（矿业工程专业论文）炉坪选煤厂选煤技术工艺改造.pdf

论文题目： 专业： 硕士生： 指导教师： 炉坪选煤厂选煤技术工艺改造 矿物工程 张虎林 周安宁 摘要 ( 签名) ( 签名) 炉坪选煤厂在进行重介工艺改造以前一直采用跳汰加浮选工艺进行选煤加工，随着 设备的老化和煤质可选性的变差，该工艺很难满足市场发展对产品质量的需要，为提升 产品质量和企业的市场竞争力，对现有工艺进行技术改造就显得特别迫切。 根据对炉坪选煤厂的煤炭质量和现场条件进行综合分析，应用重介质选煤技术能够 有效解决该厂分选加工效率低下的难题。通过方案对比确定采用无压三产品重介旋流器 分选技术对炉坪选煤厂进行技术改造。设计并建造新的重介分选选煤系统，对原有原煤 系统、尾煤处理系统进行了改造，增加了集中控制和密度自动控制系统；通过改造项目 的实施和效果对比检验，、证明重介无压三产品旋流器分选技术在炉坪选煤厂的应用中收 到了预期的效果。 关键词：重介旋流器；选煤技术；重介分选；技术改造 研究类型：应用研究 s u b j e c t ：t h em o d i f i c a t i o no fc o a lw a s h i n gt e c h n o l o g yp r o c e s s f o rl u p i n gc o a lp r e p a r a t i o np l a n t s p e c i a l t y ：a p p l i e dc h e m i s t r y n a m e：z h a n gh u l i n g i n s t r u c t o r ：z h o ua n n i n g a b s t r a c t ( s i g n a t u r e ) ( s i g n a t u r e ) 一 l up i n gc o a lp r e p 删i o np l a n th a v eb e e nu s e dt h ep r o c e s so f c o a lj i g g i n gc o m b i n e dw l t h n o a 眦i o np m c e s sb e f o r et h em o d i f i c a t i o no fc o a lp r e p a r a t i o np r o c e s su s i n gh e a v ym e d i 啪 c y c l o n ep r o c e s s a l o n gw i t ht h ee q u i p m e n ta g i n ga n d t h ep o s s i b l eo fc h o o s ec o a jw o r s e n m g ， t h ec u r r e n tc o a lp r e p a r a t i o np r o c e s sw a sv e r yd i f f i c u l tt os a t i s f y w i t ht h ed e m a n do fc o a l m a r k e td e v e l o p m e n t f o ri m p r o v i n g t h eq u a l i t yo fp r o d u c t sa n dc o m p e t i t i v ea b l l l t y o f e n t e 印r i s e so nt h em a r k e t ，i ti sv e r yu r g e n tt om o d i f y t h ec u r i e n tt e c h n o l o g yp r o c e s sf o rt h e p l a n t o nt h eb 硒e so ft h ea n a l y z i n g ，c o a lq 砌i t ya n d t h ec u r r e n tf i e l dc o n d i t i o n si nt h ep l a n t ， m eh e a v vm e d i 啪p r e p a r a t i o np r o c e s si st h eb e s ts o l u t i o nf o re f f e c t i v e l ys o l v i n g t h ep r o b l e m s o fo l dt e c h n o l o g yl i e di nt h ep l a n t t h eh e a v ym e d i u mc y c l o n ep r o c e s sw i t h 恤e ep r o d u c t s a n d 晰恤u tp r e s s u r ew 嬲u s e dt oi m p r o v et h e c u r r e n tc o a lp r e p a r a t i o np r o c e s st h r o u g l l c o m p a r i n gd i f