毕业设计（论文）-董各庄3.0Mta炼焦煤选煤厂初步设计.docx

摘 要设计为对董各庄年产 3.0Mt 炼焦煤选煤厂的初步设计。通过对原煤筛分、浮沉资料的分析、综合，绘制了入选原煤的粒度特性分布曲线和各种选煤方案可选性曲线。由于原煤含矸量较低，+50mm 灰分不高，煤质较脆，且可选性为中等可选，故选择将+50mm 原煤破碎，破碎后-50mm 粒级煤采用混合入选重介质选工艺流程；煤泥采用浮选工艺流程。经过洗选，得到精煤产品占 50.91%，中煤产品占 18.02%。设计中使该厂的煤泥水系统实现了洗水闭路循环，防止了废水污染。依据工艺流程图完成了工艺流程数质量计算，设备选型，厂房布置，经济概算，图纸绘制等工作。设计的选煤厂投资回收期年限 3.74 年，在规定期内可以收回成本，并能够获得较高经济效益，可以投产运营。关键词：选煤厂；炼焦煤；旋流器重介；浮选；全套图纸加扣 3012250582IAbstractThe content of this design is the preliminary design of the Dongezhuangs coal preparation plant which is the Coking coal of 5.0 Mt per year. Through analysising and synthesising the data of screen story, it is possible to draw the Particle size distribution characteristics and the graphics of the selected raw coal washability curves. Due to the low coal gangue content, + 50 mm ash content is not high, coal quality is crisp, and as medium of optional sex is optional, so choose to+ 50 mm raw coal crushing, after crushing - 50 mm graded using mixed heavy medium coal selection process; Slime by flotation process. After washing, the clean coal products accounted for 50.91%, coal products accounted for 18.02%. Make the plants implementation of the coal slime water system in the design of the washing water closed-circuit circulation, prevent water pollution.According to process flow diagram completed a number of process quality, plant layout,equipment selection, economic budget, drawing, etc.At last the investment capital can be recovered within the prescribed period which is 3.74 years, and obtained higher economic benefits.Keywords : coal preparation plant; coking coal; heavy-media cyclone;flotationII目录摘要.IAbstract.II前言.11 厂区概况.11.1地理、行政及交通.21.1.1 地理、行政及厂址选择.21.1.2位置及交通运输.21.2工程地质和地震情况.21.3气候特征.31.3.1气温.31.3.2降水.31.3.3季风.31.4水源及电源供应.41.4.1水源.41.4.2电源.41.5社会经济环境.41.5.1社会经济状况.41.5.2环境状况.41.5.3区域发展规划及有关政策.51.6建筑材料供应.51.7本章小结.52.