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选煤概述 耐磨技术部 1 主要内容 煤炭在国民经济中的地位 煤的组成与性质 选煤意义 方法及选煤厂 选煤工艺 2 煤炭在国民经济中的地位 1 煤炭是我国目前和今后的主要能源我国煤炭资源在一次能源生产和消费结构中占70 左右 2 煤炭是工业的粮食人民生活的必需品国内电力燃料的76 钢铁能源的70 民用燃料的80 化工燃料的60 来源于煤炭 3 目前我国煤炭需求状况2004年原煤产量19 56亿吨 占世界第一 预计2005年煤炭需求增长率将达到12 左右 原煤生产将达到21 8亿吨 H 3 煤的组成和性质 1 煤的组成2 煤的性质3 煤的分类 用途4 煤的密度组成5 煤的粒度组成 H 4 1 煤的组成煤是不均质的混合物 由有机物质和无机物质两部分组成 有机物质主要由C H O N S P六种元素组成 可以燃烧 所以也叫可燃体 无机物质主要是各种矿物质 通常不能燃烧 也叫灰分2 煤的性质煤的性质分为物理性质 化学组成 工艺性能和燃烧性能等 物理性质 煤岩组成 颜色 光泽 密度 硬度 导电性 导热性 耐热性 磁性 粒度组成 泥化程度等 S 5 化学组成 煤的化学组成包括元素组成和工业分析 元素组成 C H O N S P 还含有少量的氟 氯 砷 硼 铅 汞等 一般说来 煤中有机物质的元素随着煤化程度而有规律地变化 煤化程度越高 碳的含量越高 而氢和氧的含量越低 工业分析 水分 灰分 挥发分和固定碳水分 指单位质量的煤中水的含量 分为内在水分与外在水分 灰分 煤完全燃烧后残留物的产率 挥发分 煤在与空气隔绝的容器中在一定高温下加热一定时间后 从煤中分解出来的液体 蒸汽状态 和气体减去水分后的产物 也就是煤在高温下能分解出的小分子的多少 固定碳 煤在隔绝空气的条件下有机物质高温分解后剩下的残余物质减去其灰分后的产物 6 工艺性能 煤的工艺性能与用途有关 包括粘结性 发热量 化学活性 热稳定性 可磨性 成浆性等 煤的粘结性 指煤粒在隔绝空气的条件下加热到一定温度后 能够熔融 粘结成焦块的性能 炼焦 发热量 每单位质量的煤在完全燃烧时所产生的热量 用MJ kg表示 燃烧 煤的可磨性 成浆性确定煤被磨成粉状的难易程度和制成水煤浆的可能性 制水煤浆 化学活性 煤在一定温度下与水蒸气 氧气等相互作用的反应能力 是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标 热稳定性 煤在高温条件下保持原来块状的能力 它也是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标 燃烧性能 包括着火点 燃烧过程中的开裂 灰熔点等 S 7 3 煤的分类和用途我国以煤化程度及煤的工艺性能分为以下几种 泥炭 民用及工业燃料 制煤气和化学产品 提取褐煤蜡和腐植酸 褐煤 民用及工业发电燃料 提取褐煤蜡和腐植酸 烟煤 长烟煤 民用及工业燃料 气煤 制煤气 炼焦 发电 燃料 肥煤 炼焦或工业燃料 焦煤 炼焦或工业燃料 瘦煤 炼焦或工业燃料 弱粘煤 民用或工业燃料 制煤气 炼焦配煤 不粘煤 民用或工业燃料 制煤气 炼焦配煤 贫煤 民用或工业燃料 无烟煤 制气 电石 碳化硅 电极 高炉喷吹炼钢 民用燃料 8 不同煤化程度的煤炭特征 S 9 4 煤的密度组成在煤中 煤的密度小 石头 矸石 密度大 就同一煤种而言 煤中杂质 灰分 含量越高 其密度就越大 重力选煤就是按照密度的不同来分选出灰分合格的精煤产品的 浮沉试验可以了解煤的密度组成 硫分含量以及可选性 0 5mm煤的浮沉一般采用氯化锌水溶液 0 