淮北涡北2.4Mt_a选煤厂方案设计及主厂房（工艺）布置-矿物加工毕业论.docx

淮北涡北2.4Mt/a选煤厂方案设计及主厂房（工艺）布置THE PRELIMINARY DESIGN FOR THE MAIN BUILDING OF HUAI BEI GUO BEI 2.4 Mt/a PREPARATION PLANT学院（部）： 材料科学与工程学院 专业班级： 矿物加工 班 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2016年05月30日淮北涡北2.4Mt/a选煤厂方案设计及主厂房（工艺）布置摘 要随着国民经济的不断提高，我国对煤炭的消耗也越来越大。煤炭的消耗在我国能源消耗中占据主体地位。因此，我国对选煤事业尤为重视，对煤炭综合开发利用程度也逐渐增高，通过对选煤厂不断建设，能够实现原煤的高效分选。本次以淮北涡北选煤厂的主厂房为设计主题，通过对资料煤进行煤质分析，绘制出原煤的可选性曲线，并且给出了适合该厂原煤的分选方案。本设计采用原煤分级洗选、块煤跳汰排矸、末煤采用无压三产品重介旋流器分选、粗精煤泥采用二次浮选、煤泥水采用两段浓缩两段回收等工艺。本说明书详细的叙述了涡北选煤厂入料煤的煤质资料综合分析、洗选方案的确定、制定的工艺流程、各流程的计算、设备的选型、主厂房的设备布置以及选煤厂总平面布置。本设计的工艺流程基本上能够满足洗选的要求，完成设计任务要求。关键词：无压三产品重介旋流器 ，二次浮选 ，选煤厂 ，两段浓缩 THE PRELIMINARY DESIGN FOR THE MAIN BUILDING OF HUAI BEI GUO BEI 2.4 Mt/a PREPARATION PLANTABSTRACTWith the continous development of the national economy,the coal consumpton is increasing in our country. The coal consumption occupies a principal position in our countrys energy consumption. Therefore, the degree of coals comprehensive utilization also increased quicly. The Raw Coal can be sorted more efficiently through keeping building the coal preparation plant. This paper will draw the washability curve of Raw Coal based on the coal analysis of Data Coal,which in terms of the main building of Vortex north coal preparation in Huaibei, and will prosose the coal sorting scheme which is suitable for the plant. This design adopts the Raw Coal washing ang grading,the Lunp Coal jugging gangue,the pressureless three products heavy medium cyclone for smalls sorting,the Secondary Flotation for Coarse Coal and the Two Segment Concentration and Two Segment Recycling for slime. This instruction will account detailedly the comprehensive analysis of coal quality data of Incoming Coal,the confirmation of washing solution,the process flow of production, the calculation of each