f e r e n tc o a lp r e p a r a t i o np r o c e s s e s d e s i g na n dc o n s t r u c t t h en e wc o a lh e a v y m e d i 眦c y c l o n ep r o c e s ss y s t e mw e r ed e s i g n e da n d s e tu p ，a n da tt h es a m et i m e , t h eo l dm w c o a ls v s t e m 趾dc o a l 、榔h i n gs y s t e mw e r ei m p r o v e db y a s s e m b l i n gc e n t e rc o n t r o l l i n gs y s t e m 觚dd e n s 埘a u t o c o n t r o l l i n gs y s t e m i tw a sp r o v e dt h a tt h en e wc o a lp r e p 龇a t l p r o c e s s 1 s e f f i c i e n t 锄d 撕v e dp r e d i c t i n go b j e c t i v et h r o u g ha c t u a l i z a t i o no ft h en e wp r 0 j e c ta n d t h e c o m p a r i s o n so fr u n n i n g e f f e c to fn e wp r o c e s sw i t ht h a to f o l dp r o c e s s k e yw o r d s ：h e a v ym e d i u m c y c l o n e c o a lp r e p a r a t i o np r o c e s s h e a v ym e d i u ms e p a r a t i o n t e c h n o l o g yr e c o n s t r u c t t h e s i s ： a p p l i c a t i o n i 绪论 1 1 重介质选煤技术概述 1 1 1 重介质选煤发展历程 1 绪论 重力分选是常用的选矿技术，其分选过程是在一定的介质中进行的，若使用的分选 介质密度大于水的密度( 1 0 0 0 k g , , , n 3 ) ，则称为重介质【l l 。物料在这种介质中进行选别即 重介质分选。在选矿中常用的的重介质分为重液和重悬浮液，通常选用的重介质密度介 于所选矿石中轻矿物和中矿物密度之间，因而在这样的介质中，轻矿物上浮，重矿物下 沉，从而实现选别的目的。 对于选煤，早在1 8 5 8 年便有人使用迈钡钙的溶液作为分选介质进行选煤，因介质 难以回收，其成本昂贵，因此在工业上未得以广泛推广和使用，只在实验室里采用【1 1 。 1 9 1 7 年出现使用水沙混合物作为重介质分选煤炭，但其分选效果受到限制，只能用于分 选易选的动力煤。1 9 2 6 年苏联工程师e a 斯列普诺夫首先提出使用稳定的重悬浮液的 重介质选煤方法1 2 1 ，人们围绕该观点展开了一系列工作，有的用泥土混和液作悬浮液， 有的用矸石粉配制悬浮液，这些方法虽然在稳定性上有了突破，但介质的回收和煤泥水 的处理一直受到局限，直到发现用磁铁矿粉做介质既可以满足稳定性又可以解决介质的 回收难的问题 5 1 ，这一重大突破后，重介质选煤倍受人们青睐，相应的重介选煤机械相 继大量问世和规模花化生产，先后产生了立轮，斜轮，重介分选机，分选槽，旋流器等 选煤专用设备h 1 ，并伴随耐磨材料及控制技术的提升和完善，重介选煤得以蓬勃发展。 1 1 2 国内外研究动态和发展趋势 回顾重介选煤的发展历史，重介质选煤技术的发展是百花齐放，过程是迂回曲折， 主攻方向五花a f - i 。就重介旋流器来说，世界上最早问世的重介旋流器是荷兰制造的 d s m 型重介旋流器，随后日本生产出了水田型和倒立型，英国制造了沃西尔型；美国 d w p 型等1 6 1 1 7 ；我国早期生产使用的旋流器是在消化、吸收国外技术的基础上建立的 两产品末煤分选旋流器，“九五”过后不分级入选的三产品旋流器才面市。 在国外，早期的重介质选煤工艺的发展重点是分级入选工艺，其块煤采用立轮( f l - 轮) 重介，末煤采用旋流器分选，现随着旋流器的发展也正向全重介旋流器选煤转换。 在我国重介选煤技术发展较晚，1 9 5 6 年才开始进行重介质选煤的研究，1 9 5 8 年在北票 矿务局建立了第一座以黄土为加重质的重介选煤车间，其主要采取的是立轮工艺：1 9 6 0 年在通化铁厂选煤厂建成了以磁铁矿粉为加重质的重介选煤车间l s l 。随后国外的典型重 西安科技大学工程硕士学位论文 介工艺在我国逐渐得以应用和发展。伴随我国选煤历史的发展，国家投入了大量的人力 物力进行开发和研究，经过大量煤炭工作者的努力，从旋流器的性能对比资料( 表1 1 ) 可以看出目前我国的重介选煤技术已走在国际的前列。