5mm煤的浮沉一般采用四氯化碳 苯 三溴甲烷等有机溶液 常用浮沉液的密度有 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 2 0 kg L 等 必要时可增加1 25 1 35 1 45 1 55等密度等级 10 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 3 1 3 1 4 1 4 1 5 1 5 1 6 1 6 1 7 1 7 1 8 2 0 2 0 1 8 2 0 11 煤的浮沉试验结果 12 可选性曲线 浮物累积曲线 曲线基元灰分曲线 曲线沉物累积曲线 曲线密度曲线 曲线 含量曲线 曲线 S 13 5 煤的粒度组成原煤的粒度组成可以通过筛分试验获得 筛孔为0 5mm以上的筛分称为大筛分 筛孔为0 5mm以下的筛分称为小筛分 大筛分一般将煤分为以下等级 100 100 50 50 25 25 13 13 6 6 3 3 0 5 以及0 500 0 500 0 250 0 250 0 125 0 125 0 075 0 075 0 045 以及 0 045mm各级 14 分析煤的粒度组成的意义 1 各种分选设备都有其特定的分选粒度范围 混合跳汰 50 60 0 5mm块煤重介 300 50 13 mm混合重介 50 0 5mm末煤重介 13 0 5mm浮选 0 5 0mm2 市场对煤炭粒度有一定的要求 S 15 选煤意义 方法及选煤厂 1 选煤意义2 选煤方法3 我国选煤存在的问题与发展前景3 选煤厂 16 1 选煤意义 1 1选煤的目的 1 除去煤中杂质 降低灰分 提高煤炭质量 适应用户要求 2 把煤炭分成不同质量 规格的产品 供应用户需要的产品 以便有效地 合理地利用煤炭 节约用煤 3 去除煤中矸石 减少无效运输 同时为综合利用煤矸石创造条件 4 除煤中黄铁矿 减少燃煤对大气的污染 同时为回收硫提供条件 1 2用户对煤炭加工质量要求要求的指标主要有 粒度 灰分 水分 硫分 挥发分 发热量等 17 煤炭质量主要评价指标 灰分灰分对煤的加工利用极为不利 灰分越高 热效率越低 燃烧时 熔化的灰分还会在炉内结成炉渣 影响煤的气化和燃烧 同时造成排渣困难 炼焦时 全部转入焦炭降低了焦炭强度 严重影响焦炭质量 水分水分对煤的加工利用是有害物质 在煤的贮存过程中 它能加速风化 破裂 甚至自燃 在运输时 会增加运量 浪费运力 增加运费 燃烧时 降低有效发热量 在高寒地区的冬季 还会使煤冻结 造成装卸困难 硫分硫分也是煤炭加工利用中不可忽视的物质 在煤炭燃烧过程中 它会生成二氧化硫 成为酸雨的主要来源 在煤炭的利用中也会给其他产物造成不利的影响 如煤中硫60 以上转入焦炭里 焦炭中硫分增加0 1 高炉用焦就多消耗2 石灰多消耗2 生铁产量降低2 5 生铁质量变差 S 18 2 选煤方法 2 1重力选煤 按密度差别进行分选的方法 湿法 跳汰选煤 重介质选煤 摇床选煤 流槽选煤 斜槽选煤等 干法 风选 空气重介等 重力选煤方法与其它选煤方法相比有分选粒度范围宽 工艺简单 操作维修方便 分选效率高 处理能力大 投资少等优点 所以得到广泛应用 2 2浮游选煤 又叫浮选 按矿物表面亲水性差异进行分选的方法 2 3特殊选煤 利用矿物的导电性 导磁性 摩擦系数 射线穿透能力等的不同 把有用矿物和杂质分开 2 4手选 人工拣矸 根据块煤与矸石在颜色 光泽及外形上的差别由人工拣除的 2 5选择性破碎 利用硬度差别 常用的选煤方法是 跳汰选煤 重介质选煤 浮选 S 19 3 我国选煤存在的问题与发展前景 我国选煤工业水平与世界选煤工业水平差距的主要表现 入选比例少 主要原因对煤炭质量注意不够 