原料煤基地.62.1 原料煤生产及供应.62.2煤层及煤质.62.2.1煤层情况.62.2.2煤的物理性质.92.2.3煤质特征.92.3煤层及生产煤样.103 煤质资料分析及可选性评定.113.1煤样工业分析指标及筛分浮沉资料.113.2煤样筛分资料整理分析与综合.133.2.1原煤筛分试验资料审查与校正.133.2.2筛分资料综合.153.2.3筛分资料综合结果分析.183.3煤样浮沉资料整理分析与综合.193.3.1煤样浮沉资料整理.193.3.2煤样浮沉资料综合与校正.263.4原煤可选性曲线.293.5原煤可选性评定.324选煤产品方向与产品结构.364.1选煤产品方向.364.2选煤产品结构.365 选煤方法与工艺流程的制定.385.1选煤方法与入选方式.385.2选煤工艺流程结构.386 工艺流程数质量计算406.1 原煤准备作业计算406.1.1 筛分作业计算406.1.2 检查性手选作业计算416.1.3 破碎作业计算416.2 分选作业数质量计算416.2.1 分选作业产品预测416.2.2 流程计算所需的各项指标446.2.3 入料悬浮液计算456.2.4 补加浓介质性质计算466.2.5 工作介质性质的确定466.2.6 分选作业计算476.2.7 精煤脱介作业的计算516.2.8 中煤脱介作业的计算536.2.9 矸石脱介作业的计算556.2.10 所需分流量、补充水量及补加浓介质的计算576.2.11浓缩作业计算586.2.12 磁选作业计算616.2.13 补加新介质及稀释用水量计算636.3 数质量流程计算656.3.1 精煤段656.3.2 中煤段696.3.3 矸石段726.3.4浮选756.3.5 尾煤浓缩和压滤756.4水量平衡计算786.4.1分级、脱泥水量计算786.4.2 重介质旋流器车间水量计算786.4.3煤泥水处理水量计算796.4.4 浮选作业水量计算796.4.5洗选总水量平衡验证816.4.6选煤水量平衡表827.设备选型与计算837.1 筛分设备的选型与计算837.1.1 预选筛分设备837.1.2 磁尾截粗筛847.2 破碎设备867.3 分选设备的选型与计算877.3.1 重介分选机877.3.2 浮选设备选型887.4 脱介设备897.4.1 重介选精煤脱介筛897.4.2 重介选中煤脱介筛907.4.3 重介矸石脱介筛917.5浓缩设备.947.5.1 高效浓缩机.947.5.2耙式浓缩机.957.6脱水设备.967.6.1 离心脱水机.977.6.2压滤机.987.7介质桶.997.8辅助设备选型与计算.1017.8.1带式运输机.1017.8.2给料机.1057.9设备明细.1058 工业场地总平面布置.1078.1主要建筑物与构筑物布置.1078.2铁路、公路与主要道路布置.1088.3工业场地环境保护与绿化.1099 主要生产车间工艺布置.1109.1原煤受贮车间工艺布置.1109.2筛分破碎车间工艺布置.1109.3主厂房工艺布置.1109.4浓缩沉淀车间工艺布置.1119.5产品装车车间工艺布置.11110车间生产工作条件和环境改善.11210.1噪声的治理.11210.1.1噪声产生的原因.11210.1.2噪声的治理.11210.2粉尘的治理.11310.2.1选煤厂产尘点的分析.11310.2.2抑制粉尘扩散的方法.11310.3药品及污水的治理.11411 选煤厂技术经济指标.11511.1劳动定员及劳动生产率.11511.2选煤厂生产成本估算.11611.2.1总成本.11611.2.2分离后成本.11711.3选煤厂建设投资工程概算.11811.4经济评价.11911.4.1总利润.11911.4.2投资利润率.11911.4.3投资收益率.12011.4.4投资回收期.12011.5主要技术经济指标.12012 结论.122致 谢.123参考文献.124附录 A.125附录 B.135辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言近几十年来，我国选煤事业发展十分迅速。