在我国，现在的主要发展方向是 无压全重介旋流器分选和有压全重介旋流分选，两者的典型代表便是唐山煤科院分院和 平顶山选煤设计院 9 1 。特别是国家“九五”攻关课题不分级无压三产品旋流器，其流程 简单、次生煤泥少、一种介质可同时出三种产品等优点，使得其越来越受到国内外选煤 界的关注和推崇1 4 。 1 1 国内外三产品重介质旋器主要技术性能比较 i o l t t 7 1 0 5 0 0 圆筒圜筒圊停产调节有压_ 1 0 0 耋9翊0 9 5俄罗斯 锥045 t r 7 1 0 5 0 0 a 圆筒圆筒圆停产调节有压 1 0 0 曼翊_ 0 0 9 5俄罗斯 锥045 t t 3 5 0 圆筒圆筒圉停产调节无压 俄( 未用) 锥 i m c o d e m 四筒圆筒圜 停产调节无压s 丑5郢 郢0 7 5 英( 停) 5 0 0 3 5 0锥。056 5 0 0 3 5 0 圉筒圜筒啊停产调节有压曼帅 丑5如郢0 7 5中国 键、053 7 1 0 5 0 0 圆筒圆筒圉停产调节有压s 1 i os 卿 9 0 7 1中国 锥037 3 n w x s 0 0 3 5 0 圆筒圆筒圈停产调节无压s 如盈5郢0 4 翊0 6中国 健 3 n w x 7 1 0 5 0 0 圆筒圆筒豳在线调节无压_ 1 2 0s 如9 0 4 翊0 6中国 锥 3 n w x s 0 0 6 0 0 圆筒圆筒圈在线调节无压s 1 5 05 卯翊0 4知0 6中国 锥 3 n w x l 0 0 0 8 0 0 圆筒圆筒圈 锥 3 n w x l 2 0 0 8 5 0 圆筒圆筒嚣 锥 3 n w x l 4 0 0 ) 5 0 圆筒圆筒 牲 在线调节无压耍g o9 0 4 璺d 嘶中国 在线调节无压 9 5 0 叠5 翊0 4鲰嘶中国 在线调节无压g _ 1 0 0 翊0 4m 嘶中国 2 i 绪论 1 1 3 重介质选煤的分类及加工工艺 1 1 3 1 重介选煤的分类 重介质选煤按介质不同，是否分级，采用的分选设备，给料方式等不同形成多种分 判1 1 1 1 1 2 1 1 3 】。按介质液性质可以分为重液分选和悬浮液分选。重液指有机溶液及无机盐 的水溶液，如c c l 4 ，z n c k 液等；悬浮液指固体与流体的两相混合物，包刮固体微粒与 水构成的悬浮液及固体微粒与空气构成的悬浮体( 又名空气重介) 。重液因价格昂贵主 要限于实验室使用，空气重介还处于实验室研究阶段，工业上广泛采用的是重介质悬浮 液分选。( 既各种能够被磁选的金属矿物质原材料) 按分级方式可以分为分级入选和不分级入选两种方式。其中分级入选又分脱泥后分 级入选和不脱泥分级入选。一般情况下，大型选煤厂多采用脱泥分级入选，特别是在经 济发达国家；煤泥量大的也应采用脱泥分级入选。分级入选工艺复杂，但指标综合情况 普遍较不分级入选优，而不分级入选因其系统简单、投资省、维护、管理等方便有着其 独特的优越性和适应性【8 】。 按重介分选的主要设备不同，可分为立轮，斜轮分选和旋流器重介分选两种。其中 旋流器分选又可以按给料方式不同分为有压给料和无压给料；按一次成型产品的数量又 分为两产品和三产品。按入料的性质结合工艺流程区分，又可以分为原煤全重介入选和 精煤、中煤重介再选。有压旋流与无压旋流相比主要体现在设备的磨损上和主厂房的高 度上。无压旋流设备的磨损相对较低且次生煤泥量相对较低，但厂房的高度较有压入选 的高。特别是唐山院与国华公司大直径不分级无压三产品重介旋流器开发成功广泛投放 市场以后给重介选煤带来了历史性的革命，为重介选煤进一步拓宽市场奠定了坚实的基 础【1 4 1 。 1 1 3 2 影响重介分选的因素 ( 1 ) 入选原料煤性质的影响 重介选煤同样受选煤的普遍规律影响，如入选煤的性质，密度组成、灰分组成、粒 度组成等。同时原煤的可选性不同及煤泥泥化与碎化程度不同会收到不同的分选效果， 这是由原煤的自身性质决定并在工艺效果上表现出来并直接制约和影响分选效果。试验 表明，从原煤粒度上讲，只有原煤粒度大于重介加重质粒度5 5 倍以上，物料在较静止 且稳定的重介悬浮液中才严格按密度不同而分级，并达到理想的分层效果【坫1 ；小于5 5 倍，分选物料因受悬浮液剪切等一系列影响，其直接决定分选效果的外力因素便是悬浮 液内部的剪切力【l q 。奥列夫斯基等人理论研究发现不同质量，不同密度的颗粒在悬浮液 中有如下公式： 乃以= 掣= 赢； 3 西安科技大学工程硕士学位论文 式中 日颗粒所受动压力； c 颗粒所受浮力； 口颗粒密度； 店悬浮液密度； 此式也同样反映了颗粒小于加重质粒度的矿物颗粒，其动压力比加大，不论其密度 如何，它们都会被推到悬浮液的表面旧。同一密度级不同粒度级分层效果也不一样，粒 度大的会在下层，粒度较细的物料悬浮，粒度最细的则上浮到最上层，入选原煤中粉煤 量大其自身分选效果就差【1 8 1 o 同时还会影响重介质回收指标，使介质损耗加大。 ( 2 ) 分选设备的结构参数及性能的影响 分选机作为选煤的核心设备，其结构参数，设备性能直接影响到工艺参数的实现。 