毕业设计（论文）五矿选煤厂590万吨年初步设计

1、目录摘要2第一章 绪论3第一节 中国煤炭工业的发展3一 选煤技术4二 选煤装备5第二节 五矿选煤厂概述6一 设计任务、目的和要求6二 厂区位置7三 发展历史7四 煤质9第二章 选煤工艺9第一节 常用的选煤方法9一 重选法9二 浮选法10三 磁选法10四 电选法10第二节煤的可选性和破碎10一 煤的可选性10二 块煤的破碎11第三节 跳汰选煤11一 国内外跳汰选煤技术的发展11二 跳汰机的沿革13三 跳汰机组成特点17四 跳汰机种类19第四节 跳汰选煤工艺流程21一 颗粒在垂直交变水流中的受力分析及运动方程21二 跳汰床层的松散和分层过程25第三章 原煤准备27第一节工艺流程27第二节设备明细及

2、参数27第三节 相关计算29第四章洗选系统31第一节工艺流程31第二节设备明细及参数31第三节相关计算34第五章 洗水系统35第一节工艺流程35第二节设备明细及参数35第三节相关计算36第六章储装运系统37第一节 工艺流程37第二节设备明细及参数37第三节 相关计算38第七章机电队和信息自动化系统38第八章环境保护与工业卫生39第一节 环境保护39一 主要污染源和污染物39二 治理措施39第二节 工业卫生40一 粉尘防治40二 噪声防治40结论41参考文献42致谢43五矿选煤厂590万吨/年初步设计摘要中国拥有丰富的煤炭资源,在一次能源生产和消费中煤炭占70%，从中长期来看，煤炭仍将是我国主要

3、的能源。煤炭是不可再生能源而且我国大部分煤炭是难选煤或极难选煤，为实现煤炭高效利用，需采用高效的洗选加工工艺，合理的选煤厂总体设计，先进可靠的配套装备，及科学的管理方法相结合的策略。本设计以阳煤集团五矿矿原煤资料为基础，设计了一座年生产量为590万吨的跳汰选选煤厂，该选煤厂小时处理量为1404.76吨。本设计主要阐述了中国煤炭工业的发展，五矿选煤厂的位置、发展历史和煤质，主选跳汰选煤工艺流程和发展历史，选煤厂的原煤准备、洗选系统、洗水系统、储装运系统和选煤厂的机电队、信息化自动系统。关键词：选煤厂 跳汰选煤 动筛跳汰机第一章 绪论第一节 中国煤炭工业的发展中国煤炭资源丰富，除上海以外其它各省区

4、均有分布，但分布极不均衡。在中国北方的大兴安岭-太行山、贺兰山之间的地区，地理范围包括煤炭资源量大于1000亿吨以上的内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南6省区的全部或大部，是中国煤炭资源集中分布的地区，其资源量占全国煤炭资源量的50%左右，占中国北方地区煤炭资源量的55%以上。在中国南方，煤炭资源量主要集中于贵州、云南、四川三省，这三省煤炭资源量之和为3525.74亿吨，占中国南方煤炭资源量的91.47%；探明保有资源量也占中国南方探明保有资源量的90%以上。2007年1-12月中国煤炭开采和洗选行业实现累计工业总产值916,447,509,000元，比上年同期增长了28.06%。2008年

5、1-10月中国煤炭开采和洗选行业实现累计工业总产值1,155,383,579,000元，比上年同期增长了57.81%。“十一五”期间是煤炭工业结构调整、产业转型的最佳时期。煤炭是中国的基础能源，在一次能源构成中占70左右。“十一五”规划建议中进一步确立了“煤为基础、多元发展”的基本方略，为中国煤炭工业的兴旺发展奠定了基础。“十一五”期间需要新建煤矿规模3亿吨左右，其中投产2亿吨，转结“十二五”1亿吨。中国煤炭工业将继续保持旺盛的发展趋势，在北方以平顶山、唐山煤炭科学研究院为主的洗煤研究，在南方主要以能环机械技术研究所为主的洗煤研究。今后一个较长时期内，中国煤炭工业的发展前景都将非常广阔。一 选

