重介质选煤工艺讲.ppt

重介质选煤工艺讲义,第一讲煤的形成,煤是一种由大部分可燃物质与少部分矿物质组成的可燃性物质。其中，可燃部分为有机质，不能燃烧的部分为矿物质与水分等。,在很早以前的古代，人们就已发现、开采和利用了煤炭。但对煤的物质组成及形成过程，则是随着自然科学的不断进步与发展逐渐被认识的。首先是人们在开采煤炭的过程中，从煤层及其顶底板岩层中发现了被煤化了的植物遗体，如植物的茎叶、树干及树根等化石。后来随着显微镜的发明与应用，将煤块磨成薄片后放在显微镜下观察，发现在煤中还保存有大量植物组织碎片，如木质纤维组织、角质层、孢子、花粉等组成植物的成分。此外，经过煤化学分析，也发现煤的元素组成与植物的元素组成相似，都是以碳、氢、氧、氮等元素为主组成的有机质。这些事实都充分证明：煤是由古代植物遗体经过一系列复杂的生物化学与物理变化而形成的。因此，植物是成煤的原始物质。,煤的形成过程,古植物遗体转变成煤炭，是一个漫长的、复杂的变化过程。按成煤作用的时间、影响因素及结果不同，大致可分为泥炭化与腐泥化、煤化两个阶段。成煤的必要条件是：植物的大量繁殖、温暖潮湿的气候、适宜的古地理环境、地壳运动的配合。,1、煤的物理性质煤的物理性质与煤中所含杂质有关，成分相同的煤，其物理性质是随煤化程度而变化的，我们按照其物理性质对煤进行分类总结如下：,变质程度主要分布地举例用途褐煤内蒙、东北汽化、民用为主长焰煤神木、府谷等地优质动力煤1/2中粘煤大同优质动力煤气煤宁武一带汽化用肥煤古交（马兰）、孝义一带炼焦配煤1/3焦煤宁武、原平、静乐等地炼焦主焦煤古交（屯兰）、柳林等炼焦瘦煤古交炼焦配煤贫煤阳泉、寿阳一带动力煤无烟煤宁夏、阳泉、晋城动力、化工,2、煤的化学组成,硫的分类,3、煤的工业分析,煤的工业分析指对煤炭中水份、灰分、挥发分以及固定碳等指标的测定。,第二讲重介选煤的发展史,重介质选煤是用密度介于净煤与矸石（或中煤）之间的液体作为介质进行分选的方法。密度低于介质的净煤漂浮，而密度高于介质的矸石或中煤则下沉，然后分别收集归入不同的产品。早期所用的重介质选煤设备是各种形状的分选槽，或叫重力分选机。1945年荷兰国营煤矿开发出分选末煤的重介质旋流器（DSM旋流器），使重介质选煤方法能延伸到末煤。1956年美国Dynawhirlpool开发出中心给料的圆筒形重介质旋流器。1967年在原苏联出现了三产品重介质旋流器，它利用第一段旋流器的余压将其重产物送入第二段进行再次分选。因为重介质悬浮液经历了一段浓缩，提高了密度，所以在第二段旋流器能选出较纯的矸石。这样可以用一套重介质系统，单一密度的合格介质分选出三个产品。至此，有可能使传统的两粒级双密度的复杂的重介质分选工艺简化为单密度全粒级重介质分选工艺，这就大大简化了重介质的工艺流程。,我国重介质选煤发展史,我国从20世纪50年代中期开始试验重介质选煤方法。起初采用黄土和高炉灰之类作为加重质，成效不大。到50年代末60年代初开始研究采用磁铁矿粉作为加重质选煤。1959年煤炭科学研究总院唐山分院在通化铁厂选煤厂建立了用斜轮分选机处理槽洗中煤和6-100mm块煤的工业性生产系统。1960年北京矿业学院（现今的中国矿业大学）与阜新海州露天矿合作建成斜轮重介质分选系统。1966年唐山分院与采屯选煤厂合作建成了重介质旋流器分选系统。此后重介质选煤的理论研究、设备开发、设计和生产在国内逐步发展起来。到1983年国内先后建立了28座重介质选煤厂（车间）。