如立斜轮分选机的入料方式及维护悬浮介质稳定的方法和排料方式等都影响分选速度 和精度【1 明；重介旋流器的直径，桶体长度，锥体的锥度，底流溢流及入料口径和入料 压力，浓度等。影响加工深度及分选效果。圆桶长度与有效分选粒度大小成正比1 2 n ，圆 筒越长，其分选粒度越细，同时溢流中的细粒物料的灰分组成越差；圆筒愈短，分选粒 度变粗，其溢流中细粒物料含量减少但高品位的细粒物料在底流中的含量损失会加大 阎。锥角及入料压力直接影响分选离心力及底流浓缩浓度。筒径大小与处理量成正比刚。 它们系一个综合因数同时影响分选过程和结果。 ( 3 ) 重介悬浮液的性质：加重质的粒度、密度、磁性物含量、悬浮液的密度、浓 度、煤泥含量及粘度和稳定性几个因素互相关联1 2 7 1 。加重质颗粒在重力场或离心力场作 用下，将产生向某一方向的整体运动，因此为使加重质不易发生沉淀分层，保持悬浮液 密度均匀必须使其具有一定的粘度，但过高的粘度又将加大矿粒运动的阻力，降低物料 分层速度，特别是细颗粒的分层速度。粘度过低，悬浮液的稳定性差，易发生局部浓缩 或沉淀，造成密度不均，使分选密度局部变低，局部变高，同样也影响分选效果。选煤 用的重悬浮液，加重质容积浓度一般都在1 5 3 5 之间，当用磁铁矿作为加重质时， 配制悬浮液所需的磁铁矿量可用下式计算： g = h 力似吼，吒x o c o p ) + p ( o 一加】 式中g 磁铁矿质量； 吩悬浮液体积； 矿磁铁矿密度； 以_ 煤泥密度； p 磁性物含量； 口。悬浮液密度； p _ 玢傲介质密度； 当悬浮液加重质变粗或磁性物含量低以及真密度过低等都易使悬浮液粘度达不到 4 1 绪论 i _ _ _ _ _ _ i _ _ _ _ _ _ 要求造成分选密度难以稳定。 1 1 4 重介质选煤的应用 重介质选煤是选煤的主要方法之一，利用重介质分选技术可以分选不同性质的煤， 特别是在处理难选煤和极难选煤方面有着其他选煤方法难以比拟的优点，其分选效果明 显高于其他方法口哪。早在很久以前人们便利用泥土水作介质脱除煤中矸石 2 s l ，在介质回 收难关解决以后，人们便利用它分选高品质冶金煤等，可以得到低灰分的精煤产品。利 用粉煤重介悬流器分选还可以有效脱除和降低煤中无机硫。例如，南桐选煤厂利用重介 分选工艺，精煤产品硫分降低了1 2 ；从桂枝等利用锥角2 0 度的重介旋流器对山西古 交和临汾矿区的煤做工业性试验，取得了脱硫率9 0 以上的效果；美国斯廷桑选煤厂通 过重介旋流器选硫分为2 6 - 3 6 的原煤得到了灰分为2 0 9 硫分为o 6 9 的精煤阴；据 重介分选与跳汰分选理论计算，同一种原煤相同数量在精煤产率相同的情况下重介选出 的产品灰分要比跳汰低o 5 - 1 5 。由此看来：利用重介选煤的高分选精度加工同样的煤 质可以获得高品位高回收率的精煤产品，从而创造更好的加工效益。 当前的煤炭市场要求、工艺发展前途和产品适应性来看，随着用户对煤炭质量的要 求越来越高，国家对环保要求越来越严以及开采的煤炭煤质越来越差，提高选煤工艺的 灵活性、适应性和先进性成为当今选煤行业的一大发展趋势。目前世界各国的选煤方法 由跳汰工艺转向重介工艺，尤其是重介旋流器选煤的趋势明显，各国都对本国的选煤工 艺进行了较大调整。重介选比例为：美国5 6 ，其中5 1 5 装备了重介旋流器；澳大利 亚和南非均在9 0 以上；在俄罗斯现有7 l 座选煤厂中，生产能力的4 2 为重介质选； 对德国易选煤，重介质选煤也达到了2 2 9 。中国是世界上最大的煤炭生产和消费大国。 在一次能源生产和消费构成中煤炭始终占7 0 以上，但原煤入选比例仅为3 5 6 ，其中 跳汰选煤占5 6 ，重介选煤占2 6 ；我国炼焦煤以中等可选、较难选、难选为主，而且 有进一步变差的趋势，市场竞争也日趋激烈，面对选煤厂提高产品质量，降低生产成本， 提高经济效益的要求，急切期待以高效经济的选煤方法和工艺来改造陈旧落后的选煤工 艺。重介选煤工艺具有分选精度高，对原煤适应能力强，易于实现自动控制等优点，应 当成为中国选煤工业发展的首选技术。随着1 9 9 6 年国家计委“九五”国家科技攻关课 题：“大型高效重介选煤简化流程新工艺和设备”研制成功，并在老屋基选煤厂等一批选煤 厂的成功应用，具有中国自主知识产权的全重介选煤新工艺成为中国选煤的发展方向， 我国研制的大型三产品重介旋流器、大型振动脱介筛等一大批设备可靠先进，既简化了 工艺，又提高了控制水平，实现了重介工艺自动控制。目前该工艺在中国己逐步推广， 使用相同或相似工艺设备的选煤厂生产规模6 0 万吨a 以上的厂家己超过1 0 0 余家，总 规模达到8 0 0 0 万吨，年。全国各地正在处理难选煤的不少跳汰厂都倾斜向进行重介改造。 5 西安科技大学工程硕士学位论文 1 1 5 重介选煤的理论基础 重介分选最初的理论基础就是离心力掣嘲。