選煤廠工藝概述

1、煤的生成與變質程度現(xiàn)代研究成果已經認定，煤是由植物遺體經過生物化學作用，又經過物理化學作用而轉變成的沉積有機礦產，是多種高分子化合物和礦物質組成的混合物，它是極其重要的能源和化工原料。統(tǒng)計表明，在我國的一次能源消耗中，煤炭資源一直占70%左右。高等植物在泥炭沼澤中持續(xù)地生長和死亡，其殘骸不斷堆積，經長期要幾千萬年到幾億年的時間。簡單來說，煤在地下埋藏時間的長短及其受到的作用的不同，也就是變質程度的差別，使其產生了不同的煤種。七星2、煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析是確定煤化學組成最基本的方法，分為水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳分析。(1)水分水分是煤中的重要組成部分，是煤炭質量的重要指標。煤的水分可分為游離水和化合水。煤中的游離水是指與煤呈物理狀態(tài)結合的水，它吸附在煤的外表面和內部空隙中。因此，煤的粒度越細、內部孔隙越發(fā)達，煤中吸附的水分就越高。在煤的工業(yè)分析中，水分一般指的是空氣干燥基水(2)灰分煤的灰分是指煤在一定條件下完全燃燒后得到的殘渣，殘渣量的多少與測定條件有關。在灰皿中稱量1g左右的分析煤樣，然后在815℃、空氣充足的條件下完全燃燒得到的殘渣作為煤的灰分，稱量殘渣并計算其占煤樣質量百分數(shù)，稱為煤的灰分產率，用A表示。煤的灰分不是煤中的固有組成，而是由煤中的礦物質在高溫條件下轉化而來的。灰分分為內在灰分和外在灰分，內在灰分(簡稱內灰)是指煤在成煤過程中混入的礦物雜質，外在灰分(簡稱外灰)是指煤在開采、運輸、貯存過程中混入的礦物雜質，即矸石，外灰可以用普通的洗選方法出去，而內灰不能，內灰的多少決定了原煤洗選的難易程度。(3)揮發(fā)分和固定碳在高溫條件下(900℃)下，將煤隔絕空氣加熱一段時間，煤的有機質發(fā)生熱解反應，形成部分小分子化合物，在測定條件下呈氣態(tài)析出，其占煤樣質量的百分數(shù)成為揮發(fā)分；其余有機質則以固體形式殘留下來，就是固定碳。揮發(fā)分是煤炭分類最主要的指標之一。3、煤的工藝性質煤的工藝性質包含比較廣泛，包括發(fā)熱量、熱解和黏結成焦性質、氣化、燃燒性質、機械加工性質等。篇幅所限，這里重點介紹發(fā)熱量和結焦(1)發(fā)熱量表示(1cal=4.1816J)。發(fā)熱量與煤化程度呈規(guī)律性變化，一般煤化程度越高，煤的發(fā)熱量越高。對于動力煤來說，發(fā)熱量是最主要的指標，它關系到煤炭價格的評定。(2)煤的結焦性評價煤的結焦性的指標有很多，我國主要采用粘結指數(shù)G值、膠質層體測定方法在此不加以贅述，有興趣的朋友可以自己查閱相關資料。對于煉焦煤來說，其結焦性的好壞是一項重要的煤質評價因素。七星選煤廠的精煤產品就具有高粘結、低硫、低揮發(fā)的突出優(yōu)點，是不可多得的優(yōu)質煉焦煤。(1)可選性的含義煤的可選性是指從原煤中分選出符合質量要求的精煤的難易程度。工藝和設計選煤廠的主要依據(jù)。研究煤的可選性，可以估計各密度級產品的灰分和產率?？蛇x性的評定需要經過浮沉分析并繪制圖表得出，可以分為易選、中等可選、較難選、難選和極難選，簡單來說，煤的可選性主要取決于中間密度物的多少。