其中包括4座采用国外引进设备并主要由国外设计的大型选煤厂，即：吕家坨选煤厂（240万吨/年）、大武口选煤厂（300万吨/年）、范各庄选煤厂（400万吨/年）和兴隆庄选煤厂（300万吨/年）。到1986年，我国重介质选煤占各种选煤方法的比重已达到23%左右。,重介质选煤的优缺点,第三讲重介质选煤基本原理,重介质选煤的基本原理是利用阿基米德原理，即浸没在液体中的颗粒所受到的浮力等于颗粒所排开的同体积的液体的重量。在静止的悬浮液中，作用在颗粒上的力有重力G和浮力Ff。因此，悬浮液中的颗粒所受到的作用力F为：F=G-Ff因为G=VgFf=Vg则F=VgVg=V（-）g式中V表示颗粒的体积，m3；表示颗粒的密度，kg/m3；表示悬浮液的密度，kg/m3；g表示重力加速度，m/s2.所以，当颗粒的密度大于悬浮液的密度时，则颗粒下沉；当颗粒的密度小于悬浮液的密度时，则颗粒上浮；当颗粒的密度等于悬浮液的密度时，则颗粒处于悬浮状态。,选煤总概述,原煤,不同规格质量的商品煤产品,废弃物或副产品,选煤厂,沙曲选煤厂总工艺图,沙曲选煤厂总工艺图,第四讲选煤工艺,炼焦煤的主要加工方法，目前仍以跳汰、重介选为主。由于煤的可选性难度增加，用户对精煤质量的要求较严，为了提高选煤效率、精煤产率和企业的经济效益，在新建和改扩建工程中，均重视采用重介质选煤法。对于重介质选煤工艺设计，在选前脱泥与不脱泥和分组与分级洗选问题上分歧较大，下面我就这两个问题进行一些详细的分析讲解。,选煤工艺确定选煤方法选择的出发点,最大精煤回收率先进的工艺、高效的设备系统稳定、可靠、高效稳定、连续的运行是选煤厂创造效益的前提低成本运行低成本生产是选煤厂实现最大利润的基础,选煤工艺确定炼焦煤洗选常用选煤工艺分析,国内不脱泥无压给料三产品旋流器分选+(小直径重介旋流器)+浮选0.5mm（0.75mm，1mm,1.5mm,2mm）脱泥有压（无压）给料三产品旋流器分选+(小直径重介旋流器)+浮选0.5mm脱泥两产品旋流器分选+浮选,国外脱泥两段两产品旋流器分选+粗煤泥螺旋分选+浮选块煤(200 x6mm)重介浅槽+末煤(6x1mm)重介旋流器+粗煤泥分选(1x0.15mm)+浮选(0.15mmx0),选煤工艺确定选煤工艺的发展,50mm,0.5mm,50mm,1mm,0.15mm,粗煤泥单独分选方法,小直径重介旋流器,水介旋流器,螺旋分选机,逆流分选机,0.5mm作为浮选上限带来的问题,0.5mm0浮选粒级太宽，整体分选效果差为保证粗粒级全部浮起来，增加药剂量，细粒级产品灰分太高，为降低产品灰分，减小药剂量，粗粒级煤损失到尾矿。0.5mm脱泥筛分级，随筛板磨损，一般515%浮选入料为大于0.5mm粗颗粒，这一部分几乎全部损失到浮选尾矿，这是浮选尾矿灰分低的原因之一。,沙曲选煤厂二期选煤工艺采用：+50mm经原煤准备车间动筛跳汰分选，500.5mm原煤经有压两产品大直径旋流器主再选，0.50mm煤泥浮选，浮选精煤加压过滤机回收，尾煤压滤回收。,选煤工艺,重介选分选效率高。无论对易选煤，中等可选煤，难选煤、极难选煤，重介分选均比跳汰分选效率高。采用重介选，可以最大限度的回收精煤产品，提高企业经济效益。,重介分选更能适应入选原煤粒度较细和煤质波动的特点。若采用跳汰分选，很难避免部分细粒级物料因吸缀作用未经分选而直接进入中煤和矸石中，从而影响精煤回收，而重介旋流器不存在这一问题。,重介旋流器分选有利于简化生产管理。重介分选的主要控制参数为密度，对原煤粒度组成变化具有较好的适应性，更适合入选原煤层数多、粒度组成差异大的情形，而跳汰选需通过改变风、水制度来适应原煤粒度组成的变动，生产操作不便。