1980 年，我国只有各类选煤厂 110 家，至 2003 年统计表明，我国已有处理能力 0.15 Mt/a 以上的选煤厂 1618 家，其中国有重点选煤厂 271 家，包括炼焦煤选煤厂 145 家，动力煤选煤厂 126 家。全国最大的炼焦煤选煤厂设计能力为 4.5 Mt/a，最大动力煤选煤厂设计能力为 20 Mt/a1。国内自行研制的设备已基本满足 400 Mt/a 以下各类选煤厂建设和改造需要，有些工艺指标已达到或接近世界先进水平2。现阶段，随着我国洁净煤技术发展战略的实施，我国的原煤入选比例逐年提高，目前原煤入选量已达到 11 亿 t，约占原煤生产总量的 43%以上3。“十一五”期间，我国煤炭入洗加工量快速增加，选煤技术和装备快速发展，特别是随着一大批大型现代化选煤厂建设投入运营，为煤炭经济运行质量稳步提高提供了有力支撑4。然而，目前我国煤炭洗选加工总体水平仍较低，主要表现在原煤入洗率偏低、技术及管理水平发展不平衡等方面5。随着煤炭产量和消耗量的大幅增加，环境压力越来越大，“十二五”期间，我国以优质、高效、大型现代化选煤厂建设为目标，不断优化煤炭产品结构，促进煤炭工业经济增长方式的转变6。按照规划，到 2015 年，我国原煤入选率应达到 65，煤矸石综合利用率达到 75，矿井水利用率达到 70，节能能源 9500 万吨标准煤。因此，应积极发挥洗选加工在国家节能减排工作中的重要作用，以优质、高效、大型现代化选煤厂建设为目标，促进煤炭洗选加工集约化生产，提高煤炭资源的综合利用效率7。在今后很长一段时间内，煤炭将仍然是人们所依赖的一次能源8。结合国内外选煤厂建设情况来说，未来选煤厂的设计将向工艺多样化、系统灵活化、配置个性化、检修便利化、厂房低层化、控制自动化、指标可靠化、总体最优化、投资最小化等方向发展9,10。总之，通过广大选煤工作者的努力，我国的选煤行业赶上和超过世界先进水平是可以实现的。设计的任务是：董各庄矿 3.0Mt/a 炼焦煤选煤厂初步设计。该厂属于矿井型选煤厂。该厂具有独立的辅助车间、生活福利设施以及铁路运输线，其工作制度为 330 d/a，每天三班制，每班 8 h，两班生产，一班检修。服务年限为 50 年以上。完成原煤煤质资料分析，煤可选性评定，工艺流程选择与计算，设备选型，厂房布置，经济概算，图纸绘制等初步设计任务。1：董各庄 3.0Mt/a 炼焦煤选煤厂初步设计1 厂区概况1.1 地理、行政及交通1.1.1 地理、行政及厂址选择拟建场地位于唐山市古冶区董各庄矿院内，地貌上属于山前平原，地势北高南低。场地内未发现河道、沟、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物，地层基本稳定。未发现不良地质作用，适宜建筑。在勘察深度范围内未发现地下水，该场地附近无污染源且远离污染源，根据以往工程经验，该场地土无腐蚀性，故设计施工时可不考虑本场地地下水和土对混凝土、混凝土中钢筋、钢结构等建筑材料的腐蚀性。场区内层杂填土层力学性质差异性大，呈松散状，未经处理不宜作为拟建建筑物的天然地基。建议以第二层粉土作为地基持力层，并对基础底面以下进行换填处理，压实系数不小于0.97。场区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，所属设计地震分组为第一组，建筑的设计特征周期为0.35s。场地内无可液化土层。场地标准冻深为0.80m。1.1.2 位置及交通运输董各庄矿位于唐山市东北部，距唐山市约 30Km，有专用铁路、公路与外界相通。地处华北北部，临近京、津地区和东北老工业基地，向南、向东毗邻天津港、京唐港，紧邻古冶车站和京津唐高速公路，205 国道贯穿全境,交通运输十分便利。1.2 工程地质和地震情况根据建筑抗震设计规范(GB50011-2001)中提供的地震动参数区划，本区抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度值为 0.20g，设计地震分组为 A.0.2-1 第一组。