(2)影響煤可選性的因素對煤的可選性起決定性作用。若礦物質成分的密度大、數(shù)量少、顆粒大，在有機質中呈單體狀分布，該煤易分選；反之，若礦物質成分的密度小、分選。選煤是選礦的一種，選礦就是利用礦物的物理或物理化學性質的差異，借助各種選礦設備將礦石中的有用礦物與脈石分離，并達到使有用礦物相如重介選和跳汰選；有按磁性分選的，如磁選機；等等。所謂的物理化學性質，比如按精煤和矸石表面潤濕性差別分選的浮選。原煤在生成過程中混入了各種礦物雜質，在開采和運輸過程中不可避免地又混入了頂板和底板的巖石及其他雜質(木材、金屬及水泥構件等)。隨著采煤機械化程度的提高和地質條件的變化，原煤質量將越來越差，表現(xiàn)在混入原煤的矸石增加、灰分提高、末煤及粉煤含量增長、水分提高。為了降低原煤中的雜質，同時把煤炭按質量、規(guī)格分成各種產品，就要對煤炭進行機械加工，以適應不同用戶對煤炭質量的要求，為有效的、合理的利用煤炭資源，減少燃煤對大氣的污染創(chuàng)造條件，保證國民經濟的可持續(xù)發(fā)展。選煤是煤炭工業(yè)的重要部門。選煤的主要目的可以歸納為以下幾點：(1)除去原煤中的雜質，降低灰分和硫分，提高煤炭質量，適應用戶(2)把煤炭分成不同質量、規(guī)格的產品，適應用戶需要，以便有效合(3)煤炭經過洗選，矸石可以就地廢棄，可以減少無效運輸，同時為綜合利用煤矸石創(chuàng)造條件；(4)煤炭洗選可以除去大部分的灰分和50%—70%的黃鐵礦硫，減少燃煤對大氣的污染。它是潔凈煤技術的前提。2、選煤工藝流程選煤廠是一個整套工藝系統(tǒng)，不能把任何一個環(huán)節(jié)分開來看，作為基層的干部，各位班長應當樹立系統(tǒng)觀念，不能單單關注某一個崗位某一臺設備的正常運行，而是要有整體意識，掌握某一環(huán)節(jié)的指標變化會對其他環(huán)節(jié)產生哪些影響。選煤工藝總的說來，是由幾大相互關聯(lián)的系統(tǒng)構成的?？梢苑譃槭苊合到y(tǒng)、原煤準備系統(tǒng)、分選系統(tǒng)、脫水脫介系統(tǒng)、煤泥水系統(tǒng)和產品運輸系統(tǒng)。下面將結合七星選煤廠實際，分為跳汰和重介系統(tǒng)分別加以介紹。(1)原煤受煤原煤受煤作為選煤廠的第一個環(huán)節(jié)重要性不言而喻，它關系到原料來源。不同類型的選煤廠其受煤方式也不同，對于礦井型選煤廠來說，主要受煤方式有容受漏斗配合緩沖倉、窄軌翻車機配合受煤坑；對于群礦和礦區(qū)型選煤廠來說，受煤方式主要有準軌翻車機配合受煤坑(七星選煤廠就屬此例)、受煤倉等。(2)原煤準備原煤的選前準備是必不可少的環(huán)節(jié)，它的作用主要有：排除鐵器雜物和大塊矸石以免損壞設備，準備好下步分選所需的粒度以保證分選效果。具體流程如下：原煤進入準備車間后，經過除鐵器再進入原煤分級篩分級(我廠為80mm分級)，篩上經過手選排矸，大塊去破碎，篩下與破碎后的產品經皮帶運送至原煤倉。流程圖如下-80mm+80-80mm手選破碎矸石雜物去原煤倉(3)分選系統(tǒng)煤炭分選主要是利用煤和矸石物理性質或物理化學性質的差別而進行分選的。