,事实上，由于重介分选工艺本身的进步以及自动化控制水平的提高，重介分选近年来已成为国内外主流的选煤方法。,稳定工作介质悬浮液密度工作介质密度稳定是重介旋流器选煤系统正常工作的关键，应保证合格介质密度在标定要求工作密度0.010.02范围内波动。,为保证工作介质密度稳定必须做到,合格介质桶密度达到重介旋流器工作介质密度要求，在合格介质泵流量满足混料桶液位要求下，保持高液位（约为桶高度2/3）。混料桶应保持低液位作业，当入料泵流量满足重介旋流器工作流量要求时，通过调节合格介质泵流量以实现混料桶在低液位作业。(液位高容易造成煤在混料桶中产生分层，影响泵的上料量。)稀介桶液位一般保持半液位作业。,当工作介质密度发生波动时，可能原因有：合格介质桶密度低，液位低。应添加浓介调整。合格介质桶密度高，液位低。应添加清水调整。合格介质桶密度低，液位高。应加大合格介质分流量。合格介质桶密度高，液位高。应加清水使合格介质桶跑溢流（此种情况应尽可能避免出现）。,正常情况下，生产系统中介质消耗有一定的规律，当系统中介质量减少速度过快时，（表现为工作介质密度下降，或合格介质桶内液位下降），则说明介质回收和再生系统不正常，一般来讲，可能有四种原因：1、脱介筛喷水量不足，或脱介水浓度高，或喷嘴安装位置不合理，导致产品带介严重。2、磁选机能力不足，或未调整到正常工作状态。3、部分稀介未通过磁选机回收直接进入煤泥水系统。4、介质磁性物含量或介质细度不符合要求。,重介旋流器工作状态调整1、入料压力应达到旋流器生产厂家说明书中要求的压力；2、入料量必须同时满足干煤量（吨/时）和介质量（米3/时）要求；以上两个参数调整，是通过调整入料泵或介质入料泵（当无压给料时）对有压给料和无压给料有所不同。对有压给料：注意调整入料煤与悬浮液的固液比；对无压给料：注意调整介质给料泵的流量与压力。,对于有压给料，设计规范一般要求在1：2.51:6范围内,实际生产时固液比一般控制在1：1.31:1.32,3、入料煤粒度控制，主要是控制入料煤的粒度上限，必须在旋流器和入料泵允许的粒度范围内。加强煤泥水处理系统管理，特别是循环水浓度不能过高，否则直接影响脱介效果，如发生脱介效果差，产品带介严重，或堵塞喷嘴等现象。,1、旋流器直径2、旋流器入料口、溢流口、底流口3、旋流器锥角4、溢流管插入深度5、入料浓度6、入料压力,影响水介旋流器分选效果的因素,选煤工艺确定我厂的脱泥筛规格为3.66.1m，那么选前脱泥有什么意义？,为主洗环节提供稳定的入料条件，避免煤泥对分选密度的干扰；提高旋流器入料下限，改善分选效果；改善脱介效果，减少合介格分质流量、严格控制介耗；密度控制精确、快速；避免煤泥长时间循环运转而进一步泥化，有效控制最终煤泥量；减少煤泥表面氧化时间，改善浮选效果。,第五讲重介质悬浮液的性质,通常将密度大于水的介质称为重介质，在这样的介质中进行的选煤称为重介质选煤。目前重介质选煤厂均采用磁铁矿粉作为重介质，磁铁矿属于铁磁性矿物，容易用磁选机回收复用。,对磁铁矿加重质的要求：重介质选煤厂利用磁铁矿粉作加重质时，磁铁矿粉的磁性物含量越高，加重质的回收再使用的数量也越大，介质耗资少，生产费用可有所降低。还有加重质粒度愈细，悬浮液密度也越稳定，在悬浮液中为起稳定作用所需掺入的煤泥量也相应减少，悬浮液密度的真实性越高，分选效率也会越佳。