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選煤概述 耐磨技術(shù)部 1 主要內(nèi)容 煤炭在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 煤的組成與性質(zhì) 選煤意義 方法及選煤廠 選煤工藝 2 煤炭在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 1 煤炭是我國目前和今后的主要能源我國煤炭資源在一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占70 左右 2 煤炭是工業(yè)的糧食人民生活的必需品國內(nèi)電力燃料的76 鋼鐵能源的70 民用燃料的80 化工燃料的60 來源于煤炭 3 目前我國煤炭需求狀況2004年原煤產(chǎn)量19 56億噸 占世界第一 預(yù)計2005年煤炭需求增長率將達(dá)到12 左右 原煤生產(chǎn)將達(dá)到21 8億噸 H 3 煤的組成和性質(zhì) 1 煤的組成2 煤的性質(zhì)3 煤的分類 用途4 煤的密度組成5 煤的粒度組成 H 4 1 煤的組成煤是不均質(zhì)的混合物 由有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)兩部分組成 有機(jī)物質(zhì)主要由C H O N S P六種元素組成 可以燃燒 所以也叫可燃體 無機(jī)物質(zhì)主要是各種礦物質(zhì) 通常不能燃燒 也叫灰分2 煤的性質(zhì)煤的性質(zhì)分為物理性質(zhì) 化學(xué)組成 工藝性能和燃燒性能等 物理性質(zhì) 煤巖組成 顏色 光澤 密度 硬度 導(dǎo)電性 導(dǎo)熱性 耐熱性 磁性 粒度組成 泥化程度等 S 5 化學(xué)組成 煤的化學(xué)組成包括元素組成和工業(yè)分析 元素組成 C H O N S P 還含有少量的氟 氯 砷 硼 鉛 汞等 一般說來 煤中有機(jī)物質(zhì)的元素隨著煤化程度而有規(guī)律地變化 煤化程度越高 碳的含量越高 而氫和氧的含量越低 工業(yè)分析 水分 灰分 揮發(fā)分和固定碳水分 指單位質(zhì)量的煤中水的含量 分為內(nèi)在水分與外在水分 灰分 煤完全燃燒后殘留物的產(chǎn)率 揮發(fā)分 煤在與空氣隔絕的容器中在一定高溫下加熱一定時間后 從煤中分解出來的液體 蒸汽狀態(tài) 和氣體減去水分后的產(chǎn)物 也就是煤在高溫下能分解出的小分子的多少 固定碳 煤在隔絕空氣的條件下有機(jī)物質(zhì)高溫分解后剩下的殘余物質(zhì)減去其灰分后的產(chǎn)物 6 工藝性能 煤的工藝性能與用途有關(guān) 包括粘結(jié)性 發(fā)熱量 化學(xué)活性 熱穩(wěn)定性 可磨性 成漿性等 煤的粘結(jié)性 指煤粒在隔絕空氣的條件下加熱到一定溫度后 能夠熔融 粘結(jié)成焦塊的性能 煉焦 發(fā)熱量 每單位質(zhì)量的煤在完全燃燒時所產(chǎn)生的熱量 用MJ kg表示 燃燒 煤的可磨性 成漿性確定煤被磨成粉狀的難易程度和制成水煤漿的可能性 制水煤漿 化學(xué)活性 煤在一定溫度下與水蒸氣 氧氣等相互作用的反應(yīng)能力 是評價氣化用煤和動力用煤的一項重要指標(biāo) 熱穩(wěn)定性 煤在高溫條件下保持原來塊狀的能力 它也是評價氣化用煤和動力用煤的一項重要指標(biāo) 燃燒性能 包括著火點(diǎn) 燃燒過程中的開裂 灰熔點(diǎn)等 S 