选床2的振动方向a与分选床2的床面朝向入料口24的方向c之间的夹角α2小于90°且大于0°，分选床2的振动角度为5°-33°。

在本实施例中，分选床2的床面与水平面之间的夹角为2.5°-18°，分选床2的振幅为1mm-5mm，分选床2的振动频率为550rpm-960rpm。重密度层的运动速度以及逆流而上物料层的高度通过床面摩擦力，激振方向角、床面角度、振幅和频率控制。床面摩擦力通过床面覆盖橡胶增加，其中振幅越大，频率越高，床面与水平面的夹角越小，床面底部的矸石反向输送能力越强。反之，上层物料(轻密度层)的输送能力越强。

在本实施例中，沿入料口24向轻质物料排料口25的方向，分选床2含有多个分选段22和多个排矸口26，分选段22与排矸口26一一对应，每个分选段22均含有布风板23。在每个分选段22内，布风板23与排矸口26左右相邻设置，布风板23到轻质物料排料口25的距离小于排矸口26到轻质物料排料口25的距离。

在本实施例中，所述布风板23内设有若干通风孔，通风孔的孔径大于等于2mm且小于待分选物料的粒径下限，布风板23的开孔率为11％-36％；沿床箱入料口24向床箱轻质物料排料口25方向，相邻分选段的布风板23内的通风孔的孔径相同或逐渐减小，相邻布风板23的开孔率相同或逐渐增加，不同分选床采用不同的孔径和开孔率，在入料端使用大孔径、小开孔率，可以使大块矸石快速沉降，较大的孔径能适应大块物料的分选，而下一级的分选区域，物料粒径逐渐减小，相应的开孔率逐步增加，使得精煤段的低密度精煤的床层更佳平稳，对应的精煤产品更佳纯净，本设备的孔径和开孔率设计使得一个较宽的入料范围粒径，能在本申请的设备中实现梯度分选，这是布风板相同孔径和开孔率所无法达到的。

具体的，沿入料口24向轻质物料排料口25的方向，分选床2可以含有三个分选段22、三个布风板23和三个排矸口26，三个分选段22依次为第一分选段221、第二分选段222、第三分选段223，三个布风板23依次为第一布风板231、第二布风板232、第三布风板233，三个排矸口26依次为第一排矸口261、第二排矸口262、第三排矸口263。

在本实施例中，沿入料口24向轻质物料排料口25的方向，排矸口26的宽度(即图2中左右方向上的尺寸)可以相同或逐渐减小。例如，第一排矸口261、第二排矸口262、第三排矸口263的宽度相同，或者第一排矸口261的宽度大于第二排矸口262的宽度，第二排矸口262的宽度大于第三排矸口263的宽度。

在本实施例中，分选段22内设有溢流挡板21，沿入料口24向轻质物料排料口25的方向，溢流挡板21的高度相同或逐渐减小。例如，第二分选段222含有第二溢流挡板212，第二排矸口262位于第二布风板232和第二溢流挡板212之间，第三分选段223含有第三溢流挡板213，第三溢流挡板213位于第三布风板233和第三溢流挡板213之间。第二溢流挡板212和第三溢流挡板213的高度相同，或第二溢流挡板212的高度大于第三溢流挡板213的高度。溢流挡板21的作用在于使重密度层在排矸口26处聚集。

在本实施例中，供风机构3含有依次连接的风源32、供风管道33、旋转风阀34和风室31，风室31与分选段22一一对应。例如，沿入料口24向轻质物料排料口25的方向，风室31含义依次设置的第一风室311、第二风室312和第三风室313，旋转风阀34与风室31一一对应连接，每个旋转风阀34均独立控制，旋转风阀34能够输出预设波形的风(即下述脉动风)。所述预设波形为所述风对应的时间和风速关系曲线为连续的波浪线，优选该波浪线为正弦曲线或余弦曲线。

在本实施例中，该气流分选机还除尘罩1、除尘系统5和布料装置6，除尘罩1和除尘系统5均位于分选床2的上方，供风机构3位于分选床2的下方，布料装置6用于将待分选的原煤物料按预设速度输送至分选床2内，布料装置6的出口与入料口24对应连接。