我国设计规范规定，用磁铁矿粉作加重质时，其磁性物含量应在95%以上，密度在4.5g/cm3左右，用于重介质旋流器分选末煤时，粒度小于0.043mm（-325目）粒级的含量应占90%以上。,第六讲重介旋流器,沙曲选煤厂所使用的就是有压两产品圆筒圆锥型重介质旋流器。有压给料两产品重介质旋流器工作原理：悬浮液进入旋流器后，在离心力的作用下，形成自上而上、由内向外增加的不同密度的等密度面。和悬浮液一起进入旋流器的原煤，在离心力的作用下，密度大的矸石很快移向器壁，在外螺旋流的推动下，由底流口排出，密度低的煤粒向中心移动，进入靠空气柱的内螺旋流，经溢流管捧出，从而完成了分选过程。特点及作用：有压给料两产品圆筒锥型重介质旋流器选煤的突出优点是：分选精度高、分选下限低、处理能力大、操作控制容易等。主要缺点是：设备磨损严重、加重质的磁铁矿粉的技术损耗相对较大，以及工艺系统相对复杂。,从外形分有圆筒、圆锥旋流器，按给料方式可分为有压给料式重介质旋流器和无压给料式重介质旋流器；按产品数量可分为两产品重介质旋流器和三产品重介质旋流器。,重介质旋流器分选过程,重介质旋流器分选过程演示,旋流器分选原理,（一）两产品重价旋流器的构造大的分五部件：1、溢流管2、入料部件（圆筒体）3、定向器4、圆锥体5、底流嘴小的:2和4合体（二）入料口与圆筒衔接时有的以切线方向，有的沿渐近线方向工作过程：原煤和悬浮液的混合物以一定的压力由入料口沿切线方向进入旋流器圆筒部分，形成强大的旋流。一般是沿着旋流器圆柱体和圆锥体内壁形成一个向下的外螺旋流；同时围绕旋流器轴心形成一个向上的内螺旋流。在内外螺旋流的作用下，密度重物料随外螺旋流下降至底流口排出，密度轻的物料随内螺旋流通过与溢流管联接的定向器和溢流口排出。（说明：短路流、循环流、空气柱）,（三）物料分层规律：（F1为物料在离心力场中受到离心力，F2为悬浮液给物料的向心力）F=F1-F2=V体积（物-悬浮液）*V2/当物料的密度大于悬浮液的密度时，物料在悬浮液中作离心运动，并甩向外层；物料密度小于悬浮液的密度，物料将在悬浮液中作向心运动，并集中在内层，这样物料便在悬浮液中按密度分层。（由于离心力作用，远大于物体重力作用）,二、影响旋流器工作效果的因素,（一）旋流器结构参数1.圆柱部分的长度旋流器的直径和锥角确定后，旋流器的容积和长度主要决定于圆筒部分的长度。当圆筒部分增长时，旋流器的容积和长度都增加。因此，入选物料在旋流器中的停留时间增长，实际分选密度提高。但圆筒部分太长，会使精煤质量变坏；反之圆筒部分过短，会引起圆筒部分的介质流不稳，实际分选密度降低，使部分精煤损失到尾煤中2.圆锥部分锥角增大锥角将使悬浮液的浓缩作用增强，分离密度增大，悬浮液的密度分布更不均匀，分选效果降低。故一般重介质旋流器的锥角并不大，约在15-30度之间，选煤用重介质旋流器的锥角一般为20度。,3.溢流口直径增大溢流口直径可使“分离锥面”向外扩大，增大分离密度；溢流口过大时会造成圆筒部分液流速度过大，影响液流的稳定。虽然精煤常量增加，但质量降低。因此应根据入选煤的性质而定，易选煤溢流口直径应大些。一般情况可取0.3-0.5D（D为旋流器的直径）。4.底流口直径缩小底流口直径同样会使“分离锥面”向外扩大，使分离密度增大，底流口过小时会造成颗粒在底流口挤压，使矸石易混入精煤中，严重时引起底流口堵塞。而底流口过大时，会引起精煤损失。一般底流口直径为0.24-0.30D（D为旋流器的直径）。,5.锥比（即：底流口直径与溢流口直径之比根据煤质好坏合理选择一定比6.入料口直径过大减小物料的切线速度；过小影响处理量，易堵塞等。7.