2. 原煤可选性曲线的基本概念

原煤可选性曲线是选煤厂设计、生产管理与技术分析中最基础、最常用的图形工具。它把原煤各密度级的产率与灰分(或浮物累计产率与灰分)之间的对应关系,用一组连续曲线表达出来,使工程师不必逐级查表,就能直观判断“在某一分选密度下能选出多少精煤、灰分是多少、理论分选效果如何”。理解可选性曲线,本质上就是理解原煤本身“可被分选的难易程度”如何被量化表达。

一、可选性曲线的定义与坐标约定

可选性曲线是根据原煤筛分浮沉试验结果绘制的。试验把原煤分成若干密度级(如 <1.30、1.30~1.40、1.40~1.50、1.50~1.60、1.60~1.80、>1.80 g/cm³),测出每一级的产率和灰分,再按密度由小到大逐级累加,得到浮物累计产率、浮物累计灰分、沉物累计产率、沉物累计灰分等数据。把这些累计数据画在同一坐标系中,就形成了可选性曲线。

绘制前必须先明确坐标约定,否则曲线会读反。国内选煤行业常用亨利曲线的坐标设置为:横坐标表示灰分 Ad(%),纵坐标表示浮物累计产率(%),且纵坐标通常自上而下由 0 增至 100。也就是说,曲线越靠左,灰分越低;越靠上,浮物累计产率越小。这一“上小下大、左低右高”的约定必须在绘图、读图和全文分析中保持一致。

二、可选性曲线的主要类型

工程上最常见的是亨利曲线(Henry curve),它由四条曲线组成:浮物累计产率—灰分曲线(β曲线)、沉物累计产率—灰分曲线(θ曲线)、密度—浮物累计产率曲线(λ曲线)以及密度—灰分曲线(δ曲线,部分资料单列)。四条曲线共用一套坐标,互相配合,可以读出任意分选密度下的理论精煤产率、精煤灰分和矸石产率。

迈耶尔曲线(Mayer curve)是另一种表达形式,它以横坐标表示浮物累计产率、纵坐标表示灰分,曲线形态与亨利曲线互为“转置”关系。迈耶尔曲线的优点是能更直观地看出“某一产率对应的灰分”,在评价可选性等级、读取理论分选指标时同样常用。两类曲线的数据来源完全一致,只是坐标映射不同,读图时不能混用坐标含义。

亨利可选性曲线(示例数据,非实测) 0 50 100 浮物累计产率 γ (%) 灰分 Ad (%) 横轴:灰分 0→60 0 20 40 60 β 浮物累计产率—灰分 θ 沉物累计产率—灰分 λ 密度—浮物累计产率 分选密度 1.50 g/cm³ 理论精煤产率≈62% β 曲线(浮物) θ 曲线(沉物) λ 曲线(密度)

三、坐标轴含义与读图方法

以亨利曲线为例,读图的关键是“先定分选密度,再找交点,最后读产率与灰分”。假设某原煤的 λ 曲线显示分选密度 1.50 g/cm³ 对应浮物累计产率约 62%,则从该点向上作垂线交 β 曲线,可读出理论精煤灰分;同时由 100% 减去浮物产率得到沉物(矸石)产率,再由 θ 曲线读出矸石灰分。这样一组数据就是该分选密度下的理论分选指标,是评价分选效果和制定生产指标的基准。

需要强调的是,曲线读出的是“理论值”,它假设分选过程完全按密度进行、无错配物。实际生产中由于设备分选精度限制,精煤中会混入高密度物、矸石中会混入低密度物,实际产率和灰分与理论值存在偏差。因此可选性曲线既是“目标”,也是“对照基准”,偏差大小反映分选设备的效率。

四、可选性曲线在设计与生产中的用途

1. 判断可选性难易程度。通常用分选密度 ±0.1 g/cm³ 范围内的浮物产率(即“±0.1 含量”)来评价可选性:含量越低越易选,越高越难选。这一数值可直接从 λ 曲线或浮沉试验表中读取,是选择分选方法、确定分选粒度的重要依据。

2. 确定理论分选指标。在设计阶段,根据用户对精煤灰分的要求,在 β 曲线上反查对应的浮物累计产率,再结合 λ 曲线确定所需分选密度,从而为设备选型和流程计算提供依据。

3. 评价分选效果。把实际生产数据(实际精煤产率、灰分)与曲线理论值对比,可计算数量效率、灰分偏差等指标,判断重介、跳汰等分选设备是否处于正常状态。

4. 指导配煤与产品结构优化。当原煤质量波动时,通过重新绘制或修正可选性曲线,可以快速评估不同分选密度下的产品方案,为调整生产指标提供量化支撑。

读图小技巧:亨利曲线中 β 曲线与 θ 曲线的交点对应“理论分选点”,该点横坐标即分选密度下的精煤灰分;λ 曲线用于把“密度”翻译成“产率”,是连接工艺参数与产品指标的桥梁。绘图时务必标注坐标方向,避免把“上小下大”的纵轴读反。

综上,可选性曲线不是一张孤立的试验图,而是把原煤性质、分选密度、产品产率与灰分串联起来的量化工具。掌握其定义、类型、坐标约定与读图逻辑,才能在后续的曲线绘制、指标计算和分选效果分析中做到“看图有据、用图有度”。