分选过程服从阿基米德定律：假定被分 选物料轻产物密度，重产物密度吒，则介于轻重产物之间的分选液密度则为p ，p 的 大小等于零界分选密度，由阿基米德定律可知g = g o + ，g o 为矿粒在重介质液中的 有效浮力，g 为矿粒的重力，由此可以推导出g 0 = 疵3 v b p ，) g 6 ，颗粒在重介质中所 受重力g 0 的大小与颗粒体积，颗粒与重介质问的密度差成正比；o o 的方向只取决于 b p ， 值的符号，当仃) m 时，颗粒在介质中下沉；反之，颗粒在介质中上浮，靠调节 介质的性质( 密度，沾度) 等便可以实现轻重产品得分离。在旋转介质流中，矿粒在离心力 场中重介质分选过程与重力场中相似，其分层规律依然遵循阿基米德定律，矿粒在选里 旋流分选中所受离心力c = d v 3 p p ，b 2 ，g 6 ，当矿粒的密度大于重介质密度时，c 为正 值，它的作用方向与离心加速度方向相同，始终作离心运动集中在外层，反之则集中于 内层，从而完成分选。根据物料密度不同，在旋流器内轴向与径向上都会形成同密度包 络面，通过调整口径，零界分选密度，切割深度，入料压力等便实现分选。旋流器的分 选也存在随机错配现象，其分选的有效率也不可能达到百分之百。 选煤工作者在实验研究过程中发现不同密度，不同粒度的颗粒存在沉降速度相同的 现象即等沉现象同时发现，影响等沉比的诸多因素中介质密度与等沉比的关系是：等 沉比随介质密度的增加而增加，说明在高密度介质中，矿粒的密度差对被选物料的影响 比在低密度介质中更加明显，分选介质密度的增大，允许被分选物料的粒度差别也相应 加大，若被分选物料的粒度级不变的情况下，在分选过程中不同性质颗粒密度差的影响 更居主导作用，必然其分选效果就好圆，此研究的发现便为重介质选煤的产生开拓了重 介选煤的理论基础，人们围绕研制重介悬浮液和重介液开展了大量的工作，各式各样的 重介分选机也相应问世并得到大量发展应用。 1 2 三产品重介旋流器的简介 1 2 1 无压三产品旋流器的结构原理 无压给料三产品旋流器( 图1 1 ) 是由一台圆筒形旋流器和一台圆筒圆锥旋流器申联 而成的设备原煤由旋流器一端给入，一段旋流器悬浮液由泵给入，重产物从底流口排 出，轻产物由溢流口排出。物料的分选首先从一段进入到二段，从低密度进入到高密度 分选。在第一段旋流器中不但可以把原煤分成两种产品，而且还把进入第二段旋流器的 悬浮液浓缩到需要的密度。重产品与浓缩后的悬浮液一起经连接管给入第二段旋流器进 行再选，最终获得中煤和矸石嘲 6 1 绪论 f l ：厨 也f 图1 1 无压三产品旋流器结构原理示意图 1 2 2 无压旋流器分选的工作过程及特点 当液体介质以一定压力给入旋流器一段内时，介质受惯性力和离心力的作用沿旋流 器内壁做高速离心旋转，作外螺旋运转；外螺旋内部因空气搅动和强力剪切作用，使内 壁做反向的内螺旋运动，空气受扰动进而形成从介质入料端到另一端的负压差，使得旋 流器中部形成中空空气柱，原煤便可以从旋流器的另一端靠煤炭自重与空气负压吸引力 进入旋流器内部。进入旋流器的原煤随介质一起作高速离心运动。因煤炭颗粒比重不同 造成向心力大小不同最终在旋流器内部形成不同密度等级的包络面，在分选零界点内的 物料做内螺旋运动沿空气运动方向排出旋流器，而比分选密度高的物料沿外螺旋随介质 一道经浓缩后进入第二段分选；二段分选过程与一段过程大致相刚1 5 1 ( 1 ) 大型无压给料三产品，介旋流器系统的特点： 入选粒度范围较宽，有效分选下限低。入选粒度范围0 m m - - 8 0 m m ，可有效分 选到o 1 m m 次生煤泥少。由于物料靠自重进入旋流器，介质液由泵沿切线给入，减少了物 料之间的碰撞机率，且重产物运行路线短，从而减少了次生煤泥量，与有压旋流器相比， 相同煤种通过无压旋流分选其次生煤泥量可减少3 一5 ，分选时间短，水量小，可减 少泥化，更有利于易泥化煤的分选。可使浮选系统入料量大幅度减少，降低浮选成本。 分选精度高。用三产品重介旋流器选选，由于采用轴向中心给料，减少了界面 上循环物料的干扰，提高了分选效果，一般b l = o 0 3 ，e 矿吣0 6 ，使原煤分选易于控制。 越是可选性越难选的原煤经重介旋流分选后的效果越明显。 有利于实现自动化控制。减小劳动量，降低劳动强度。 容易实现煤泥重介。从三产品旋流器一段的溢流中排出的是精煤和浓度较低、 粒度较细的悬浮液，这部分悬浮液可用于煤泥分选，把重介质选煤的下限进一步降低到 0 1 m m ，降低浮选的入料量，尤其对可浮性差的煤泥，煤泥重介可降低成本、确保精煤 质量。 ( 2 ) 影响无压旋流器分选精度的因素 旋流器分选属重介质分选范畴，其分选精度除受介质性质、被分选物料的可选性等 因素影响以外，还受自身结构参数的影响： 直径和长度：直径大小与处理量成正比关系，长度影响分选粒度、压力、轻产 7 西安科技大学工程硕士学位论文 品精度、旋流器处理量、重产品的再次分选条件等一系列相关问题； 溢流管的直径与插入深度：直径和深度愈大，分选密度愈高，反之则愈低； 一二段的连接口口径大小：其口径愈大，二段入料浓缩效果愈差，密度愈低， 一二段的损失就愈大；口径越小，溢流品位越低，处理量也相应在一定幅度上受限； 锥角越大，底流口越小，浓缩越明显，分选密度越高。 