精煤质量差 原因是原煤可选性差 选煤厂装备落后 环保问题多 主要是重视不够 设备材质次 原因是整体工业水平不高 劳动效率低 自动化水平不高 随着中国加入WTO 剧烈的国际竞争促使我国选煤行业取得了前所未有的发展 选煤厂数目正不断增加 入选比例迅速提高 产品质量逐年提高 先进设备和自动化得到广泛的推广 S 20 4 选煤厂 4 1定义 选煤厂是对煤进行分选 生产出不同质量 规格产品的加工厂 4 2分类 分类方法有三种 1 按用户不同分类 炼焦煤选煤厂 动力煤选煤厂或两者兼有的选煤厂 2 按照选煤厂处理能力分为三类 大型 中型和小型 大型 处理能力 1 20Mt a中型 处理能力 0 45 1 20Mt a小型 处理能力 0 45Mt a 21 3 按选煤厂的位置及其与煤矿的关系分为五种类型 矿井型选煤厂 厂址位于煤矿工业场地内 只选该矿所产毛煤或原煤的选煤厂 群矿型选煤厂 厂址位于某一煤矿的工业场地内 可同时选该矿及附近煤矿所产毛 原 煤的选煤厂 矿区型选煤厂 在煤矿矿区范围内 厂址设在单独的工业场地上 入选外来煤的选煤厂 中心选煤厂 厂址设在矿区范围外独立的工业场地上的选煤厂 用户型选煤厂 厂址设在用户 如焦化厂等 工业场地上的选煤厂 现代化选煤厂是一个由许多作业所组成的连续机械加工过程 所有作业分为分选作业和辅助作业两类 22 世界最大的选煤厂之一 平朔安家岭选煤厂 安家岭露天煤矿选煤厂位于山西省朔州市 是国家 九五 期间重点建设项目 隶属于平朔煤炭工业公司 2001年底投产 设计处理能力4250t h 按4200h a标准工作制度计算 年处理原煤17 80Mt 按6000h a实际工作时间计算 实际处理能力可达25 50Mt 是我国规模最大的现代化高效选煤厂 23 神华集团公司上湾选煤厂 S 24 选煤工艺 一 原煤受煤 储煤二 原煤准备三 洗选部分四 辅助作业五 选煤工艺流程图 H 25 选煤工艺 一 受煤 储煤受煤和储煤设施 如受煤坑 储煤仓等 用于调节以后生产环节及物料输送时的不平衡 减少矿井和选煤厂之间的依赖性 有利于指标稳定和提高自动化水平 同时当洗选的煤混合入选时可以达到均匀掺合的要求 所以其在选煤厂中的地位应引起足够的重视 1 矿井采出的原煤主要通过下列方式输送到选煤厂 经箕斗或胶带输送机输送 矿井型选煤厂多采用 此时选煤厂的受煤或准备车间与井口房连在一起 采用准轨铁路输送 矿区型 中央型和群矿型选煤厂多采用此种输送方式 此时受煤设施多为受煤坑 2 受煤坑由卸煤机 或底开式矿车卸煤 受煤坑 给煤机和胶带输送机等环节组成 受煤坑长度 容量 是依据所要求的卸煤时间和储量而定 受煤坑的煤然后可经由叶轮式给煤机给到胶带输送机上运送到储煤仓 场 26 储煤仓 场 的工艺布置 大容量的圆筒仓 每个仓的容积可达5000t以上 和封闭式堆取料机或堆取料混煤机储煤场 是现代化选煤厂原煤储存的先进形式 有些选煤厂因为原煤种类多或各矿煤质不均匀还设置多个煤仓分别装仓进行按比例配煤入选 近年来由于厂型 设备大型化和现代化以及原料煤均质化等要求 堆取料机储煤或堆取料混煤配煤储煤场日益发展 常用的有斗轮式堆取料机 堆料及取料通过三条胶带输送机完成 封闭式混煤储煤场 避免煤尘飞扬 利于环保 而且有利于冬季作业 27 安太堡露天矿选煤厂快速装车站 S 28 选煤工艺 二 原煤准备原煤准备 筛分破碎 一般由筛分 手选 破碎等工艺组成 它的任务主要是初步除杂 为分选车间做准备的 预先筛分 人工手选 将可见矸石或黄铁矿 天然焦及机器杂物拣出 大块煤经破碎机破碎与筛下物混合进入分选作业 预先筛分 检查性手选 用少数工人拣出铁器 杂物和特大块矸石 大块煤和矸石经破碎机破碎与筛下物混合进入分选作业 