process,the equipment layout of the main building and the general layout of the coal preparation plant.the process flow of this design can meet the requirements of washing basically and complete the design task.KEYWORDS: the pressureless three products heavy medium cyclone, Secondary Flotation, the coal preparation plant, Two Segment Concentration109目录摘 要IABSTRACTII1 绪论12 厂区概况22.1 厂区位置22.2 地理概况22.3 气象地震资料23 原料煤基地33.1 厂区地质特征33.2 煤层及生产矿井储藏量、生产能力及服务年限33.2.1 煤层及生产矿井储藏量33.2.2 生产能力及服务年限34 煤质特征及其可选性44.1 原煤筛分试验资料及其分析评述44.2 原煤浮沉试验资料及其分析评述54.3 可选性65 选煤方法确定及工艺流程简述115.1 分组与不分组洗选的确定115.2 分级与不分级的确定175.3 五种分选方案评述与分选方案选择245.3.1原煤不分级两段段跳汰分选245.3.2块煤重介末煤重介分选方案255.3.3原煤不分级无压三产品旋流器分选方案305.3.4原煤分级块煤跳汰+末煤重介旋流器分选方案335.3.5原煤分级块煤预排矸+无压旋流器分选方案395.4 工艺流程概述445.4.1选煤工艺445.4.2分选粒级445.4.3原则流程图445.4.4工艺流程说明445.4.5工艺特点466 选煤工艺流程的计算486.1 所选工艺计算486.1.1跳汰排矸预测计算486.1.2无压三产品旋流器分选计算506.2 介质计算556.2.1介质计算相关术语556.2.2介质计算相关公式556.2.3介质计算预先参数设计576.2.4介质计算596.3 数质量计算656.4 水量计算716.4.1水量计算的相关公式716.4.2水量计算相关工艺参数设定726.4.3重介系统各流程中水量表726.4.4浮选系统水量计算746.4.5煤泥水系统水量计算756.4.6主厂房水量平衡表767 主厂房主要设备选型及计算777.1 设备选型的原则777.2 不均衡系数的选取777.3 主要设备的选型与计算777.3.1主选设备的选择777.3.2脱介设备的选型与计算787.3.3脱水设备的选型与计算807.3.4磁选机的选型与计算817.3.5粗中煤泥回收作业的选型与计算827.3.6矿浆预处理器的选型与计算837.3.7加压过滤机的选型与计算837.3.8煤泥水处理作业设备选型与计算847.3.9皮带的选型与计算857.3.10泵的选型与计算878 工业场地总平面设计908.1 总平面设计的原则908.2 主要建、构筑物的工艺布置908.2.1储煤仓的工艺布置908.2.2受煤坑长度的计算948.3.3皮带走廊的计算948.3.4其他建筑物的布置969 主厂房布置概述979.1 主厂房布置原则979.2 主厂房布局简介979.2.1 0.00平面布局979.2.2 5.10平面布局979.2.3 10.20平面布局979.2.4 18.30平面布局979.2.5 25.50平面布局989.2.6 32.70平面布局9810 环境保护9910.1 设计依据与标准9910.2 主要污染物与污染源9910.3 控制污染方案9910.4 厂区绿化设计10011 技术经济10111.1 劳动定员及劳动生产率10111.1.1劳动定员10111.1.2劳动生产率10111.2 设计成本计算10311.2.1总成本10311.2.2分离后成本103总结105参考文献106致谢107 1 绪论根据安徽理工大学所发布的毕业设计任务，对淮北涡北2.4Mt/a选煤厂进行主厂房以及工艺布置，该厂主要生产为炼钢所用的炼焦煤，其精煤灰分要求在10.5%至11.00%，是12级炼焦精煤，生产精煤的水分要求不高于12.5%。