2 炉坪选煤厂情况简介 2 炉坪选煤厂情况简介 炉坪选煤厂位于四川省达州市宣汉县东南乡竹溪村炉坪煤矿矿区内，于1 9 7 1 年正式 投产，属矿井型选煤厂，现入选能力为3 0 万吨佯，主要入选煤矿自产原煤兼收购部分外 来原煤进行加工。采用跳汰加浮选联合工艺，其中跳汰分选为- - 5 0 r a m 以下原煤不分级 混合入选，浮选为深度浓缩浮选。生产9 一l o 级冶金精煤，中煤，矸石及尾煤泥四种产 品。精煤产品主要销往武汉钢铁厂、重庆钢铁厂，中煤主要销往湖北各动力用煤用户等。 2 1 现行煤质情况 从炉坪煤炭资源来看，该厂入选原煤为2 5 # 煤，系国家少有和短缺的主焦煤，该原 煤内在品质优良，曾获得全国煤质优良奖，但因四川煤层地质赋存条件复杂，该矿井原 煤又系多层布置，每层煤的具体煤质指标都不尽相同，有的指标相差甚远，就可选性而 言，有极易选煤，也有极难选煤。因前期受煤炭市场影响，开采比例严重失调，易选煤 的储产量愈来愈少，加之随着矿井水平的延伸，煤炭的灰份也呈上升趋势，内在灰分在 增加随着开采的延伸，原煤内灰在增加、粒度在变细。2 0 0 2 年以前精煤累计产率为 6 5 8 3 ，2 0 0 2 年1 1 月至2 0 0 3 年1 2 月平均仅达到5 2 5 4 ，2 0 0 4 年l 一8 月加工原煤2 2 2 5 吨 生产9 级精煤l o 万吨，平均产率又下滑7 8 。为充分分析精煤产率下降的原因和为以 后的改造提供更充分的原煤资料，选选厂多次组织人员对采煤工作面进行生产大样试验， 并委托重庆煤炭研究院做煤质分析，主要情况如下： 2 1 1 煤质特征 恒诚集团炉坪选煤厂的入选原煤煤质资料，其代表煤样均严格按国家有关标准进行 采制样和筛分浮沉试验。 ( 1 ) 煤碳成分及工艺特性( 表2 1 ) ： 表2 1 煤炭成分及工艺特性表 9 西安科技大学工程硕士学位论文 宏观煤岩类型均属半亮型煤，煤岩成分以亮煤为主，夹厚度不等的暗煤条带及少量 细条带状或透镜状镜煤。显微煤岩组分中有机组分中以镜质组为主，含量为8 3 3 ( 以 有机组分为1 0 0 统计) ；半镜质组和惰质组含量较低，仅占1 6 7 ，其中半丝质组为 9 1 ，半镜质组为6 7 ，丝质组为o 9 。无机组分主要为粘土矿物、硫化物及少许硅 氧化物和碳酸盐。 ( 2 ) 粒度及灰分关系 按各种原煤占入厂原煤的比例，综合后所得选煤厂入厂原煤煤质资料如下：原煤大 筛分综合资料见表2 2 ，5 0 o m m 原煤综合筛分资料见表2 3 ， d 5 m m 级原煤筛分综合资 料见表2 4 ，5 0 o 5 皿n 级原煤综合浮沉资料见表2 5 ， o 5 r a m 级原煤浮沉综合资料见表 2 6 。 ， 表2 2 原煤大筛分综合资料 1 0 2 炉坪选煤厂情况简介 表2 4 0 5 | ，级原煤筛分综合资料 表2 6 0 s m m 级原煤浮沉综合资料 根据表2 2 至表2 6 所列数据以及提供的其它资料，对恒诚选煤厂入厂原煤进行分析 研究，总结其煤质特征如下： 1 l 西安科技大擘工程硕士学位论文 ( 1 ) 原煤粒度分布均匀，6 坍聊以下物料含量较大。 ( 2 ) 属低硫、低磷、高含矸量、高灰分原煤。 ( 3 ) 煤质不均匀，粒度越小，灰分越低，说明煤质较脆。 ( 4 ) 随粒度的减小，原煤的灰分整体成降低趋势，说明煤炭的解析状况较好。 2 1 2 煤的可选性分析 对所提供的原煤资料进行综合、校正，得出5 0 o m m 级原煤筛分资料校正结果见 表2 7 ，5 0 o 5 r a m 级入选原煤浮沉资料校正结果表2 8 ，5 0 o 5 r a m 入选原煤浮沉组成 见表2 9 ，入选原煤煤泥数质量计算结果见表2 1 0 ，o 5 o m m 级煤泥筛分资料校正结果 见表2 1 l ，o 5 o m m 级煤泥浮沉资料校正结果见表2 1 2 ，0 5 0 2 0 r a m 级煤泥浮沉资料 校正结果见2 1 3 ，0 5 o 2 0 r a m 级入原煤浮沉组成见表2 1 4 。 衷2 75 0 o m m 级原煤筛分资料校正结果 粒级( r a m )占全样( )灰分( )校正后灰分( ) + 5 08 5 7 24 5 1 7 44 4 伪9 5 0 一2 51 7 1 3 04 6 1 舯4 5 1 0 4 2 5 一1 31 6 3 0 3 4 0 4 6 83 9 3 9 2 1 3 61 3 3 4 33 4 9 ：2 63 3 8 5 0 6 31 4 0 7 83 2 0 8 6 3 1 o l o 3 一o 51 6 0 9 22 7 9 2 72 6 8 5 1 0 5 - 07 0 5 22 4 9 3 7 2 3 8 6 1 合计9 2 5 7 13 6 5 2 43 5 4 4 8 表2 8s o o s m m 级入选原煤浮沉资料校正结果 密度( t g , z ) 占本级( ) 校正前灰分( )占本级( ) 校正后灰分( ) 1 3 6 1 2 27 2 9 4 23 6 7 7 5 7 2 9 4 2 小计 1 0 0 0 0 0 3 6 