7 3 煤的分類和用途我國以煤化程度及煤的工藝性能分為以下幾種 泥炭 民用及工業(yè)燃料 制煤氣和化學(xué)產(chǎn)品 提取褐煤蠟和腐植酸 褐煤 民用及工業(yè)發(fā)電燃料 提取褐煤蠟和腐植酸 煙煤 長煙煤 民用及工業(yè)燃料 氣煤 制煤氣 煉焦 發(fā)電 燃料 肥煤 煉焦或工業(yè)燃料 焦煤 煉焦或工業(yè)燃料 瘦煤 煉焦或工業(yè)燃料 弱粘煤 民用或工業(yè)燃料 制煤氣 煉焦配煤 不粘煤 民用或工業(yè)燃料 制煤氣 煉焦配煤 貧煤 民用或工業(yè)燃料 無煙煤 制氣 電石 碳化硅 電極 高爐噴吹煉鋼 民用燃料 8 不同煤化程度的煤炭特征 S 9 4 煤的密度組成在煤中 煤的密度小 石頭 矸石 密度大 就同一煤種而言 煤中雜質(zhì) 灰分 含量越高 其密度就越大 重力選煤就是按照密度的不同來分選出灰分合格的精煤產(chǎn)品的 浮沉試驗可以了解煤的密度組成 硫分含量以及可選性 0 5mm煤的浮沉一般采用氯化鋅水溶液 0 5mm煤的浮沉一般采用四氯化碳 苯 三溴甲烷等有機(jī)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 必要時可增加1 25 1 35 1 45 1 55等密度等級 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 煤的浮沉試驗結(jié)果 12 可選性曲線 浮物累積曲線 曲線基元灰分曲線 曲線沉物累積曲線 曲線密度曲線 曲線 含量曲線 曲線 S 13 5 煤的粒度組成原煤的粒度組成可以通過篩分試驗獲得 篩孔為0 5mm以上的篩分稱為大篩分 篩孔為0 5mm以下的篩分稱為小篩分 大篩分一般將煤分為以下等級 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各級 14 分析煤的粒度組成的意義 1 各種分選設(shè)備都有其特定的分選粒度范圍 混合跳汰 50 60 0 5mm塊煤重介 300 50 13 mm混合重介 50 0 5mm末煤重介 13 0 5mm浮選 0 5 0mm2 市場對煤炭粒度有一定的要求 S 15 選煤意義 方法及選煤廠 1 選煤意義2 選煤方法3 我國選煤存在的問題與發(fā)展前景3 選煤廠 16 1 選煤意義 1 1選煤的目的 1 除去煤中雜質(zhì) 降低灰分 提高煤炭質(zhì)量 適應(yīng)用戶要求 2 把煤炭分成不同質(zhì)量 規(guī)格的產(chǎn)品 供應(yīng)用戶需要的產(chǎn)品 以便有效地 合理地利用煤炭 節(jié)約用煤 3 去除煤中矸石 減少無效運(yùn)輸 同時為綜合利用煤矸石創(chuàng)造條件 4 除煤中黃鐵礦 減少燃煤對大氣的污染 同時為回收硫提供條件 1 2用戶對煤炭加工質(zhì)量要求要求的指標(biāo)主要有 粒度 灰分 水分 硫分 揮發(fā)分 發(fā)熱量等 17 煤炭質(zhì)量主要評價指標(biāo) 灰分灰分對煤的加工利用極為不利 灰分越高 熱效率越低 燃燒時 熔化的灰分還會在爐內(nèi)結(jié)成爐渣 影響煤的氣化和燃燒 同時造成排渣困難 煉焦時 全部轉(zhuǎn)入焦炭降低了焦炭強(qiáng)度 嚴(yán)重影響焦炭質(zhì)量 水分水分對煤的加工利用是有害物質(zhì) 在煤的貯存過程中 它能加速風(fēng)化 破裂 甚至自燃 在運(yùn)輸時 會增加運(yùn)量 浪費(fèi)運(yùn)力 增加運(yùn)費(fèi) 燃燒時 降低有效發(fā)熱量 在高寒地區(qū)的冬季 還會使煤凍結(jié) 造成裝卸困難 