涡北选煤厂是由皖北矿业集团投资，其座落在涡北的煤炭循环经济园之西北部，是煤炭循环经济园的一个基础项目。涡北选煤厂占地面积达520亩，总投资15亿元之多，设计年入选量为1200万吨，最大洗选量为1500万吨，主要入选涡阳矿区的原煤，属于矿区型选煤厂。分选出的产品为焦煤和肥煤等稀有煤种，市场前景很广阔。这个项目全部建成达产后，将跻身于亚洲最大的集中型炼焦煤选煤厂超过淮北临涣选煤厂，投产后所生产的焦、肥精煤，将销往国家的大型化工企业和钢铁企业。根据原煤的大筛分资料，小筛分资料，以及各粒度级的浮沉数据资料，本次设计的选煤厂采用的工艺是，原煤分级洗选，块煤采用跳汰排矸，轻产物与末煤混合进无压三产品重介旋流器分选，-0.5mm粗煤泥全部进浮选系统，采用两段浮选工艺，加压过滤回收浮选精煤，煤泥水系统采用经典“2+2”工艺，即两段浓缩两段回收工艺，粗中煤泥截粗，沉降过滤回收，细煤泥压滤回收，并设净化浓缩提供主厂房浮选稀释水以及稀释磁选入料。此选煤工艺的特点： 1)工艺适应性强。无论是原煤是难选还是易选煤，可以通过这种工艺灵活处理来煤，因为重介旋流器分选适应性强。2)工艺简单。原煤采用不拖泥分级洗选，排矸后重介选量减少，并且分选出精煤、中煤、矸石只用了一种较低的悬浮液密度，使整个工艺系统得以简化。3)给料方式采用国华经典的无压给料方式。在精煤产量产率不变的条件下，具有高分选精度，减少了因为高速旋转中产生的次生煤泥含量。4)设备大型化。本厂采用的无压三产品重介旋流器，为了完成入洗量，采用了直径为1.4m的大直径旋流器，是目前最大的旋流器，其分选粒度下限为0.5mm，煤泥粒度较好的满足浮选入料的粒度上限，浮选机也采用目前最经典的喷射式浮选机，二次浮选工艺提高分选精度。5)产品结构稳定，通过调节悬浮液系统，便可实现分选密度的条件，可控性非常强。2 厂区概况2.1 厂区位置涡阳涡北位于东经1155311633，北纬33203347。南接阜阳市太和县、利辛县，北壤淮北市濉溪县、河南省的永城市，东靠蒙城县，西邻亳州市的谯城区。总面积约2107平方公里。涡阳县地处苏鲁豫皖要冲。省道公路有S307线，有明光至亳州路涡阳段，从蒙城县向西北方向入县境门户西阳镇，西至义门镇，全长约45.3公里；还有萧县至淮滨路涡阳段的S202线，从濉溪县进石弓镇，经龙山镇到楚店镇，路段全长58.5公里。县城被两条省道交叉连接，与商阜、济祁、合徐、宁洛高速相连接，通达苏、鲁、豫、皖、鄂几省的公路运输干道。涡阳县距离淮北市86公里，到郑州市339公里，至合肥市约259公里。铁路线发达，青阜铁路线南出双庙镇、北入青疃镇，全长约50公里，涡阳火车站在县城的东郊。涡阳火车站已经成为周边地区客运中转站和物资集结地。京九铁路和京沪高铁已经连接了县境铁路，交通便利。2.2 地理概况涡阳涡北有优越的地理位置，有快捷便利的交通。涡阳位于豫、鲁、皖三省交界，古代有梁宋吴楚之冲，齐鲁汴洛之道之称，有皖北门户之美誉。三通汇流让涡阳的交通便利快捷。青阜铁路线纵贯南北，南通京九线，北接陇海线，东连京沪线。县城被省道S307、S202贯通，南通宁洛高速、西接商阜高速、东连合徐高速。涡河横贯东西，四季通航，单船通航能力高达800吨，与淮河相通，最后汇流至长江。县域面积82.4%是早期河间平原，因为河流淤积而造的成。再加上河流侵蚀、降雨以及人类频繁活动活动影响，形成湖坡洼地和庄户地于部分地区。县境面积的17.6%是黄泛区平原，在涡河两沿分布。自河上游到下游，宽度慢慢减小，呈“”形。其地面比两边河间平原区面高出1米左右，是涡河的天然堤防。县境内部有平缓的地势，呈现出不规则的四边形。地势呈西北高，东南低之势，地面平均海拔为26.533.5m，地面的自然坡降为1/9000。县内有北淝河、包河、西淝水、涡河等四大水系，流域面积达2100平方公里。县境地貌有两种：涡北自然区有石弓山、郭独山、齐山、辉山、龙山、东山、西山。占地总面积约6.22平方公里。其次为涡南北南岸河间的平原，是县境最主要的地貌，南片位于涡河与西淝河中部，北片在涡河与包河之间。2.3 气象地震资料涡阳涡北属于暖温带半湿润季风气候，该气候主要特征是：雨量适中，气候温和，雨热同步，有充足的光照，有较长无霜期，有比较丰富光、热资源。年平均气温15.1，极端的最高气温40.3，极端的最低气温-17.2。历年平均日照时数为2015.7小时。