j 11 0 0 0 0 03 6 4 6 8 小计占总计 9 8 5 2 03 6 0 9 1 9 8 5 2 03 6 4 6 8 煤泥 1 4 8 03 2 1 0 2 1 4 3 2 1 0 2 总计 1 0 0 0 0 03 6 0 3 21 0 0 0 0 0 3 6 4 0 3 2 炉坪选煤厂情况简介 表2 9 o 5 i ，级入选原煤浮沉组成 粒级向脚)占本级( )灰分( )校正后灰分( ) 0 5 一o 筋1 7 2 5 02 9 0 9 6 2 7 1 3 2 0 2 5 一o 1 7 7“8 3 l2 9 0 5 9 2 7 0 9 5 0 1 7 7 一o 1 4 92 0 1 4 32 9 7 7 2”8 鹏 0 1 4 9 一o 1 2 53 9 6 62 8 2 7 52 6 3 1 2 o 1 2 54 6 8 1 03 0 6 0 2 2 8 6 3 3 合计1 0 0 0 0 02 9 9 0 0 2 7 9 3 6 表2 1 2o 5 o m m 级煤泥浮沉资料校正结果 撞正益 控正卮 占本级( )灰分( 9 钟占本级( )灰分( ) 1 8 02 5 8 5 67 0 1 2 9 2 2 0 6 77 0 1 2 9 合计1 0 0 0 0 02 9 9 8 7i o o o o o2 7 9 3 6 西安科技大学工程硕士学位论文 表2 1 3o 5 0 2 锄级煤泥浮沉资料校正结果 密度( ) 校正前 校正后 1 合计 6 9 6 7 4 6 l o 2 5 8 5 6 3 4 3 9 5 5 3 0 2 6 7 4 6 5 4 9 4 0 3 4 3 9 5 5 3 0 2 6 7 0 1 2 9 2 0 5 5 4 7 0 1 2 9 1 0 0 0 0 02 9 9 8 71 0 0 0 0 0 2 7 1 1 7 表2 1 4 o 5 毗妇螂级入选原煤浮沉组成 密度级原煤 灰份浮物累计 沉物累计分选密度0 1 含量 ( k 鲫) 产率觞灰分 产率，灰分，分选密度0 1 含量 | 1 2 0 5 5 47 0 1 2 91 0 0 0 0 0 2 7 1 1 72 0 5 5 47 0 1 2 9 合计 1 0 0 0 0 0 2 7 11 7 根据上述资料，评定入选原煤的可选性。 ( 1 ) 5 0 o 5 r a m 级入选原煤可选性 5 0 0 5 r a m 级入选原煤总灰分3 6 0 9 1 。 当生产8 级精煤时，5 0 o 5 r a m 级精煤灰分为8 5 3 0 ，实际分选密度为1 3 9 3 k ，理 论分选密度为1 4 0 0 k g l ，分选密度士o 1 含量( 扣除沉矸) 为4 9 9 6 0 ，入选原煤属极难选 煤 当生产9 级精煤时，5 0 o 5 r a m 级精煤灰分为9 1 0 0 ，实际分选密度为1 4 2 s k 卯，理 论分选密度为1 4 3 2 k 9 4 ，分选密度士o 1 含量( 扣除沉矸) 为3 5 9 1 2 ，入选原煤属较难选 煤。 当生产1 0 级精煤时，5 0 o 5 r a m 级精煤灰分为9 7 0 0 ，实际分选密度为1 4 6 5 k g , q ， 理论分选密度为1 4 7 0 k ，分选密度士o 1 含量( 扣除沉矸) 为2 5 8 3 3 ，入选原煤属难选 煤。 2 炉坪选煤厂情况简介 从以上数据可看出，生产精煤的灰分不同，5 0 o 5 r a m 级入选原煤的可选性等级也 不同。当生产8 级至l o 级精煤时，理论分选密度在i 4 0 0 k g l 至：1 4 7 0 k g 之_ , 变化，5 0 0 5 r a m 级入选原煤的可选性也在极难选至较难选之间变化。 ( 2 ) 煤泥的可选性 0 5 0 。2 0 r a m 级入选原煤总灰分2 7 1 1 7 。 当生产8 级精煤时，0 5 0 2 0 r a m 级精煤灰分为8 7 0 0 ，实际分选密度为1 4 2 3 k g ， 理论分选密度为1 4 9 8 k g ，分选密度士o 1 含量( 扣除沉矸) 为4 7 1 2 5 ，入选原煤属极难 选煤。 当生产9 级精煤时，0 5 0 2 0 r a m 级精煤灰分为9 2 0 0 0 , ，实际分选密度为1 4 5 5 k 9 4 ， 理论分选密度为1 5 2 1 k g ，分选密度士o 1 含量( 扣除沉矸) 为4 1 9 4 1 ，入选原煤属极难 选煤。 当生产1 0 级精煤时，0 5 0 2 0 m m 级精煤灰分为9 7 0 0 0 , 4 ，实际分选密度为1 4 8 4 k g l ， 理论分选密度为l 5 4 3 k g a t ，分选密度士o 1 含量( 扣除沉矸) 为3 5 0 3 5 ，入选原煤属难选 煤。 从以上数据可看出，当生产8 级至1 0 级精煤时，0 5 0 2 0 r a m 级入选原煤的可选性在 极难选至难选之间变化。 由以上可选性分析可知，生产8 级至l o 级精煤，无论是5 0 o 5 m m 级原煤，还是0 5 0 2 0 r a m 级原煤，实际分选密度均相差甚小。 