硫分硫分也是煤炭加工利用中不可忽視的物質(zhì) 在煤炭燃燒過程中 它會生成二氧化硫 成為酸雨的主要來源 在煤炭的利用中也會給其他產(chǎn)物造成不利的影響 如煤中硫60 以上轉(zhuǎn)入焦炭里 焦炭中硫分增加0 1 高爐用焦就多消耗2 石灰多消耗2 生鐵產(chǎn)量降低2 5 生鐵質(zhì)量變差 S 18 2 選煤方法 2 1重力選煤 按密度差別進(jìn)行分選的方法 濕法 跳汰選煤 重介質(zhì)選煤 搖床選煤 流槽選煤 斜槽選煤等 干法 風(fēng)選 空氣重介等 重力選煤方法與其它選煤方法相比有分選粒度范圍寬 工藝簡單 操作維修方便 分選效率高 處理能力大 投資少等優(yōu)點(diǎn) 所以得到廣泛應(yīng)用 2 2浮游選煤 又叫浮選 按礦物表面親水性差異進(jìn)行分選的方法 2 3特殊選煤 利用礦物的導(dǎo)電性 導(dǎo)磁性 摩擦系數(shù) 射線穿透能力等的不同 把有用礦物和雜質(zhì)分開 2 4手選 人工揀矸 根據(jù)塊煤與矸石在顏色 光澤及外形上的差別由人工揀除的 2 5選擇性破碎 利用硬度差別 常用的選煤方法是 跳汰選煤 重介質(zhì)選煤 浮選 S 19 3 我國選煤存在的問題與發(fā)展前景 我國選煤工業(yè)水平與世界選煤工業(yè)水平差距的主要表現(xiàn) 入選比例少 主要原因?qū)γ禾抠|(zhì)量注意不夠 精煤質(zhì)量差 原因是原煤可選性差 選煤廠裝備落后 環(huán)保問題多 主要是重視不夠 設(shè)備材質(zhì)次 原因是整體工業(yè)水平不高 勞動效率低 自動化水平不高 隨著中國加入WTO 劇烈的國際競爭促使我國選煤行業(yè)取得了前所未有的發(fā)展 選煤廠數(shù)目正不斷增加 入選比例迅速提高 產(chǎn)品質(zhì)量逐年提高 先進(jìn)設(shè)備和自動化得到廣泛的推廣 S 20 4 選煤廠 4 1定義 選煤廠是對煤進(jìn)行分選 生產(chǎn)出不同質(zhì)量 規(guī)格產(chǎn)品的加工廠 4 2分類 分類方法有三種 1 按用戶不同分類 煉焦煤選煤廠 動力煤選煤廠或兩者兼有的選煤廠 2 按照選煤廠處理能力分為三類 大型 中型和小型 大型 處理能力 1 20Mt a中型 處理能力 0 45 1 20Mt a小型 處理能力 0 45Mt a 21 3 按選煤廠的位置及其與煤礦的關(guān)系分為五種類型 礦井型選煤廠 廠址位于煤礦工業(yè)場地內(nèi) 只選該礦所產(chǎn)毛煤或原煤的選煤廠 群礦型選煤廠 廠址位于某一煤礦的工業(yè)場地內(nèi) 可同時選該礦及附近煤礦所產(chǎn)毛 原 煤的選煤廠 礦區(qū)型選煤廠 在煤礦礦區(qū)范圍內(nèi) 廠址設(shè)在單獨(dú)的工業(yè)場地上 入選外來煤的選煤廠 中心選煤廠 廠址設(shè)在礦區(qū)范圍外獨(dú)立的工業(yè)場地上的選煤廠 用戶型選煤廠 廠址設(shè)在用戶 如焦化廠等 工業(yè)場地上的選煤廠 現(xiàn)代化選煤廠是一個由許多作業(yè)所組成的連續(xù)機(jī)械加工過程 所有作業(yè)分為分選作業(yè)和輔助作業(yè)兩類 22 世界最大的選煤廠之一 平朔安家?guī)X選煤廠 安家?guī)X露天煤礦選煤廠位于山西省朔州市 是國家 九五 期間重點(diǎn)建設(shè)項目 隸屬于平朔煤炭工業(yè)公司 2001年底投產(chǎn) 設(shè)計處理能力4250t h 按4200h a標(biāo)準(zhǔn)工作制度計算 年處理原煤17 80Mt 按6000h a實際工作時間計算 