县域内年平均降雨量851.6毫米左右，雨量从东南向西北逐渐递减；受季风气候的影响，有明显变化的降水季节，一般冬季少，夏季多。秋雨少于春雨。年平均风速为2.3米/秒，夏季东南风盛行，冬季北、西北风盛行，春秋季多偏东风。3 原料煤基地3.1 厂区地质特征涡北井田位于淮北煤田西部，属于安徽省涡阳县所管辖。向南距离涡阳县4千米。新生界下面隐伏了矿井内古生界，通过钻孔了解到，从下往上分别是第四系，新近系，古近系，石千峰组，上石盒子组，下石盒子组，二叠系的山西组，上石炭统-下二叠统的太原组，石炭系的本溪组，奥陶系的考虎山组。涡北矿井的地址属于山西组和太原组。3.2 煤层及生产矿井储藏量、生产能力及服务年限3.2.1 煤层及生产矿井储藏量矿井煤层有较差的储存条件，出现多断层，煤层松散软，矿井井田东西宽3.2公里、南北长6公里，面积约19平方公里。原煤储量为1.5亿吨，可采煤量为6715万吨，煤种主要以焦煤为主。根据煤层及地质构造特点，并且通过多次调研和讨论，最终选择综放开采的工艺，取得了“特厚、易燃、松散”地质构造条件下综采放顶煤工艺的成功。3.2.2 生产能力及服务年限本设计选煤厂属于群矿型选煤厂，其设计能力为2.4Mt/a，其中包括本地矿井来煤1.5Mt/a，外来运煤为0.9Mt/a。本厂工作制度为每年工作330天，每天工作14个小时，每天两班工作，一班检修，总计三班。4 煤质特征及其可选性4.1 原煤筛分试验资料及其分析评述本厂入洗来煤是本地矿井来煤X-4号以及外来W-2号来煤，其中外来煤占比例37.5%，本地来煤占比为62.5%，来煤水分为7%。各来煤筛分资料如下表4-1、表4-3所示：表4-1 W-2筛分实验表粒度/mm重量/kg灰分/%800690.0040.8513193.0063.80130总476.00130筛119.0013345.4040.4330总73.5030筛36.0030.526.5028.001328.8563.8063.0813327.1740.4339.7130.532.4728.0027.281320.9653.3053.6013342.1838.2438.5430.528.6025.4625.761328.8510.8263.0820.9613.1053.6023.9257.8913327.1710.1939.7142.1826.3638.5436.5538.8630.532.4712.1827.2828.6017.8825.7630.0526.370.511.524.3226.148.265.1621.349.4823.520.50.31.580.5924.823.472.1721.512.7622.230.30.153.401.2823.632.511.5721.272.8422.330.150.1250.390.1421.951.981.2421.091.3821.180.1256.142.3028.120.300.1921.472.4927.63总计100.0037.5040.85100.0062.5036.62100.0038.21去煤泥88.4833.1842.7791.7457.3438.0090.5239.74表4-7 X-4与W-2粒度级80-0.5mm浮沉实验综合表密度级W-2X-4综合占本级（%）占全样（%）灰分Ad（%）占本级（%）占全样（%）灰分Ad（%）占本级（%）占全样（%）灰分Ad（%）123456789101.842.2912.1882.8834.3418.9882.5637.0631.1682.69煤泥13.224.3933.763.612.0725.857.136.4531.23小计去煤泥100.0028.8044.14100.0055.2738.45100.0084.0740.40总计100.0033.1842.77100.0057.3438.00100.0090.5239.74表4-8 原煤可选性评价表精煤灰分要求（%）分选密度（kg/l）0.1含量可选性等级10.51.48225.8稍难选111.5120.1稍难选图4-1 80-0.5mm原煤可选性曲线表4-4 