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选煤专业简介 制作人 郭九生 1 了解选煤的定义 意义 目的 2 了解国内外选煤技术现状及发展趋势 3 认识选煤主要工艺和设备 4 介绍一个选煤厂的完整工艺流程 主要内容 一选煤的定义 意义和目的 选煤是利用煤炭与其他矿物质的不同物理 物理 化学性质 在选煤厂内用机械方法除去原煤中的杂质 把它分成不同质量 规格的产品 以适应不同用户的要求 1 1什么是选煤 1 2选煤的意义 煤炭是我国的主要能源 建国以来煤炭在一次能源的生产和消费所占的比例一直大于50 从我国富煤贫油的资源结构 现实国力和战时经济安全保障来看 在新世纪的相当长时间内 主要能源仍将是煤炭 以煤炭为主要能源的格局 导致了我国以煤烟型为主的大气污染相当严重 成为制约许多地区经济与社会发展的重要因素 煤炭经洗选后可显著降低灰分和疏分的含量 减少烟尘 SO2等污染物的排放 促进煤炭燃烧效率的提高 为减少燃煤对大气的污染创造条件 保证国民经济的可持续发展 另外原煤经过洗选还可以提高公司的经济效益 实例 某选煤厂 09年入洗一吨原煤的总成本为654 02元 其中原煤价格为540元 t 吨煤加工费为22 22元产品产率及售价如下 每入洗一吨原煤的纯利润为 1128 53 0 5577 0 2386 299 52 0 0965 113 99 654 02 30 34元按每年入洗300M吨 则一座选煤厂一年的净利润为 30 34 300M 9102万元可见煤炭洗选能够给公司带来巨大的经济效益 1 3选煤的主要目的 1 除去原煤中的杂质 降低灰分和硫分 提高煤炭质量 适应用户的需要 2 把煤炭分成不同质量 规格的产品 适应用户需要 以便有效合理地利用煤炭 节约用煤 3 煤炭经过洗选 矸石可以就地废弃 可以减少无效运输 同时为综合利用煤矸石创造条件 4 煤炭洗选可以除去大部分的灰分和50 70 的黄铁矿硫 减少燃煤对大气的污染 它是洁净煤技术的前提 二国内外选煤技术现状及发展趋势 目前 大部分国家对煤炭洗选非常重视 尤其是发达国家 现世界原煤平均入选比例在50 左右 一些国家甚至超过80 虽然欧洲一些国家几乎关闭了所有的煤矿 但仍有选煤厂用来处理进口煤炭 主要产煤国原煤入选比例如图1所示 2 1国内外选煤工业现状 近几年 国外一些国家在煤炭开采 选煤生产和选煤厂建设等方面发生了很大变化 大部分国家都在关闭中小型效益不好的煤矿和选煤厂 取而代之的是扩大现代化程度高 生产成本相对较低的煤矿和选煤厂的生产能力 到目前为止 我国也已关闭近3000处小煤矿 并一直在新建大中型煤矿选煤厂 这说明国内外有加强煤炭合理开采 优化生产管理以及增强煤炭资源有效利用和环境保护的趋势 据不完全统计 截止2006年 我国共有年入选原煤15万t以上 包括15万t 的选煤厂1043座 年入选能力91602万t 其中炼焦煤选煤厂582座 年入选能力38159万t 占总能力的41 6 动力煤选煤厂461座 年入选能力53443万t 占总能力的58 4 十五 期间全国原煤入选率在30 35 之间 但入选总量已从2000年的3 4亿t增加到2006年的7 8亿t 可以看出原煤的入选率正在不断提高 目前 国内外采用的选煤方法主要为重介 跳汰 浮选以及干法选煤 我国地域广阔 煤炭资源丰富 煤种齐全 煤质变化大 因而以上选煤方法均有应用 2 2国内外选煤技术现状 1 重介选煤技术经过几十年的科学研究和生产实践 重介选煤技术日趋成熟 重介质旋流器选煤技术取得了重大进展 我国拥有自主知识产权的三产品重介质旋流器选煤技术取得成功并广泛推广应用 选煤效率达到了95 2 跳汰技术跳汰选煤对易选和中等可选性煤具有广泛的适应性 具有系统简单可靠 生产成本低 