石炭選鉱プラントにおける重質媒体懸濁液

石炭選鉱工場における密度測定方法

伝統的な技術

選炭プラントのプロセス制御は、これまで手動サンプリングとラボ分析が基盤となってきました。これらの方法では、オペレーターがシステム内の特定の箇所から、一定間隔で培地または石炭スラリーのサンプルを採取します。採取されたサンプルは現場のラボに搬送され、比重計または重量法を用いて密度を測定します。

比重計法は、迅速な評価に広く使用されています。懸濁液のサンプルを較正済みのシリンダーに注ぎ、比重計を静かに浸します。相対密度は液体のメニスカスで読み取られますが、精度を上げるために温度補正が必要になることがよくあります。この方法は迅速ですが、いくつかの問題が発生しやすい傾向があります。混入した微細な固形物、気泡、または濁ったサンプルの視認性が悪いと、結果が歪む可能性があります。オペレーターの技術も大きな変数であり、比重計がどれだけスムーズに浮くか、シリンダーが水平面に置かれていないかによって、読み取り値が変わる可能性があります。比重計は通常、相対密度単位で ±0.005 ～ ±0.01 の精度を実現するため、迅速なチェックには適していますが、特に粘度の高い懸濁液や微粒子を多く含む懸濁液の場合は、厳密な管理には適していません。これらの制限が検出されない場合、石炭分離技術およびクリーンコール生産プロセス全体に影響を及ぼす可能性があります。

天秤法（重量法）では、比重瓶または類似の容器を使用します。容器に懸濁液を慎重に充填し、分析天秤で重量を測定します。研究者は、空の容器の質量を差し引き、容器の容量で割ることで密度を求めます。この方法は、綿密に実施すれば高い精度（±0.001単位）が得られるため、プロセス検証やクリーンコールテクノロジーの研究に有用です。しかし、本質的に時間がかかり、誤差が生じる可能性があります。気泡、温度の不均一性、充填の不完全さなどによって結果が変化する可能性があります。さらに、このプロセスでは計量機器の厳格な校正が求められ、石炭選鉱プロセスに関する誤った結論を防ぐために、サンプルの取り扱い全体を通してサンプルの代表性を維持する必要があります。

リアルタイムオンライン密度計ソリューション

現代の石炭処理・選炭工場では、選炭工程の監視にオンライン密度計ソリューションの利用がますます増加しています。これらの装置の動作原理は、懸濁液の密度を連続的かつリアルタイムで測定することです。測定には、通常、マイクロ波、超音波、または原子力ベースの技術が使用されます。例えば、Lonnmeter社のオンライン密度計は、石炭スラリーラインに直接設置された電子センサーを使用しています。これらの装置はスラリーを通して信号を発信し、固形物の存在と濃度によって信号がどのように変化するかを測定することで、スラリーの密度を即座に読み取ります。

より広範な石炭選鉱プロセスへの統合は容易です。オンライン密度計が連続データをプラント制御システムに送ります。オペレーターは分離容器内の重質媒体の密度を監視したり、マグネタイトやフェロシリコンの割合をリアルタイムで制御したりできます。自動フィードバックループにより、プラントは媒体の添加、水の希釈、または分離の設定値をほぼ瞬時に調整できるため、オペレーターの介入を最小限に抑え、手作業によるサンプリングへの依存を軽減できます。

自動化されたオンライン密度計には大きな利点があります。リアルタイムモニタリングにより、石炭処理における重要な段階である濃厚媒体分離を一貫した制御で確実に実行できます。密度変動を即座に検知することで、貴重な製品の置き忘れや廃棄物の増加を防ぎ、製品の品質と歩留まりを維持できます。継続的なデータ取得により、選炭プラントの運用効率が向上し、クリーンコールテクノロジーの目標達成を支援し、プロセスの信頼性を向上させます。

ロンメーターのような機器オンライン密度計安定した懸濁液密度とプロセス信頼性の維持に有効であることが実証されています。これは、石炭処理における石炭洗浄プロセスと脈石除去の最適化に不可欠な機能です。従来の方法とは異なり、オンラインシステムはサンプリングの遅延を排除し、人的ミスを削減し、高頻度のデータを提供します。また、自動密度測定により異常への迅速な対応が可能になり、石炭処理準備プラントのプロセスのより厳密な制御をサポートし、石炭洗浄プラントの設計におけるエネルギー効率と試薬効率を向上させます。