2 2 工艺现状 2 2 1 流程简述 炉坪选煤厂现采用的是跳汰加浮选联合工艺流程。不同原煤入厂分别装仓，经给煤 机按比例配料后经皮带转载至分级筛分，筛上物破碎后随筛下物一道经皮带机转载进入 入选缓冲仓后经跳汰机分选威三种产品，跳汰机溢流经条缝固定筛、直线振动筛脱水分 级后筛上物变成最终精煤产品；中煤、矸石经斗式提升机脱水后成最终产品；条缝固定 筛、直线振动筛筛下水经角锥沉淀池浓缩沉淀后溢流做循环水使用，底流经旋流器浓缩 分级，其溢流进入浮选机分选得到浮选精矿，浮选精矿经圆盘过滤机脱水后得到浮选精 煤与浓缩底流经煤泥回收筛分级脱水处理后的筛上物一起变成精产品，同直线筛上物一 道经转载装入精煤仓。过滤机滤液与回收筛筛下水再次返回浓缩池分级浓缩处理；浮选 尾矿经浓缩处理后，溢流做循环水、底流转入煤泥收集池自然沉淀凉干后做最终尾煤。 ( 原则工艺流程见图2 1 、厂房概貌见图2 2 、2 3 ) 1 5 西安科技大学工程硕士学位论文 图2 1 跳汰原则工艺流程图 图2 2 工业厂区平面示意图 1 6 2 炉坪选煤厂情况简介 圈2 3 主厂房外侧图片 2 2 2 分选效果分析 炉坪选煤厂虽然对主选设备进行了多次技术改造，分选效率有一定提高，但整体效 果并不是很令人满意，以2 0 0 4 年8 月的月综合数据综合分析得分配率计算表2 1 5 和错 配物含量表2 1 6 及粗煤泥回收筛上物料粒度与灰分情况表2 1 7 来对跳汰机的分选效果 进行分析 表2 1 58 月份跳汰选分配率计算表 1 7 西安科技大学工程硕士学位论文 表2 1 68 月份三产品错配物含量表 表2 1 7 粗煤泥回收筛上物情况 从表2 1 5 表2 1 6 和表2 1 7 可以看出；分配曲线平缓、邻近分选密度端分配率梯度 增加极其缓慢，表明分选精度低，实际分选密度控制太高，如降低分选密度中煤带煤损 失将进一步加大。跳汰机二段的分选情况不如一段，从错配物的总量和粗煤泥灰分看， 除了人为因素影响跳汰机的分选精度以外，分选机的自身条件是制约分选效率的主要因 素。 2 2 3 现行工艺的优缺点分析 a 现行工艺的优点 流程短、设备少、生产过程中故障率相对较低，易于管理。煤炭在水中停留时间 短： 对易选煤便于控制，设备简单，便于维护，加工费用低； 采用浓缩浮选工艺药耗低、浮选精煤回收率较高； 原煤的适应粒度较宽，上限可以达l o o m m 。 b 现行工艺流程存在的主要问题 用跳汰一浮选联合流程，适合于中等易选及易选煤，但是跳汰机对难选煤的适应 1 8 2 炉坪选煤厂情况简介 1 _ ；i _ _ i | _ i i | _ 目| _ _ - _ _ 能力差，分选精度低( 见表2 1 5 ) ，炉坪选选厂煤质内在低灰份主要集中在1 4 1 3 叩以下 部分，1 和1 6 k g 区间内的物料灰分变化梯度极大，极易污染精产品( 见表2 1 5 ) 。跳汰 机尤其是在低分选密度( 理论分选密度小于1 4 5 k g ) 情况下，错配机率本来就大，产品质 量不稳定，中煤损失大，选选效率低。 末精煤采用旋流器一煤泥筛回收，工艺系统较完善，但是跳汰机分选下限深度不 够，0 3 m m 以下的细粒分选效果较差( 见表2 1 7 ) ，加之跳汰机的操作受员工操做技能的 影响也较大，脱泥筛筛分效率也低，常造成粗煤泥的灰分严重污染精煤产品。末精煤灰 分高于跳汰灰分3 8 ，有时高达1 0 ，煤泥水系统工艺比较复杂，系统存在“小循环”， 容易产生细泥积聚、长时间选煤甚至影响选水浓度乃至破坏选水内部平衡，对产品质量 造成一定影响，降低了选选效率和精煤产率。 浮选尾煤采用浓缩后自然沉淀人工回收，常造成煤泥池爆满，职工劳动强度极大， 虽然通过加强现场管理，可以实现了选水三级闭路循环，但常发生因选水质量和闭路循 环的问题不得不停止生产，严重制约了选煤厂的处理能力。 多次改造后的现行工艺主要改造是在分选设备上，其余配套部分改造较小，进一 步扩能和扩大难选煤的产量特别是水路系统受到严重局限，与矿井能力建设也不再相匹 配。 ， 2 3 加强选煤工艺改造的意义 从煤质情况和跳汰工艺分选的局限性来看，跳汰分选工艺明显不能够适应该厂的煤 质情况和市场的发展。必须通过技术改造才能满足： ( 1 ) 适应产品市场发展要求 回顾近几年煤炭市场的产销历程，可以看出，用户对产品质量要求是越来越严格， 而煤炭随着开采水平的延伸，煤质状况是越来越差。在今后几年，炉坪选煤厂仍将以 2 5 # 8 1 0 级冶金精煤为主导产品，而2 5 # 8 - - 1 0 级冶金精煤又是我国紧缺和稀有的宝贵资 源，市场前景看好。同时随着市场竞争的不断加剧，用户对精煤的质量等级提出了更高 需求，8 - 9 级精煤将成为主导产品。我厂现在主要用户已提出九级精煤的要求。 ( 2 ) 提高企业产品竞争力 从选煤厂目前工艺配置来看，仍采用原跳汰工艺选选难选煤，存在分选精度低，产 品质量不稳定，带煤损失大，选煤效率低，调整产品结构难度大等众多缺点，已不能适 应原煤可选性由好变差的变化，再加上许多设备老化严重，虽经多次改造，还是不能适 应当前生