分选效果好等优点 目前跳汰选煤在我国各种选煤方法中约占60 此外 动筛跳汰近几年也逐步被应用 用来代替人工排矸 3 浮选技术浮选技术近年来发展很快 多应用于炼焦煤选煤厂和生产高炉喷吹用无烟煤粉的选煤厂 我国研制的浮选柱有效分选下限可达10 m 使细粒精煤产率平均提高1 3个百分点 大型机械搅拌式浮选机单槽容积已达20m3 十五 国家科技攻关课题 带有矿浆预矿化器的机械搅拌式浮选机 已大面积推广应用 4 干法选煤技术干法选煤包括流化床选煤和风力选煤 主要应用于寒冷 水资源短缺地区的煤炭分选以及易泥化煤种的分选 在众多选煤方法中应用比例相对较小 应用较多的为风力选煤 5 细粒煤脱水技术对细粒煤的脱水 美国多采用超高速离心脱水技术 而欧洲则趋向于采用加压过滤技术或隔膜挤压技术 为了进一步降低细粒煤产品的水分 已开始尝试将压滤脱水与热力干燥构成一体的蒸汽压滤脱水技术的研究 预期将具有节能和简化工艺系统等技术特点 我国研制并推广应用了加压过滤机 超高速离心机和强气压穿流式隔膜挤压压滤机 很大程度上降低了浮选精煤水分 改善了煤泥水处理系统的工况 1 加强选煤厂的科学管理 大力提高管理水平 要使选煤生产沿着高质量 多品种 产销对路 合理供应煤炭产品和综合利用各种伴生矿物资源的方向前进 努力提高选煤生产的经济效益 并要合理回收伴生矿物如黄铁矿及其他稀有金属矿物等 进一步提高选煤厂的经济效益 2 3选煤行业的发展趋势 2 研究新技术 新工艺和新设备 以更新改造旧有选煤厂 装备新建选煤厂 例如研究油团选煤工艺和技术经济效果 化学选煤工艺技术和设备 高梯度磁选脱硫及其他深度脱硫方法 电选超低灰精煤 选择性絮凝工艺技术和药剂 脱水干燥工艺 技术和设备等等 3 向设备大型化 厂型装配式集中化 选煤生产工艺过程和质量分析自动化等方向发展 4 研究和建立选煤生产过程数学模型 应用电子计算机管理选煤厂 5 选煤厂环境保护的研究 例如防止环境污染和大气污染 减少和防止噪音 实现煤泥闭路循环和生产平衡等 近年来 国内外选煤设备在朝着大型化发展的同时 由于各国选煤的历史和对产品要求的差异而略有所不同 下面我简单介绍几种常用设备 三国内外选煤装备现状 3 1 1两产品重介质旋流器 3 1重介质旋流器 原煤与重介质悬浮液从入料口以一定压力沿切线方向打入旋流器 形成强大的旋流 其中一股沿旋流器内壁形成一个向下的外螺旋 另一股是在围绕旋流器轴心形成一个向上的内螺旋 其轴心形成负压 实为空气柱 由于离心的作用 高密度物料甩向椎体内壁 并随着部分悬浮液向下作螺旋运动 最后从底流口排出 低密度物料集中在锥体中心 随内螺旋上升运动 最后从溢流口排出 分选过程 3 1 2三产品重介质旋流器 目前 国外主要在跳汰机机体大型化 风阀工作方式以及自动排料方面做了大量工作 国外研发跳汰机较先进的国家主要有德国 日本 波兰等 另外 美国 英国 澳大利亚还在研发离心跳汰机 离心跳汰机是借助巨大的离心力场来强化细小颗粒的分选效果 有效分选粒度可达0 043mm 3 2跳汰机 原煤通过给料机稳定的送入跳汰机中筛板上 形成一个密集的物料层 这个密集的物料层称为床层 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的水流 物料在水流的作用下进行分选 分选过程 首先 在上升水流的作用下 床层逐渐松散 悬浮 这时床层中的矿粒按照其本身的特性 矿粒的密度 粒度和形状 彼此作相对运动进行分层 上升水流结束后 在休止期间 停止给入压缩空气 以及下降水流期间 床层逐渐紧密并继续分层 待全部矿粒都沉降到筛面上以后 床层又恢复了紧密状态 这时大部分矿粒彼此间都已失去相对运动的可能性 分层作用几乎全部停止 只有那些极细的颗粒 尚能穿过缝隙继续向下运动 下降水流结束后 分层暂告终止 