2辽宁工程技术大学毕业设计（论文）图 1-1 董各庄矿区交通位置图Fig. 1-1 Chart of Donggezhuang areas transportation1.3 气候特征1.3.1 气温区内属于暖温带半湿润季风型大陆性气候。具有冬季干燥、夏季湿润、降水集中、季风显著、四季分明等特点。全年平均气温在 10-11.3之间，年最高气温 38.1，最低-19，全年最低气温一般在每年的一月份，平均-15.4。1.3.2 降水区内降雨多集中在 6-9 月份，春季少，时有早春。年平均降水量 554.9mm，年最大降水量 934.6mm，年最小降雨量 372mm，日最大降雨量 186.8mm，年最大蒸发量 2714.3mm，年最小蒸发量 360.4mm。1.3.3 季风当地的风随季节变化而变化。冬季受西伯利亚较强冷空气影响，该地区盛吹西北风；3：董各庄 3.0Mt/a 炼焦煤选煤厂初步设计夏季，受海洋暖湿气团影响，盛吹偏南风；春秋两季是冬季风和夏季风的过度季节，风向多变。1.4 水源及电源供应1.4.1 水源选煤厂生产、生活及消防用水水源取自自备矿井水。1.4.2 电源选煤厂电源接自矿井电源。1.5 社会经济环境1.5.1 社会经济状况古冶区内有部属、省、市大中型企业30余家、区属企业46家，乡、街企业92家，股份制企业，私营企业、村办企业及个体工商户1669家。主要产品有煤炭、钢铁、水泥、耐火材料、陶瓷、医药、纺织、服装等300多个品种。古冶区农业前景广阔，全区耕地面积12万亩、水浇地面积4.3万亩，高效益菜地1万亩，果园2.46万亩，养殖水面1万亩，开发潜力较大。1988年，古冶区被国家列为沿海经济开发区，外向型经济发展迅速。目前，区内已有外商投资企业29家，实际利用外资1212万美元，产品出口企业34家，年可创汇500万美元，外贸交货值超过2亿元人民币，产品远销美国、加拿大、日本、俄罗斯、香港等十几个国家和地区。1.5.2 环境状况煤炭的地面运输及存贮对环境造成污染。选煤厂的建设本身就是一项节能环保工程。煤炭通过洗选后，减少了煤炭中的杂质和矸石量，提高了产品质量及发热量，减少了矸石等杂物运输而消耗的能源，同时也降低了运输污染。4辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1.5.3 区域发展规划及有关政策为减少燃煤造成的SO2排放，减少矸石长距离运输造成的运力浪费，必须提高煤炭质量。选煤厂技术改造工程符合国家环境保护和充分利用煤炭资源的有关政策。1.6 建筑材料供应建筑材料主要就近购置于周边地区，本地劳动力丰富，施工单位可确保工程保质按期完成。1.7 本章小结（1）董各庄矿交通便利有利于煤炭的运输。（2）水文地质特征较好、气候适宜、电源水源、建筑材料供给方便，给建厂提供方便。5：董各庄 3.0Mt/a 炼焦煤选煤厂初步设计2 原料煤基地2.1 原料煤生产及供应董各庄矿井田煤层上边由于地质构造较为复杂，褶皱与断层构造对煤层开采影响很大，因煤矿开采年代较长，现在煤层开采最深处距地面约-1100 m。董各庄矿现在主要利用斜井输送煤炭。董各庄矿可开采煤层包括薄中厚三种，煤层相距不远。根据开滦采煤经验，将采用沿走向长壁式全部陷落法采煤。各煤层全部使用综合机械化，薄煤层用刨煤机落煤，中厚及厚煤层选用综合机组采煤。2.2 煤层及煤质2.2.1 煤层情况井田可开采煤层共有七层，自上而下为：（一）各可采煤层可采性（1）第五层煤为复合薄煤层，一般分为两层，中间被一层厚 0.25 米的夹石岩性为褐灰色粉砂质泥岩。可采范围在井田东翼和西翼-1000 米以下 16 号剖面以东，煤层厚度 0.791.91 米，一般 1.25 米，厚度变化小，为主要可采区段。区内 2 号剖面以东有一薄煤带，东面宽 180 米，呈西高东低的发展趋势。井口西保安煤柱以西 8 号剖面区域虽可采，但厚度变化不大，平均煤厚 1.00 米左右，基本未进行开采。（2）第七煤层为复合中厚煤层，厚度 0.25.51 米，平均 2.35 米，有 12 层0.22.5 米的泥岩夹石。