6、煤技术大型、高效、耐用的选煤设备，已成为现代化煤矿产资源不可缺少的一部分。西方国家对煤焦精煤的灰粉要求是5%-8%。美国规定电站不准使用硫粉超过1%的动力煤。因此，无论是炼焦煤还是动力煤，都必须进行洗选或筛分。德、英、法、日等国原煤几乎全部入选，美国不入选的原煤是低灰粉的动力煤，但也都进行筛分，用选择性破碎机除去大块矸石。目前跳汰机和重介质分选机的最大处理能力均已达1000吨时，最大浮选机为50吨时。德国海里希罗伯特矿新建洗煤厂，采用组合洗选系统，即每道工序只用一套大型设备，没有备用，使整个流程大大简化。主要设备只用一台块煤跳汰机和一台专煤跳汰机以及一台400吨时离心脱水机。用跳汰机选煤现仍占

7、主要地位。德国在引进日本高桑式筛下空气跳汰机基础上研制成功的巴塔克型跳汰机，处理煤的分选指标与重介质选煤不相上下。重介质选煤则流程简单，占地面积小，选精煤回收率高，美、法、波、澳、捷等国多用重介选。采用大直径重介质旋流器作主选设备，原煤破碎到44毫米以下。因环保要求，对煤泥水处理十分重视。法国选煤厂已基本实现洗水闭路循环。处理方法一般是先加凝聚剂浓缩，再用压滤机脱水。同时，选煤厂自动化已进入全厂工艺过程集中控制阶段。美国一个自动化选煤厂年处理能力110万吨，每班仅需2人工作。 改革开放以来，我国洗选加工业发展得很快。1980年全国有选煤厂110座，设计入选原煤能力为1.16亿吨/年。2000年

8、选煤厂共有1584座，总能力52199万吨/年，其中国有重点矿237座，能力36478万吨/年。我国拥有世界先进的选煤方法。据统计，去年，跳汰选煤占56，重介质选占26，浮选占14，其它占4。跳汰选煤在中国已有70年的历史，重介质选煤约有40年历史。我国对不同煤种采用不同的工艺流程。我国已经建立起自己的选煤设备制造体系，主要的选煤设备基本上可以满足生产和建设的需要。用国产的选煤设备，可以装配设计能力为400万吨/年的炼焦煤选煤厂。我国已经拥有一支强大的煤炭洗选设计队伍。平顶山选煤设计院是一个专门设计选煤厂的设计研究院，沈阳，南京、太原、西安、重庆、昆明、武汉、长沙等煤矿设计院都可以独立完成设计

9、选煤厂任务。现有的国有重点选煤厂，有90是我国自行设计的，我国也参与国外选煤厂的设计和建设。煤炭科学研究总院唐山分院担负着选煤研究的任务，中国矿业大学、淮南工业学也参加一部分国家选煤课题研究。二 选煤装备（一）、重介质旋流器1、两产品重介质旋流器。目前，在两产品旋流器生产与开发方面比较先进的国家除了我国还有荷兰、美国、日本、英国等。荷兰研制的dsm重介质旋流器是目前世界上应用最广泛的一种重介分选设备；美国研制了麦克纳利重介旋流器和主要用于分选30-0.5mm原煤的圆筒重介质旋流器(dwp)；日本大阪造船公司田川机械厂研制了最大直径为0.75m的倒立式旋流器；英国煤炭局研制了有压给料圆筒形重介质

10、旋流器和直径为1.2m的大型圆筒重介质旋流器(larcodems)；我国于1991 年由煤炭科学研究总院唐山分院在国内首先研制了直径为0.5m的无压给料nzx型两产品圆筒重介质旋流器。中国矿业大学综合系也研制了dwp圆筒重介质旋流器，并生产了hmcc一300型和hmcc一400型旋流器。2、多产品重介质旋流器。在多产品化方面，目前世界上比较先进的研发国家主要有意大利、英国、前苏联和我国。意大利在上个世纪80年代初研制了tri-flo型三产品重介质旋流器；上个世纪90年代中期，英国煤炭局先后研制了larcodems圆筒重介质旋流器和larcodems500/350无压给料三产品重介质旋流器；前苏

11、联在上世纪70 年代末研制了t一3/80和t一3/50型三产品旋流器。我国则于上个世纪80年代初研制了3nzx50/350型有压给料三产品重介质旋流器；90年代初研制了无压给料的3nwzx700/510 型三产品重介质旋流器；90年代中期研制了“单一密度悬浮液、双段间接串联选三产品”的重介质旋流器；90年代末期研制了当时国际上规格最大的3nwzxl200/85o型无压给料三产品重介质旋流器；“十五”期间开发了双供介无压给料三产品重介质旋流器；目前又研制了四供介无压给料的3nwzx1500/1100mm旋流器，其直径已达1.5m。（二）、跳汰机目前，国外主要在跳汰机机体大型化、风阀工作方式以及自