至此完成一个跳汰周期的分层过程 物料在跳汰过程中之所以能分层 起主要作用的内因 是矿粒自身的性质 但能让分层得以实现的客观条件 则是垂直升降的交变水流 在跳汰机入料端给入物料的同时 伴随物料也给入一定量的水平水流 水平水流虽然对分选效果也有一定的影响 但它主要起润湿和运输的作用 润湿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 德国和澳大利亚均采用液压驱动式动筛跳汰机 我国1989年自行研制了首台TD型动筛跳汰机并试运行成功 十几年来已有液压式和机械式两大类4个国产系列和1个引进系列产品 3 3动筛跳汰机 原苏联是干法选煤生产规模最大 经验较丰富的国家 以C 6和C 12型两种风力摇床使用效果最好 近年又开发了SP型风选机 3 4干选机 我国使用较多的是FGX系列复合式干选机和FX系列风力干选机 这两种设备综合了摇床和风力分选的优点 在干旱缺水地区和对煤炭产品质量要求不高的企业具有良好的应用前景 该机的不足之处是分选精度低 要求煤的外在水分不高于7 单位处理量较小 目前 最大处理量只有10t m2 h 3 5干扰床分选机 TBS 干扰床分选机 TBS煤泥分选机的主体是简单的柱型槽体 槽体的底部有一个布满冲孔并呈一定角度的布水板 水按一定的压力由底部给入 经过布水板进入干扰床工作室 形成上升水流 布水板的作用是使水在工作室内均匀分布 干扰床的上部有入料井 矿浆切向给入入料井 入料浓度一般在40 60 工作原理 入料经入料井向下散开 与上升水流相遇 使矿物颗粒在工作室内做干扰沉降运动 由于颗粒密度的不同 其干扰沉降速度存在差异 从而为分选提供依据 其分选过程主要取决于各颗粒相对于水的沉降速度 沉降速度大于上升水流速度的颗粒进入底流 反之进入溢流 在干扰床的下部形成由悬浮颗粒组成的流化床层 该床层由悬浮颗粒组成的流化床层 该床层中颗粒高度富集 成为自生介质层 当达到稳定状态时 入料中那些密度低于干扰层平均密度的颗粒浮起进入溢流 反之进入底流 并通过做z设备底部的排料口排出 1 浮选机 浮选机一直是用于 0 5mm粉煤分选的主要设备 目前国内选煤厂使用的大多是机械搅拌式浮选机 且单槽容积趋向大型化 已达20m3 煤炭科学研究总院唐山研究院研发了XJM S型机械搅拌式浮选机系列产品 十五 国家科技攻关课题研发的 带有矿浆预矿化器的20m3机械搅拌式浮选机 已大面积推广应用 3 6浮选机 柱 首先是将含有细粒煤的矿浆打入矿浆准备器 用适当的浮选药剂进行调和 必要时还要补加清水或其他工艺的返回水 如过滤液 调配矿浆浓度 使之符合浮选要求 用浮选药剂调和矿浆的主要目的是使欲浮的矿物表面增加疏水性 捕收剂或活化剂 或使不欲浮的矿物表面变的更加亲水 抑制他们上浮 抑制剂 或促进气泡的形成和分散 起泡剂 分选原理及过程 然后调好的矿浆被送往浮选槽 矿浆和空气被旋转的叶轮同时吸入浮选槽内 空气被矿浆的湍流运动粉碎为许多气泡 起泡剂促进了微小气泡的形成和分散 在矿浆中气泡与矿浆发生碰撞或接触 并按表面疏水性的差异决定矿粒是否在气泡表面发生附着 结果 表面疏水性强的矿粒附着到气泡表面 并被气泡携带升浮至矿浆表面形成泡沫层 被刮出成为精矿 而表面亲水性强的颗粒不和气泡发生粘附 仍然留在矿浆中 最后随矿浆排出槽外成为尾矿 这种矿物进入泡沫 成为精矿称正浮选 反之成为反浮选 浮选机 主要处理0 5mm粒级以下细煤泥 自上世纪80年代以来 浮选柱分选技术取得了重大突破 一批新型浮选柱脱颖而出 如国内的旋流 静态微泡浮选柱 喷射式浮选柱 充填浮选柱以及加拿大的CPT浮选柱和VPI微泡浮选柱等 最近又出现几种结构新颖的浮选柱 如全泡沫浮选柱 美国Deister选矿有限公司的Flotair浮选柱 印度研制的电解浮选柱 俄罗斯IOTT研究所的多产品浮