井田范围内大部分见煤点都大于最低可采厚度。且东翼稳定，西翼厚度则变化不大。井口以东至 3 石门为大面积变薄带和冲刷带，由浅部以东高西低向深部延展。据现有资料分析，冲刷带边界横向上九水平以下有变窄的趋势，纵向上止于11 水平以下。另外，45 石门区域，结构复杂，夹石发育，夹石厚度一般在 12 米，局部可达 2.5 米以上。在回采过程中，采夹石以上的煤层，煤厚小，破夹石影响煤质；采夹6辽宁工程技术大学毕业设计（论文）石以下煤层，托夹石支护困难，特别是初次放顶容易造成跨面。西翼十水平以下因压力大，有淋水，维修周期短，经济部合理，大部分没有开采。（3）第九煤层为单一中厚至厚煤层，局部见 14 层夹石。西翼厚度大，在 6.0米左右；东翼厚度小为 3.0 米左右，平均 4.15 米。九煤层是具有瓦斯突出危险的煤层。（4）第十一煤层为单一薄煤层，煤厚 0.112.36 米，平均 1.16 米。东翼厚度稳定，在 0.812.36 米，为主要开采区段，西翼不稳定，煤厚 0.111.86 米，一般 0.81.0米。西翼因倾角大，煤薄，采煤方法不好选择，技术上有困难，再加上效益等原因大部分块段已放弃。（5）第十二 1 煤层为单一中厚煤层，偶见 13 层碳质泥岩夹石。煤厚 0.83.54米，平均 2.29 米。12 煤层在东翼分区线以东分为两区，夹石以上的煤层为 121 煤层，以下的煤层为 122 煤层。121 煤层在井田东翼较稳定，是目前开采的主要煤层。（6）第十二 2 煤层122 煤层东翼为中厚煤层。西翼（即 12 煤层）特厚煤层。东翼厚度在 05.19 米，平均 2.91 米，不稳定；西翼为 6.2415 米，平均 12.12 米，稳定。东翼 122 煤层九、十水平没有进行开采；十一水平东 2 石门于 96 年进行了开采。今后准备创造条件对以往未开采地段进一步勘探，评价其可采性，对其进行开采。（二） 可采煤层顶底板特征（1） 第 5 煤层顶板：伪顶为黑色泥岩，质均一，致密平坦状断口，白色条痕，局部含少量粉砂岩，水平层理，含植物化石碎屑，厚度 0.30.94 米，平均 0.65 米。直接顶为深灰色粉砂岩，质均一，致密，平坦状断口，上部岩性结构稍粗呈细砂岩，下部含云母及大羊齿、苏铁、楔叶及植物化石。局部夹岩炭质薄膜，并可见成分布的土黄色铁质结核及黄铁矿散晶，缓波状层理，厚度 1.517.36 米，平均 4.55 米。老顶为青灰色中砂岩，成分以石英为主，次为暗色岩屑，分选中等，圆度为次棱角状，硅质空隙式胶结，质地较坚硬，局部呈粗砂岩，夹层薄膜并可见菱铁质结核，厚度 1.588.13 米，平均 6.27 米。底板：直接底为深灰色粉砂质泥岩，质地均一，致密，由上而下砂质含量增加，夹浅灰色细砂岩薄层局部夹炭质薄膜及菱铁质结核富含宽大而杂乱的植物根石化，化石黑亮并显油脂光泽，并可见云母片，缓坡状层理，厚度 0.11.71 米，平均 0.98 米。（2） 第 7 煤层顶板：直接顶为深灰色粉砂质泥岩，质均一，致密细腻，断口呈7：董各庄 3.0Mt/a 炼焦煤选煤厂初步设计次平坦状，可见炭质薄膜，显水平层理，局部为泥质含量低的细粉砂质，含芦木、科达及羊齿等植物化石偶见菱铁矿条带，底部有时可见薄层腐泥岩，具滑面。厚度 0.712.13 米，平均 1.40 米。老顶为浅灰色中砂岩，成份以石英为主，次为长石及岩屑，分选好，磨圆度较差呈棱角状，硅质空隙式胶结，显示平行层理。上部夹粉砂岩透镜体及条带，下部岩性变粗。颜色变浅，底部可见亮煤斑块，粉砂质包体和菱铁质结核。厚度 2.312.04 米平均 6.04 米。底板：直接底为灰色泥岩，微带褐色，质均一，致密，具细腻感，含杂乱的黑色或褐色植物根化石及黄铁矿薄膜，偶见鲕状铁质结核。上部偶见薄层炭质泥岩，有植物碎屑，厚度 0.512.04 米，平均 1.49 米。（3） 第 8 煤层顶板：直接顶为灰色泥岩，微带褐色，质均一，致密，较细腻，贝壳状断口，遇水风化有爆声，呈板片状，层面有大量苏铁化石，显示水平层理。老顶为灰白色粗砂岩，成份以石英、长石为主，分选性差，颗粒呈棱角状，高岭石胶质，