定向器插入深度影响分选效果和处理能力。,（二）工作参数1.入料压力增大压力可提高分选效果。在比重不变时，分选密度相对提高，轻产物质量下降，管道磨损、动力消耗增大。2.入料固液比固液比增大，虽然处理量增大，当分选效果下降，一般固液比1：6-1：4，煤质越差，固液比应越大。3.给料方式4.安装方式一般有三种：正立、倒立、倾斜。5.处理原煤量,（三）、旋流器的操作：1、工作过程中要保持给料压力，给料量的稳定（包括给料浓度）这样有利于保持较高的分选效率。2、末煤含量增大时，应适当控制处理量，并提高压力。3、经常检查合介中煤泥含量，适时分流，煤泥量过大，提高悬浮液稳定性，但污染精煤质量，过少，悬浮液稳定性差，降低分选效率。4、经常检查底流口磨损情况，并清理溢流口杂物。,两产品重介旋流器、两段分选特点,1、分选效率高，可获得最大的精煤回收率2、两段分选密度可分别精确控制，一、二段之间无制约关系；3、可根据煤质及市场需求变动，灵活调整一、二段密度，产品结构灵活；4、适应煤质的变化和波动，为长远发展留下空间；5、介质循环量小，入料压力低，节省能耗，减少设备磨损；6、两产品旋流器两段分选并不增加系统复杂性。,无压三产品重介质旋流器,重介质分选工的任务,a、掌握必要的重介质学门基础理论知识；b、检查和分析重介质选煤过程中各工艺因素，并准确判断他们的合理性；c、定期检查重介质选煤设备的技术参数，并进行必要的调整或更换，使其符合技术要求；d、对生产过程中各因素的调整要及时准确；。e、做好重介质选煤设备的巡查和保养工作。,第七讲重悬浮液的净化与回收,物料经分选后，轻、重产品都带走大量的悬浮液，必须迅速地回收循环使用。为使回收的悬浮液性质符合要求，必须进行净化浓缩。因此，悬浮液的回收与净化是重介质选煤流程中的一个重要组成部分，这个环节工作的好坏将直接影响分选效果。,重介质旋流器分选后，产品是同大量悬浮液一起排出的，所以必须泄除悬浮液和冲洗掉粘附在产品上的重介质，这就是悬浮液的回收作业。这一作业不仅是为了保证产品质量，同时还可使悬浮液继续循环使用，以便减少生产过程中悬浮液的损耗。进入重介质旋流器分选后，产品和悬浮液的混合物，分别进入到各自的产品脱介筛（为了增加脱介能力，在进入脱介筛前要有固定筛或弧形筛作预先脱介）。脱介筛第一段用来泄除产品中的悬浮液，能脱除70-90%悬浮液，该段脱除的悬浮液作为合格介质，直接返回合格介质桶循环使用。脱介筛第二段上的物料仍含有一部分磁铁矿粉加重质和煤泥，必须加喷水来清洗粘附附于产品表面及残存于物料间的加重质。因此，在脱介筛一般设二至三排喷水管冲洗。喷水量与产品的粒度大小有关。对于块状物料（块煤）喷水量一般为1m3/t，细粒物料（末煤）喷水量1.5-2.0m3/t。,脱介筛第二段筛下泄出的悬浮液，加入喷水后浓度很低，称为稀介质，其中煤泥含量也很高。为了增加合格悬浮液的密度或降低合格悬浮液中的煤泥量，利用磁选精矿的密度和磁性物含量都高的特点，将一部分合格悬浮液通过分流设备分流到稀悬浮液系统，经磁选机净化和浓缩后再返回合格介质桶。这部分浓悬浮液量称为分流量。在正常生产情况下，分流量在一常量的上下波动。但应该注意的是，分流量越大，磁铁矿损失也越大。因而，不应随意增加分流量或减少分流量，分流量一般维持在30%左右为宜。,进入悬浮液系统中的煤泥量有两部分，一是由原煤所带入的原生煤泥，二是在分选过程中产生的次生煤泥。从悬浮液系统中排出的煤泥有：产品带走的煤泥、稀介质和分流量进入磁选机后以尾矿形式排除的煤泥。