此类型在我国选煤厂广泛使用 采用选择性破碎机的筛分破碎车间 它可以同时完成筛分 破碎 选矸作业 大大减轻笨重的手选体力劳动 要求大块煤和大块矸石之间脆度差异大 以跌落试验资料为依据 预先分级 筛上大块物料采用块煤重介分选代替人工手选清除大块或特大块矸石的方案 只进行粒度分级的筛选厂 原煤分成几个不同粒度级别供给用户 S 29 三 洗选部分选煤方法主要分为两类 重力选矿和浮选1 重力选煤主要是利用煤和矸石的密度差异进行分选的方法 例如 重介质法 跳汰法 溜槽与摇床法 其中广泛采用的方法主要为 重介质法和跳汰法 重介质分选 分选介质为由磁铁粉 煤泥 水配制成的重悬浮液 通常成为悬浮液或重质 此重悬浮液的密度与分选密度有关 煤和矸石在此悬浮液中借助于重力或离心力分开 跳汰分选 指物料主要在垂直上升的变速介质流中 按密度差异进行分选的过程 物料在粒度和形状上的差异 对选矿结果有一定的影响 2 浮选 主要是利用煤和矸石表面性质 润湿性 的差异进行分选的方法 选煤工艺 30 重介质分选 31 32 三 洗选部分 一 选煤用块煤重介分选机斜轮重介质分选机立轮重介质分选机JL型立轮重介质分选机滴萨型 DISA 立轮重介质分选机太司卡型 TESKA 重介质分选机圆筒型重介质分选机 33 34 35 36 37 38 39 40 41 三 洗选部分 二 选煤用末煤重介质分选机圆锥型重介质旋流器圆筒型重介质旋流器三产品重介质旋流器按其给料方式可分为有压给料式和无压给料式 42 43 44 45 无压三产品旋流器结构示意图 46 重介质旋流器 47 重介质旋流器 48 重介质旋流器 49 重介质旋流器 50 跳汰分选过程 原煤给到跳汰机筛板上 形成一个密集的物料层 这个密集的物料层称为床层 在给料的同时 从跳汰机下部透过筛板周期地给入一个上下交变水流 物料在水流的作用下进行分选 跳汰周期 在跳汰选煤过程中 水流上升 下降一次称为一个跳汰周期 一个跳汰周期包括四个阶段 上升初期 水流加速上升时期 水流较快地将床层举起 为松散和分层创造条件 上升末期 水流减速上升时期 因水流速度减慢 颗粒上升速度明显减慢 部分重颗粒甚至开始下降 床层逐渐松散 下降初期 水流加速下降时期 水流与颗粒的速度差较小 接近干扰沉降 物料逐渐落到筛面上 下降末期 水流减速下降时期 小颗粒在水流作用下 部分穿过大颗粒间的缝隙 吸啜作用 51 52 风 压缩空气提供水流垂直交变运动 风阀的作用是将压缩空气交替地给入空气室中 同时按一定的规律将空气室中的压缩空气排出室外 当给入压缩空气时 跳汰室中的水被强制上升 待空气室中的压缩空气排出时 跳汰室中的水位又自动下降 因此 推动跳汰室中的水面上下运动形成脉动水流 水 垂直流 物料分层得以实现的客观条件 水平流 主要是起润湿和运输的作用 湿润是为了防止干物料进入水中后结团 运输是负责将分层之后 居于上层的低密度物料冲带而走 使它从跳汰机的溢流堰排出机外 53 54 55 跳汰选煤 56 跳汰选煤 57 浮选是依据矿物表面润湿性的差异进行的 煤粒表面润湿性差 碰撞时粘附在气泡上 被气泡带至水面 形成矿化气泡 矸石表面润湿性好 碰撞时不与气泡附着 仍留在矿浆中 将泡沫和矿浆分别排出 即可得到精煤和尾煤 浮选 浮游选矿 58 浮选机 59 大屯选煤厂用的FCMC浮选柱 S 60 四 选煤辅助作业 选煤厂除了主要分选作业外 通常还包括以下几个辅助作业 1 筛分 将煤炭分为不同的粒度级别 主要设备 各种筛子 2 破碎 降低煤的粒度 使煤与矸石的结合体解离 主要设备 破碎机 球磨机 3 脱水 去除煤中因湿法分选而带入的水分 主要设备 各种筛子 离心脱水机 压滤机 过滤机