下面一种多产品物料分选方法，所述多产品物料分选方法采用了上述的气流分选机，所述多产品物料分选方法包括以下步骤：

步骤1、待分选的原煤物料从入料口24进入分选床2，且入料口24的布料宽度与分选床2的宽度相同；

步骤2、分选床2在振动机构4的作用下沿该振动方向振动，供风机构3向分选床2供风，该待分选的原煤物料根据密度分为上下设置的上层轻密度物料(上层精煤72)和下层重密度物料(下层矸石71)，即高密度的矸石可以快速的沉至底层(下层矸石71)，低密度的精煤浮至顶层(上层精煤72)，同时，该重密度层在振动力的驱动下沿床面逆流而上，该轻密度层在流化和床面倾角的作用下沿床面顺流而下；

步骤3、所述下层重密度物料在振动作用下逆流向上运动并通过排矸口26排出，所述上层轻密度物料在自身重力作用下向下滑动并从轻质物料排料口25排出。

由于分选床2可以含有多个分选段22，每个旋转风阀34均独立控制，在步骤2中，供风机构3能够向每个分选段22均独立供应不同的脉动风，所述脉动风为对应的时间和风速关系曲线为连续的波浪线，如图6所示。靠近入料口的床层厚度大，对应的风速大、频率低，使床层的流化分选密度高，高密度的矸石可以快速的沉至底层，低密度的精煤浮至顶层，下层的物料在振动力的驱动下逆流而上，即沿入料口24向轻质物料排料口25的方向，所述脉动风的风速逐渐减小，所述脉动风的频率逐渐增大。多个分选段22内所述原煤物料的厚度逐渐减小。

例如，在第一分选段221内，所述原煤物料的厚度约为200mm-350mm，所述脉动风的风速为2.6m/s-3.5m/s，所述脉动风的频率为30rpm-55rpm，高密度(大于2.5g/cm³)的矸石在第一排矸口261排出。

在第二分选段222内，所述原煤物料的厚度约为h1╳(100％-g1)，所述脉动风的风速为2.6-3.5m/s╳(100％-g1)，所述脉动风的频率为55rpm-78rpm，中密度(2.0g/cm³-2.5g/cm³)的矸石在第二排矸口262排出。其中，h1为第一分选段221内的所述原煤物料的厚度，单位为mm；g1为第一分选段221内的排矸率，无单位。

在第三分选段223内，所述原煤物料的厚度约为h2╳(100％-g2)，所述脉动风的风速为2.6m/s-3.5m/s╳(100％-g1)╳(100％-g2)，所述脉动风的频率为79rpm-135rpm，低密度(1.6g/cm³-2.0g/cm³)的矸石在第三排矸口263排出。其中，h2为第二分选段222内的所述原煤物料的厚度，单位为mm；g2为第二分选段222内的排矸率，无单位。

沿入料口24向轻质物料排料口25的方向，所述原煤物料在第一分选段221、第二分选段222和第三分选段223内的厚度逐渐减小，可以称为梯度流化。

下面介绍该气流分选机的工作过程。

待分选的煤炭物料从入料口24进入分选床2，风源32提供一定压力的空气，由旋转风阀34控制风速曲线和风速的波动范围，经过布风板23均匀布风后，均匀的穿过物料层，然后进入除尘系统5。

振动机构4使分选床2沿该振动方向振动，在此过程中，密度相对较小的精煤向上运动形成轻密度层，密度相对较大的矸石向下运动形成重密度层，与此同时，轻密度层将沿床面朝向轻质物料排料口25的方向b倾斜向下运动，而重密度层将沿床面朝向入料口24的方向c倾斜向上运动，所述重密度层聚集后通过排矸口26排出，所述轻密度层从轻质物料排料口25排出。

具体的，物料经过第一分选段221的初步分选后，底层分选富集出的矸石从第一排矸口261排出，其余物料溢流进入第二分选段222再次分选，分选后底层富集出的矸石从第二排矸口262排出，其余物料溢流进入第三分选段223再次分选，分选后底层富集出的矸石从第三排矸口263排出，最终满足指标的产品从轻质物料排料口25排出。

为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行表述，其中的方位词“上”表示图2中的上侧方向，“下”表示图2中的下侧方向，“左”表示图2中的左侧方向，“右”表示图2中的右侧方向。本发明采用了使用者或阅读的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。