当原料煤的数质量、选煤工艺流程及分流量等各项参数不变时，按照数质量进出平衡原则，煤泥量不可能在系统中无限积存，也不可能在系统中无限减少。进入系统的煤泥量应该与系统中排除的煤泥量平衡，即动平衡。,如果当某一参数改变后，煤泥量就失去平衡，在合格悬浮液中增加或减小，但该参数达到一定数值后煤泥量又在新的基础上达到平衡。比如分流量增加后，进入系统中的煤泥量没变，但从磁选机排除的煤泥量增加了。于是从系统中排除的煤泥量大于进入系统的煤泥量。合格悬浮液中煤泥量逐渐减小，合格悬浮液中的流变粘度也逐渐减小。这样，脱介筛的脱介逐渐效果将会改善，进入稀悬浮液中的煤泥量将会逐渐减小。最后由产品带走的煤泥量也逐渐减小。结果是从系统中排除的煤泥量逐渐与进入系统中的煤泥量趋于平衡，也就是在合格悬浮液中煤泥含量减少的基础上达到了新的平衡。相反，当原料煤的煤泥含量增多或分流量减少时，合格悬浮液中的煤泥量就会增加。在一般情况下，可通过改变分流量来调节悬浮液中的煤泥含量。增大分流可以提高合格悬浮液的密度，但同时会引起悬浮液中煤泥含量降低，分流量维持在30%为宜。,现代重介质选煤工艺中多采用直接磁选净化流程,介质回收与净化的主要设备,我们都知道，介质回收与净化的主要设备是脱介筛和磁选机。,脱水脱介筛,脱介筛司机操作规程,一、一般要求1、经过本工种专业技术培训，通过考试合取得合格证后持证上岗。2、掌握筛分机的结构、工作原理和技术参数。3、掌握设备开、停车顺序及检查和排除一般故障的方法。二、开车前的准备1、检查进出料溜槽及筛下溜槽或管道是否畅通。2、确认检修工作已经完成，检修人员已经撤离工作现场。3、检查设备停车按钮是否复位。三、运转中1、在生产过程中注意观察筛分机的运转情况，发现问题及时处理或汇报调度室。2、筛分机运行中应均匀给料。3、检查筛分机是否有异响，振幅是否正常。4、注意观察脱水筛筛面是否跑水，是否有物料不均匀现象，相关管路是否堵塞，发现问题应及时汇报调度或班长并进行处理。5、注意观察脱介筛的脱介情况、喷水情况以及筛面物料分布情况，发现异常及时汇报当班班长。四、停车1、停车后要清理筛前溜槽内的杂物。2、要仔细检查筛板是否有破损或松动的，并要把检查的结构向当班班长汇报。3、搞好所属范围内的设备卫生。4、按规定填写好交接班记录本，做好交接班工作。,磁选机,磁选机工作原理,磁选机是借助磁力将磁性矿物和非磁性矿物分离开来的设备。按其选别可分为干式和湿式磁选机；按产生磁场的不同，可分为电磁磁选机和永磁磁选机；按磁场的强弱，可分为强磁磁选机和弱磁磁选机；按其入料方式和圆筒旋转方向的不同，可分为顺流式、逆流式和半逆流式三种磁选机，其中以逆流式磁选机在选煤行业中应用较广。选煤厂常用的是湿式、弱磁场强度、圆筒式磁选机。工作原理是：稀介质给到入料箱进入分选槽，磁性矿物被磁场吸附在圆筒表面，随圆筒的旋转输送到精矿溜槽中，剩下的水和非磁性物经底流室和溢流堰从尾矿箱排出。,沙曲选煤厂采用美国艺利湿式永磁逆流式磁选机回收磁性物，其简易示图如下：,磁选机的分选效果：磁选机除需注意滚筒转速，磁偏角以外，还应注意的是磁选机滚筒间隙（一般35为宜），矿浆的通过量，以及入料浓度，入料浓度最大为25%，最佳入料浓度为20%时磁选机效率最高。逆流式磁选机扫选区较长，尾矿中损失的磁性矿物较少，回收率高；尾矿是利用溢流排放，保证圆筒适当地沉没在稀悬浮液中，对入料变化适应性较强，通常为了保证磁选机的高回收率，溢流量占到底流量的1/4效果最佳，所以岗位司机在调整磁选机的要注意，既不能让磁选机紊流，易不