手動サンプリングと実験室分析は校正とトラブルシューティングに依然として重要ですが、石炭スラリー用途のオンライン密度計への移行は、石炭処理プラント設備と現代の石炭準備プラントの運用における大きな進歩を示しています。

石炭処理と準備における主要な機器と技術

現代の石炭処理・選鉱プラントは、一連の特殊設備と統合技術によって効率的な石炭選鉱を実現しています。効果的な破砕、選別、洗浄、密度制御は選鉱プラントのプロセスの基盤となり、クリーンコールテクノロジーの導入と石炭処理における効率的な鉱石除去に直接影響を与えます。

破砕機、スクリーン、洗浄回路

石炭選鉱工程における粒度調整には、破砕機が不可欠です。サイザーなどの高度な石炭破砕機は、石炭を洗浄前に正確な粒度範囲に分割します。サイザーは対向する歯付きロールを使用し、ロール速度を石炭の流れに合わせることで、不要な破砕を抑制します。この技術により、下流工程での分離を阻害し、回収率を低下させる可能性のある微粉の発生を抑えます。例えば、最新のサイザー技術は、破砕段階における再循環を最小限に抑え、石炭洗浄回路や高密度媒体システムによる分離に最適な、より均一な粒子径を実現します。

スクリーンは粉砕段階の後段に続き、石炭を洗浄回路に適した粒度に選別します。効率的なスクリーニングにより、重質中型ドラムや分級サイクロンなどの洗浄回路に最適な粒度の原料が供給されます。これらの洗浄回路は、上流で生成される正確な粒度分布に依存しています。適切なスクリーニングは、効果的な石炭分離技術とよりクリーンな製品回収をサポートします。

石炭洗浄プロセスの中心となるのは、高密度媒体槽とサイクロンを含む洗浄回路です。これらのシステムは、石炭と脈石の密度差を利用して、精密な分離を可能にします。これらの石炭処理方法の有効性は、適切な破砕機とスクリーンの選択と操作によって確立される、投入粒子の均一性と媒体密度の安定性に依存します。

媒体回路および密度制御装置

洗浄回路における媒体密度を正確に保つことは、最適な石炭分離に不可欠です。密度ベンチ、密度ゲージ、石炭スラリー用オンライン密度計などの密度制御装置は、媒体の密度をリアルタイムで継続的に監視・調整します。石炭スラリー用オンライン密度計「Lonnmeter」は、この用途を実証するものであり、即時のフィードバックを提供することで、狭い許容範囲内で目標媒体密度を維持します。このレベルの制御は、製品の品質と分離効率に大きな影響を与え、石炭処理準備プラントのプロセスにおいて安定した操業を維持するための実用的なデータをオペレーターに提供します。

遮断弁と分流弁はシステムの流れを調整し、培地の添加、回収、分配を正確に制御します。これらの制御要素は、分離プロセスの一貫性を維持し、製品ロスを削減し、クリーンコール生産プロセスをサポートします。

センサー、バルブ、自動制御システム

現代の石炭選鉱プラントの操業において、センサーは極めて重要です。石炭選鉱プロセス全体を通して、スラリーの密度、流量、圧力、粒度分布といった重要な変数を監視します。これらのデータストリームは、プロセスの安定性を維持するための手動および自動調整のための実用的な洞察を提供します。

自動制御システムは、センサーデータ、バルブの位置決め、機器からのフィードバックを統合し、分離条件を最適化します。最新のシステムは、媒体の密度を調整し、タイブレーカーの水使用量を管理し、循環バランスを効果的に調整することで、手動介入を最小限に抑えます。自動制御は、プラントのスループット、製品収率、運用の一貫性を向上させるとともに、予測的な状態監視とメンテナンスアラートを通じてダウンタイムを削減します。

自動化システムによって調整されたバルブは、原炭供給、媒体循環、加水といったすべてのフローを、信頼性と適応性に優れた制御で維持します。この包括的なアプローチにより、破砕、選別、洗浄といった各ユニット操作が調和のとれた全体として機能することが保証され、高度な石炭洗浄プラントの設計と効率的な石炭処理プラントの機器構成をサポートします。