根據(jù)密度不同(煤的密度小)，表面性質不同(煤粒表面疏水)，硬度和破碎性不同(煤易碎)，形狀和摩擦力不同(一般煤呈塊狀，矸石扁平，滑動時矸石摩擦力大)或導電率不同(煙煤的電阻比矸石大)，吸收放射線的能力不同(煤弱)進行區(qū)分?，F(xiàn)在大量采用的是根據(jù)密度不同進行分選的重力選煤和按表面性質不同的浮游選煤。這里結合七星選煤廠實際對跳汰選、重介選和浮選加以重點介紹。另外，由于本講義偏重的是對工藝的敘述，對下述選煤方法的原理僅做簡要介紹，有興趣的學員可以查閱相關書籍。a、跳汰選煤工藝跳汰選煤是指物料主要垂直升降的變速介質流中，按密度差異進行分選的過程。物料在粒度和形狀上的差異，對選煤結果有一定影響。跳汰時力跳應用最多。以下是七星選煤廠跳汰系統(tǒng)主選機部分流程圖原煤緩沖倉跳汰機精中矸以上是典型的兩段三產品跳汰機流程，一臺主選機直接出精中矸三種產品，工藝簡單，設備少。要說明一點，該圖只指出了原煤及產品，實際其中，精煤再選叫做精選，目的是降低精煤灰分，提高精煤質量；尾煤再選叫做掃選，目的是提高產率，減少資源浪費。跳汰選煤特點：跳汰選煤適用于易選和中等可選性煤，對難選煤的分選效率低。跳汰選煤具有工藝簡單、生產成本低、處理量大、技術成熟等優(yōu)點，但由于分選精度的限制，分選末煤量大、可選性差的煤時要慎重考b、重介選煤工藝在密度大于1g/cm3的介質中，按顆粒密度的差異進行選煤，叫做重介質選煤或重介選煤。選煤所用的重介質有重液和重懸浮液(簡稱懸浮液)兩類。有機溶劑(如四氯化碳、三溴甲烷、苯、二甲苯)和無機鹽水溶液 (如氯化鋅水溶液、氯化鈣水溶液)屬于重液，它們是穩(wěn)定介質，放置很長時間能保持自己的物理性質。懸浮液是固體粒子和水的混合物，靜置后不易回收，多數(shù)還有毒性或腐蝕性，所以沒有在工業(yè)上使用，只在實驗室做煤炭浮沉試驗用。目前，國內外普遍采用磁鐵礦粉與水配制的懸浮液作重介選分為重介分選機分選和重介旋流器分選，前者煤料只在重力場重力場和離心力場的復合力場中分選，強化了分選效果，實現(xiàn)該分選方法的設備叫做重介質旋流器。通常來說，重介質分選機適合塊度比較大的煤，一般不用做末煤的分選；而重介旋流器的分選粒級較寬，研究認為，其分重介選煤設備之間的配合方式是多種多樣的。比如原煤分級，大塊去重介分選機，小塊和末煤去重介旋流器。具體方案應當根據(jù)煤質而定，在此不一一列舉。以下是七星選煤廠無壓三產品重介旋流的流程圖：脫泥后原煤無壓三產品重介旋流器精中矸與跳汰類似，該流程也是直接出精中矸三種產品。三產品旋流器第一段密度在線控制，可以根據(jù)煤質來調整分選密度，選出符合要求的精煤，進入第二段的介質由于受到濃縮作用密度增加，從而分選出中煤和矸石。重介質選煤的主要優(yōu)點是：分選效率高于其他選煤方法；入選粒度范圍寬，分選機的入料粒度范圍為1000~6mm，旋流器為80~0.15mm；生產控制易于自動化。重介選煤的缺點是：工藝復雜，生產費用較高；設備磨損快，維修量大。c、浮選工藝在充氣的煤漿中，依據(jù)顆粒表面潤濕性分選煤泥，叫做浮游選煤，簡稱浮選。浮游選煤是一種物理化學過程，煤粒表面有疏水性質，而矸石的表面有親水性質。一為入選原煤中所含，即開采和運輸過程中產生的，稱為原生煤泥；一為選煤過程中粉碎和泥化產生的，稱為次生煤泥。煤泥的數(shù)量與煤、矸的易碎程度有關。一般原生煤泥占入選原煤的10%~20%，次生煤泥占入選原煤其余留在煤泥水中。