實際處理能力可達(dá)25 50Mt 是我國規(guī)模最大的現(xiàn)代化高效選煤廠 23 神華集團(tuán)公司上灣選煤廠 S 24 選煤工藝 一 原煤受煤 儲煤二 原煤準(zhǔn)備三 洗選部分四 輔助作業(yè)五 選煤工藝流程圖 H 25 選煤工藝 一 受煤 儲煤受煤和儲煤設(shè)施 如受煤坑 儲煤倉等 用于調(diào)節(jié)以后生產(chǎn)環(huán)節(jié)及物料輸送時的不平衡 減少礦井和選煤廠之間的依賴性 有利于指標(biāo)穩(wěn)定和提高自動化水平 同時當(dāng)洗選的煤混合入選時可以達(dá)到均勻摻合的要求 所以其在選煤廠中的地位應(yīng)引起足夠的重視 1 礦井采出的原煤主要通過下列方式輸送到選煤廠 經(jīng)箕斗或膠帶輸送機(jī)輸送 礦井型選煤廠多采用 此時選煤廠的受煤或準(zhǔn)備車間與井口房連在一起 采用準(zhǔn)軌鐵路輸送 礦區(qū)型 中央型和群礦型選煤廠多采用此種輸送方式 此時受煤設(shè)施多為受煤坑 2 受煤坑由卸煤機(jī) 或底開式礦車卸煤 受煤坑 給煤機(jī)和膠帶輸送機(jī)等環(huán)節(jié)組成 受煤坑長度 容量 是依據(jù)所要求的卸煤時間和儲量而定 受煤坑的煤然后可經(jīng)由葉輪式給煤機(jī)給到膠帶輸送機(jī)上運(yùn)送到儲煤倉 場 26 儲煤倉 場 的工藝布置 大容量的圓筒倉 每個倉的容積可達(dá)5000t以上 和封閉式堆取料機(jī)或堆取料混煤機(jī)儲煤場 是現(xiàn)代化選煤廠原煤儲存的先進(jìn)形式 有些選煤廠因為原煤種類多或各礦煤質(zhì)不均勻還設(shè)置多個煤倉分別裝倉進(jìn)行按比例配煤入選 近年來由于廠型 設(shè)備大型化和現(xiàn)代化以及原料煤均質(zhì)化等要求 堆取料機(jī)儲煤或堆取料混煤配煤儲煤場日益發(fā)展 常用的有斗輪式堆取料機(jī) 堆料及取料通過三條膠帶輸送機(jī)完成 封閉式混煤儲煤場 避免煤塵飛揚(yáng) 利于環(huán)保 而且有利于冬季作業(yè) 27 安太堡露天礦選煤廠快速裝車站 S 28 選煤工藝 二 原煤準(zhǔn)備原煤準(zhǔn)備 篩分破碎 一般由篩分 手選 破碎等工藝組成 它的任務(wù)主要是初步除雜 為分選車間做準(zhǔn)備的 預(yù)先篩分 人工手選 將可見矸石或黃鐵礦 天然焦及機(jī)器雜物揀出 大塊煤經(jīng)破碎機(jī)破碎與篩下物混合進(jìn)入分選作業(yè) 預(yù)先篩分 檢查性手選 用少數(shù)工人揀出鐵器 雜物和特大塊矸石 大塊煤和矸石經(jīng)破碎機(jī)破碎與篩下物混合進(jìn)入分選作業(yè) 此類型在我國選煤廠廣泛使用 采用選擇性破碎機(jī)的篩分破碎車間 它可以同時完成篩分 破碎 選矸作業(yè) 大大減輕笨重的手選體力勞動 要求大塊煤和大塊矸石之間脆度差異大 以跌落試驗資料為依據(jù) 預(yù)先分級 篩上大塊物料采用塊煤重介分選代替人工手選清除大塊或特大塊矸石的方案 只進(jìn)行粒度分級的篩選廠 原煤分成幾個不同粒度級別供給用戶 S 29 三 洗選部分選煤方法主要分為兩類 重力選礦和浮選1 重力選煤主要是利用煤和矸石的密度差異進(jìn)行分選的方法 例如 重介質(zhì)法 跳汰法 溜槽與搖床法 其中廣泛采用的方法主要為 重介質(zhì)法和跳汰法 重介質(zhì)分選 分選介質(zhì)為由磁鐵粉 煤泥 水配制成的重懸浮液 通常成為懸浮液或重質(zhì) 此重懸浮液的密度與分選密度有關(guān) 煤和矸石在此懸浮液中借助于重力或離心力分開 