最新のプラント設計により、石炭の分離と粉塵削減が強化され、石炭処理および準備プラント全体でより高い収量と安全基準の向上が保証されます。

重質媒体懸濁液の密度に影響を与える要因

選炭プラントでは、石炭と脈石を分離し、製品の品質と回収率を制御するために、高密度媒体懸濁液が使用されています。これらの懸濁液の密度は、いくつかの重要な要因によって影響を受けます。

石炭と脈石の粒度分布

マグネタイトまたはフェロシリコンの粒度分布（PSD）は、懸濁液の安定性と密度に直接影響します。特に10ミクロン未満の微粒子は、沈降速度を低下させ、コロイド相互作用を促進することで懸濁液の安定性を高めます。これにより、石炭選鉱プロセスにおける分離工程において、媒体の密度が均一に維持されます。しかし、微粒子が主成分の懸濁液は粘性が高くなり、ポンプによる送液や循環が困難になる場合があります。一方、粗粒子が過剰になると沈降速度が速くなり、密度の成層化を引き起こし、石炭の分離効率が低下します。最適なPSDを得るには、綿密な配合が必要です。多くの場合、Lonnmeterなどの石炭スラリー用オンライン密度計などの専用機器を用いてリアルタイムで監視・調整を行い、石炭選鉱プラントの運用を支援し、プロセス効率を最大化します。

培地組成とレオロジー

媒体の鉱物組成（通常はマグネタイトまたはフェロシリコン）は、達成可能な密度とレオロジー挙動を決定します。微粒子の存在は粘度と降伏応力を増加させ、取り扱いや循環に支障をきたす可能性があります。微粒子が少なすぎると密度が低下し、媒体の追加投入が必要になり、運用コストに影響を及ぼします。近年のレオロジー試験では、適切なPSD（10ミクロン未満の微粒子を適度に含む）が密度と管理可能な粘度のバランスを保ち、安定した石炭洗浄プロセス性能を確保しながらクリーンコール生産プロセスをサポートすることが実証されています。プラントでは、目標密度（ほとんどの石炭処理および選鉱プラントのプロセス設定で通常1.3～1.5 g/cm³）を達成するために、媒体組成を動的に調整します。

プラントの運転パラメータ

日常的な操業は、重質媒体の懸濁液密度にさらなる影響を与えます。供給速度は、分離回路に入る固相と液相の体積と分布を制御します。供給速度が速いと媒体濃度が薄まり、補正しないと密度の変動につながります。攪拌は粒子を懸濁状態に保ち沈降を防ぐために不可欠ですが、過剰な攪拌は過剰な微粒子を発生させ、粘度を上昇させ、石炭の分離技術を複雑化させる可能性があります。温度は粘度と懸濁液の安定性の両方に影響を与えます。通常は温度が高いほど粘度は低くなりますが、温度が最適な範囲を超えると、媒体の劣化や揮発が促進され、石炭の選鉱プロセスに支障をきたす可能性があります。工場管理者はこれらのパラメータを運転レシピに組み込み、石炭処理における脈石除去に最適な媒体密度を維持するように調整します。

粉塵の拡散が労働者の健康に与える影響

重い媒体懸濁液の取り扱いや循環は、特に微細なマグネタイトやフェロシリコンを使用する場合、粉塵の拡散につながります。撹拌の強化、不適切なPSDバランス、または過度の乾燥取り扱いによって、粉塵濃度は上昇します。これらの浮遊粒子は、石炭処理プラントの設備区域にいる作業員に呼吸器系の危険をもたらします。現在、プラントの設計では、石炭選鉱プラントの工程における曝露を最小限に抑えるために、改良された換気システムと集塵システムが採用されています。Lonnmeterなどのインライン監視ツールは、密度制御を自動化し、手動介入を減らすことで、粉塵の漏洩を抑制するのに役立ちます。粉塵リスクの適切な管理は、現代のクリーンコールテクノロジーの導入に不可欠です。

プラントの運転条件は媒体の密度と粉塵レベルに直接影響を与えるため、重質媒体の懸濁特性に影響を与えるあらゆる側面を精密に制御することが不可欠です。効果的な石炭処理方法は、PSD、媒体組成、および運転設定のバランスをとる統合的なアプローチに依存し、信頼性の高いクリーンな石炭回収と安全な作業環境を実現します。