為了從大量的煤泥中選出精煤，提高精煤產率，增加經濟效益，選煤廠廣泛采用浮選方法分選煤泥。煤泥浮選需要的基建投資和生產費用都較重選高。因此，在選煤過程中應盡量發(fā)揮重選設備和脫水設備的效能，使0.5mm以上的煤粒得到分選并不進入浮選系統(tǒng)，控制浮選入料上限。礦漿準備浮浮選精煤尾煤就目前來說，浮選礦漿準備及調漿設備主要有三種：攪拌桶，礦漿準備器和礦漿預處理器。七星選煤廠采用的是礦漿預處理器。浮選既屬于分選系統(tǒng)的一部分，也屬于煤泥水系統(tǒng)的一部分，在選煤廠工藝系統(tǒng)的地位(4)產品脫水脫介脫水脫介環(huán)節(jié)用于處理經分選設備分選后的產品。其中，脫介環(huán)節(jié)只存在于重介系統(tǒng)，工藝較為簡單，設備也很單一，通常用弧形篩配合直線振動篩脫介，直線篩上加數(shù)道噴水，一段為合格介質循環(huán)使用，二段為稀介質，由磁選機回收返回系統(tǒng)。產品脫水可以當做一門專門的學問，脫水方法很多，通?？梢苑譃椋汉Y分脫水、離心脫水、過濾脫水、壓濾脫水。這些脫水方法各有其適用范圍，而且按粒度加以區(qū)分較為合理。a、篩分脫水篩分脫水是在篩面上利用水本身的重力或水流的離心力通過篩孔泄水弧形篩和旋流篩等。脫水篩的產品水分一般為：塊精煤7%~9%；末精煤15%~18%；中煤的性能有關外，還和給料方式、給料量、篩面結構有很大關系。b、離心脫水用離心力來分離固體和液體的的過程稱為離心脫水。離心脫水可以采用兩種不同的原理：離心過濾和離心沉降。離心過濾是把所處理的含水物料加在旋轉的錐形篩面上，由于離心力離心沉降是把煤泥水加在筒形(或錐形)轉子中，由于離心力的作用，固體在液體中沉降，沉降后的物料進一步受到離心力的擠壓。離心沉降多c、過濾脫水利用過濾介質(濾布、濾網)兩則的壓力差，使礦漿中的水與固體顆粒分離的作業(yè)叫做過濾脫水。過濾脫水可分為真空過濾脫水和加壓過濾脫代表設備如真空過濾機(又稱圓盤過濾機)；后者濾布礦漿側的礦漿液面上給以壓縮空氣(高于大氣壓力)，濾扇腔連通大氣，代表設備如加壓過d、壓濾脫水利用機械力給礦漿施壓，使礦漿通過濾布實現(xiàn)固液分離的作業(yè)叫壓濾脫水。濾餅水分22%左右，濾液近乎清水，可以直接做循環(huán)水。適用于浮選產品等細粘煤泥的過濾脫水，也適用于濃縮后的過濾液和離心液脫水。七星選煤廠利用板框式壓濾機處理濃縮機濃縮后的浮選尾煤，產出煤泥副(5)煤泥水系統(tǒng)選煤廠煤泥水處理是一個固、液分離和固、液回收的過程。煤泥水處理同選煤廠技術經濟指標和環(huán)境保護有著密切的聯(lián)系。選煤廠生產管理的好壞，煤泥水系統(tǒng)的管理可以直接的體現(xiàn)出來。在煤泥水系統(tǒng)中，開始時水中的煤泥量不大，隨著生產時間的延長，循環(huán)水中煤泥含量逐漸增大。當回收的煤泥量和產品帶走的煤泥量等于入選物料中的煤泥量(包括次生煤泥)時，這一系統(tǒng)達到平衡；當回收的煤泥量不足時，將使某些作業(yè)效果變壞(例如循環(huán)水水質過差會影響跳汰機流失、環(huán)境污染。我國《選煤廠洗水閉路循環(huán)等級》規(guī)定了選煤廠洗水閉路循環(huán)的三級一級：洗水不向廠區(qū)外排放，煤泥全部室內機械回收；二級