W-2分粒级浮沉实验综合表粒度级13mm13mm-3mm3mm-0.5mm0.5mm综合（80-0.5）密度级(kg/l)占本级(%)占本层(%)灰分(%)占本级(%)占本层(%)灰分(%)占本级(%)占本层(%)灰分(%)占本级(%)占本层(%)灰分(%)占本级(%)占本层(%)灰分(%)占全样(%)1.869.0019.4983.5636.628.8882.8416.894.1079.7714.471.6769.5842.2932.4782.8812.18煤泥2.100.6133.3310.742.9232.7825.178.1734.140.000.000.0013.2211.7033.764.39小计去泥100.0028.2463.71100.0024.2540.54100.0024.2924.97100.0011.5226.14100.0076.7944.1428.80总计100.0028.8563.08100.0027.1739.71100.0032.4727.28100.0011.5226.14100.0088.4842.7733.18表4-5 X-2分粒级浮沉实验综合表粒度级13mm13mm-3mm3mm-0.5mm0.5mm综合（80-0.5）密度级（kg/l）产率(%)占本层(%)灰分(%)产率(%)占本层(%)灰分(%)产率(%)占本层(%)灰分(%)产率(%)占本层(%)灰分(%)占本级(%)占本层(%)灰分(%)占全样(%)1.854.6211.3683.1634.2514.1782.4218.434.8481.5812.951.0766.5834.3430.3782.5618.98煤泥0.790.1727.621.950.8224.808.112.3226.100.000.000.003.613.3125.852.07小计去泥100.0020.7953.81100.0041.3638.81100.0026.2825.73100.008.2621.34100.0088.4338.4555.27总计100.0020.9653.60100.0042.1838.54100.0028.6025.76100.008.2621.34100.0091.7438.0057.345 选煤方法确定及工艺流程简述5.1 分组与不分组洗选的确定首先要明确组在选煤中的定义，“组”是指，原煤从进入选煤厂开始，一直到生产处理得到产品这个过程中所经历的一系列主要煤流环节：原煤储存、原煤筛分与破碎、分选、产品的脱水以及产品进仓等等所单独构成的工艺生产系统。分组洗选，就是原煤不同性质的，分成两个单独的工艺系统，进行分别处理，从而得到所要的产品。根据设计规范一书中所提出：当各层或者各不同原煤在理论分选密度相同的条件下，各层原煤可选性以及基元灰分基本相同或者相近，各层煤牌号基本相同，则可以进行混合洗选。也就是说，要判定各矿井来煤以及各层来煤是否分组不分组取决于以下几点，原煤的分类牌号是否相同，同一密度下可选性差异以及基元灰分的差异，我们围绕这三点展开讨论，是否对本设计厂的原煤进行分组。1) 原煤的分类牌号从原煤进厂资料中不难得出，X-4号煤，来自于本地矿井，其主要煤是焦煤，1/3焦煤还有少量气煤。而W-2号煤来自于外来煤，其主要煤是焦煤，占比重53%，1/3焦煤，占12%，以及一些肥煤和瘦煤，从这两个来源煤可看出，都主要是焦煤和1/3焦煤，煤牌号相近相同，可以考虑不分组入洗。2) 同一分选密度下可选性差异通过对W-2以及X-4来煤浮沉资料的分析，可以得到各厂来煤粒度级在80-0.5mm的浮沉实验综合表，如下表5-1、5-2所示：表5-1 W-2粒度级80-0.5mm原煤浮沉实验综合表密度级（kg/l）产率（%）灰分（%）累计分选密度0.1浮物沉物产率（%）灰分（%）产率（%）灰分（%）密度级kg/l产率（%）1.842.29 82.88 100.00 44.14 42.29 82.88 煤泥13.22 33.76 小计去煤泥100.00 44.14 总计100.00 42.77 通过对浮沉实验综合表进行分析，可以绘制其可选性曲线，分别为灰分特性曲线，浮物特性曲线，沉物特性曲线，密度特性曲线，以及密度0.1曲线，如下图5-1所示：图5-1 W-2原煤80-0.5mm可选性曲线从可选性曲线上，可以看出原煤的可选性，在精煤灰分区间10.5%至11.00%之间得到理论分选密度，以及理论产率，还有各个产品灰分是所对应的基元灰分，为了便于探讨分组与否的关系，我们要得到灰分在10.5%至11.00%的理论分选密度差异以及基元灰分差异，还有是否能够实现在同一分选密度下产率最大化，于是我们在可选性曲线图中寻找在灰分区间8%-12%，精煤产率，理论分选密度以及基元灰分关系，具体数据如下表5-3所示：表5-3 