董 良，张亚东，赵跃民，段晨龙

(1.中国矿业大学 煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室，江苏 徐州 221116; 2.中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221116)

我国煤炭资源与水资源呈逆向分布，煤炭资源丰富的西部地区，属于干旱缺水地区，且水资源短缺问题日益严峻，迫切需要煤炭高效干法分选技术[1]。空气重介质流化床选煤技术作为一种高效的干法选煤方法，主要适用于>6 mm粒级的煤炭分选，其流化床层的似流体特性是其应用于煤炭按密度分选的关键。随着我国煤炭开采规模的扩大以及煤炭综采机械化、大型化程度的提高，开采原煤中<6 mm细粒煤的含量增大，有的甚至超过60%。然而，随着细粒煤颗粒粒度的减小，其在普通气固流化床中的分选过程易受颗粒群惯性迁移效应的影响，同时床层中团聚、沟流、死区及剧烈鼓泡现象的存在，加剧了颗粒床层的宏观返混，降低了颗粒按密度沉降离析的精度和效率[6]。因此，细粒煤分选成为煤炭高效干法分选的关键难题，是制约煤炭全粒级大规模干法分选的技术瓶颈。针对细粒煤在普通气固流化床中分选存在的问题，国内外学者提出引入外力场强化气固流化床分选环境的均匀稳定性以提高细粒煤的分选效果[7-10]。振动流化床是在气固分选流化床中引入振动能量，改善分选流化床中难以均匀流化的微细颗粒和强黏性颗粒的流化状态，达到均匀稳定的微泡或准散式流态化，形成适合细粒煤按密度精准分离的分选环境[11-15]。

振动流化床被引入到煤炭干法分选领域后，国内外学者针对振动流化床的机械设计和分选特性进行了系统的研究。BEECKMANS[16]和MACPHERSON[17]分别设计研究了水平杆式振动流化床分选机和振动逆流式分选机，并对振动流化床的分选效果进行了测试，结果表明，利用振动流化床能够对细粒煤炭进行有效分选。随后，VAN HOUWELINGEN[18]设计了半工业振动分选机，并利用平均粒度为0.22 mm的石英砂作为加重质，系统地研究了入料水分、组成和流化气速对分选效果的影响。RUBARTH[19]设计研究了不加介质的AKAFLOW半工业化振动分选机，并将该设备与其他选煤设备对细粒煤的分选效率进行了对比，结果表明，AKAFLOW振动分选机能够有效分选<2 mm的细粒煤。与此同时，随着我国煤炭工业的迅速发展，煤炭开采及赋存条件的严峻变化使得细粒煤炭资源的分选成为我国煤炭行业和环保行业急需解决的关键问题与共性问题。靳海波等[20-21]研究了颗粒物性参数与振动参数对床层流化特性的影响，通过数值模拟研究了细颗粒物料在振动流化床中的分选行为，得到最佳分选操作气速流化数范围为1.0～2.0。此外，在振动流化床分选过程中，由于入选原煤的高含水量易导致加重质黏附在煤炭表面，恶化流化效果，降低细粒煤的分选精度。因此，韦鲁滨等[22]研究了振动流化床分选过程中原煤中水分的传递及其对分选效果的影响。中国矿业大学在细粒煤振动流化床干法分选方面开展了大量的研究工作，提出了振动重介质分选流化床分选方法[23-24]，研究了振动流化床细粒煤的分选原理，并对6～0.5 mm细粒煤进行了连续分选试验，精煤灰分为8.35%，产率为80.2%，可能偏差为0.065～0.085 g/cm3;研究了细粒煤自生介质振动流化床干法分选理论与技术[25-26]，结果表明振动-气流驱使细粒煤层形成的团涌-自生介质流化环境能够实现细粒煤的有效分选，并利用高速摄像机捕捉到细粒煤分选的周期性团涌行为，建立了团涌毗邻区气泡兼并过程的动力学方程和团涌生长机理模型;提出了低品质煤振动流化床脱灰脱水一体化方法[27-28]，使原煤灰分降低17.09%，水分脱除25.72%，脱水脱灰后产品发热量提高1.04×104kJ/kg。在振动流化床分选细粒煤过程中，气泡是影响分选精度的重要因素，因此，降低气泡运动对颗粒分离行为的影响，改善床层流化质量，是降低分选物料的错配概率，提高细粒煤分选精度的有效途径。

针对细粒煤干法分选过程中分选精度低的问题，研究细粒煤分选过程中床层的压降波动特性及气泡运动行为对分选效果的影响。通过利用压力信号分析方法研究不同操作条件下的压降信号波动，分析压降信号的能量分布特征。通……