跳汰分選 指物料主要在垂直上升的變速介質(zhì)流中 按密度差異進(jìn)行分選的過程 物料在粒度和形狀上的差異 對選礦結(jié)果有一定的影響 2 浮選 主要是利用煤和矸石表面性質(zhì) 潤濕性 的差異進(jìn)行分選的方法 選煤工藝 30 重介質(zhì)分選 31 32 三 洗選部分 一 選煤用塊煤重介分選機(jī)斜輪重介質(zhì)分選機(jī)立輪重介質(zhì)分選機(jī)JL型立輪重介質(zhì)分選機(jī)滴薩型 DISA 立輪重介質(zhì)分選機(jī)太司卡型 TESKA 重介質(zhì)分選機(jī)圓筒型重介質(zhì)分選機(jī) 33 34 35 36 37 38 39 40 41 三 洗選部分 二 選煤用末煤重介質(zhì)分選機(jī)圓錐型重介質(zhì)旋流器圓筒型重介質(zhì)旋流器三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器按其給料方式可分為有壓給料式和無壓給料式 42 43 44 45 無壓三產(chǎn)品旋流器結(jié)構(gòu)示意圖 46 重介質(zhì)旋流器 47 重介質(zhì)旋流器 48 重介質(zhì)旋流器 49 重介質(zhì)旋流器 50 跳汰分選過程 原煤給到跳汰機(jī)篩板上 形成一個密集的物料層 這個密集的物料層稱為床層 在給料的同時 從跳汰機(jī)下部透過篩板周期地給入一個上下交變水流 物料在水流的作用下進(jìn)行分選 跳汰周期 在跳汰選煤過程中 水流上升 下降一次稱為一個跳汰周期 一個跳汰周期包括四個階段 上升初期 水流加速上升時期 水流較快地將床層舉起 為松散和分層創(chuàng)造條件 上升末期 水流減速上升時期 因水流速度減慢 顆粒上升速度明顯減慢 部分重顆粒甚至開始下降 床層逐漸松散 下降初期 水流加速下降時期 水流與顆粒的速度差較小 接近干擾沉降 物料逐漸落到篩面上 下降末期 水流減速下降時期 小顆粒在水流作用下 部分穿過大顆粒間的縫隙 吸啜作用 51 52 風(fēng) 壓縮空氣提供水流垂直交變運(yùn)動 風(fēng)閥的作用是將壓縮空氣交替地給入空氣室中 同時按一定的規(guī)律將空氣室中的壓縮空氣排出室外 當(dāng)給入壓縮空氣時 跳汰室中的水被強(qiáng)制上升 待空氣室中的壓縮空氣排出時 跳汰室中的水位又自動下降 因此 推動跳汰室中的水面上下運(yùn)動形成脈動水流 水 垂直流 物料分層得以實現(xiàn)的客觀條件 水平流 主要是起潤濕和運(yùn)輸?shù)淖饔?濕潤是為了防止干物料進(jìn)入水中后結(jié)團(tuán) 運(yùn)輸是負(fù)責(zé)將分層之后 居于上層的低密度物料沖帶而走 使它從跳汰機(jī)的溢流堰排出機(jī)外 53 54 55 跳汰選煤 56 跳汰選煤 57 浮選是依據(jù)礦物表面潤濕性的差異進(jìn)行的 煤粒表面潤濕性差 碰撞時粘附在氣泡上 被氣泡帶至水面 形成礦化氣泡 矸石表面潤濕性好 碰撞時不與氣泡附著 仍留在礦漿中 將泡沫和礦漿分別排出 即可得到精煤和尾煤 浮選 浮游選礦 58 浮選機(jī) 59 大屯選煤廠用的FCMC浮選柱 S 60 四 選煤輔助作業(yè) 選煤廠除了主要分選作業(yè)外 通常還包括以下幾個輔助作業(yè) 1 篩分 將煤炭分為不同的粒度級別 主要設(shè)備 各種篩子 2 破碎 降低煤的粒度 使煤與矸石的結(jié)合體解離 主要設(shè)備 破碎機(jī) 球磨機(jī) 3 脫水 去除煤中因濕法分選而帶入的水分 主要設(shè)備 各種篩子 離心脫水機(jī) 壓濾機(jī) 過濾機(jī)