W-2精煤灰分与产率、理论分选密度、基元灰分关系表W-2精煤灰分（%）精煤产率（%）理论分选密度（kg/l）基元灰分（%）8.0033.001.4014.508.5035.601.4115.809.0037.301.4216.709.5040.101.4418.5010.0042.201.4620.1010.5044.401.4922.2011.0046.001.5124.2011.5048.101.5327.3012.0049.301.5529.40从上表不难看出粒度级在80-0.5mm精煤灰分在10.5%-11.0%之间，精煤产率为44.40%-46.00%，理论分选粒度在1.49 kg/l -1.51kg/l，基元灰分在22.20%-24.20 %之间。采用相同的方法，对X-4号煤也采用相同的方法处理，得到可选性曲线如下图5-2所示，同理得到精煤灰分与产率、理论分选密度、基元灰分关系表如表5-4所示。表5-2 X-4粒度级80-0.5mm原煤浮沉实验综合表密度级（kg/l）产率（%）灰分（%）累计分选密度0.1浮物沉物产率（%）灰分（%）产率（%）灰分（%）密度级（kg/l）产率（%）1.834.3482.56100.0038.4534.3482.56煤泥3.6125.85小计去煤泥100.0038.45总计100.0038.00绘制可选性曲线如下图：图5-2 X-4原煤80-0.5mm可选性曲线根据图5-2可得到X-4精煤灰分与产率、理论分选密度、基元灰分关系表；表5-4 X-4精煤灰分与产率、理论分选密度、基元灰分关系表X-4精煤灰分（%）精煤产率（%）理论分选密度（kg/l）基元灰分（%）8.0034.001.3912.808.5036.101.4013.309.0039.401.4214.509.5044.001.4416.2010.0047.001.4618.0010.5051.001.4921.2011.0053.301.5123.7011.5055.801.5327.0012.0057.001.5629.20现在将表5-3和5-4中，精煤灰分与理论分选密度绘制在同一图中，得到下图5-3，精煤灰分与理论分选密度关系曲线图。图5-3 精煤灰分与理论分选密度关系曲线图根据上图分析，在设计要求的精煤灰分区间10.5%-11.00%，X-4号原煤的理论分选密度曲线与W-2号原煤的理论分选密度曲线基本完全重合，密度差x-4与w-2密度差值的绝对值在0.001到0.003之间，差距非常小，在理论上来看，只要密度相差区间小于0.05，就可以考虑不用分组洗选，因此从理论分选密度差异来看，可以不用分组进行洗选。3)同一分选密度下基元灰分差异要想满足在同一分选密度下实现混合洗选产率最大化原则，就必须是各层以及各厂的原煤在同一分选密度下，基元灰分相差不大方可实现，因此说，要实现不分组入洗，在精煤要求的条件下，必须基元灰分相近。下面根据表5-4和5-3，绘制精煤灰分与基元灰分关系图，如下图5-4所示；从图不难发现，随着精煤灰分的提高，两条曲线呈现逐渐重合的趋势，说明随着精煤灰分的提高，两厂的基元灰分的差距越来越小，在精煤灰分要求范围之内，基元灰分的差值在0. 5%到1%之间，基元灰分相差很小，可以考虑混合入洗。综上三点所述，无论是从原煤分类牌号来说，还是从理论分选密度差异以及基元灰分差异来看，本厂都可以考虑不分组入洗，即W-2与X-4可以混合进行洗选。图5-4 精煤灰分与基元灰分关系图5.2 分级与不分级的确定 首先原煤分级就是指原煤通过筛分设备，从而按粒度分成两个或者两个以上，分级洗选就是指不同粒度级进入到各自的洗选系统，进行洗选出产品。下面就本厂是否分级洗选进行探讨，分级密度为13mm，通过上面所述，原煤不分组，于是得到综合数据。W-2与X-4的原煤将80-13mm的进行综合，得到80-13mm粒度级浮沉实验综合表（1）即表5-5；通过表5-5，可以第二个80-13mm浮沉实验综合表（2）即表5-6；通过表5-6可得到80-13mm可选性曲线数据表，即表5-7；将W-2与X-4粒度级为13-0.5mm进行综合，得到1