12、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。德国跳汰机针对末煤和块煤采用了两种不同的排料结构：末煤跳汰机采用液压闸门调节排料口的大小，而块煤跳汰机则是用液压缸调节筛板倾角来调节排料口的大小；日本研制的可变波形跳汰机采用两种不同压力的工作风源和两套风阀，利用电子技术控制风阀的运动，使两种风产生不同的叠加，以达到改变跳汰机脉动水流的目的，实现变波跳汰分选，使细粒煤的分选效果得到了明显改善；波兰研制的boss-2000型跳汰机，采用排料闸门和溢流堰互动的排料方法，通过调整伺服马达的静态和动态工作参数确定产品的排出量。（三）、浮选机浮选机一直是用于0.5mm粉煤分选的主

13、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20m。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20m机械搅拌式浮选机”已大面积推广应用。（四）、重介质分选机上世纪我国使用的块煤重介质分选机多为斜轮、立轮分选机。上世纪90年代初，我国首次从美国引进了重介质刮板分选机，由于该设备具有易操作、易维护、低投资和高效率等特点，在我国很快得到认可。随着元器件及整机的国产化，其应用范围还将进一步扩大，有替代重介斜轮、立轮分选机的趋势。第二节 五矿选煤厂概述一 设计任务、目的和要求（一）、设计任务此

14、次设计是依据阳煤集团下属五矿原煤综合资料，设计一座年入洗能力为590万吨的矿井型选煤厂。按照一般矿井型选煤厂的工作制度要求，定为每年工作300天，每天工作14小时，每天两班生产，一班检修。（二）、设计目的设计的目的是通过模拟实际的工程设计实践活动，将在三年内所学基础和专业知识系统地应用于工程设计实践，从而使对所学知识得到系统的掌握、应用所学知识分析和解决实际问题的能力得到大幅度提高、实际动手能力得到扎实的强化训练。通过工程设计的实际训练，工程素质和工程设计能力将大大提高，对工程项目完成的全过程有了初步了解。毕业设计为以后参加工作奠定良好基础。二 厂区位置阳煤集团五矿矿区属于山西省东部沁水煤田，

15、矿井位于贵石沟矿区东北部，平定县城西南，北距阳泉市约18公里，东距平定县约8公里，矿区北部11公里处有石家庄至太原铁路干线，专用线约长17公里。五矿选煤厂包括大井选煤厂和小井选煤厂两部分，小井选煤厂2004年化归大井选煤厂管理，成为大井选煤厂的一个直属队组综合队，五矿选煤厂与矿井座落在同一工业广场内，综合队位于小井井口南部，大井选煤厂位于大井矿井的东部，五矿选煤厂于1991年12月19日正式投产，是一座设计入洗能力490万吨/年（其中大井400万吨，小井90万吨）的大型矿井选煤厂。主洗无烟煤，采用跳汰分选工艺。主要产品有：洗中块、洗小块、3#筛选末煤、粒级煤、末煤、中煤和煤泥。主要销往：山东、

16、天津、河北、辽宁、山西、江苏、安徽等地。综合队（小井选煤厂）始建于上世纪80年代，建厂初期车间设备相当简单，只有几条皮带运输机和振动筛，工艺上只有简单的原煤筛分和大块手选，1997年选煤厂进行了升级改造，新建了一座洗煤车间，安装了一套跳汰机洗选加工设备，才形成了较为完善的洗选加工工艺，主要产品有：洗中块、洗小块、3#筛选末煤、末煤、中煤和煤泥等。三 发展历史1999年受外部市场影响和进下煤质条件所限，五矿末煤灰份一直居高不下，用户意见很大，因此选煤厂安装投运了一套小时处理能力为80吨的干法选煤系统，对高灰末煤进行分选，有效地解决了末煤灰分偏高的问题。使商品末煤灰分由28%左右降低到标准值24%

17、以下。并于当年获得集团公司科技进步三等奖。1995年根据当时生产条件和市场需求，五矿选煤厂在原有预留位置上安装了一台x5032kt型跳汰机，用于入洗大块原煤，为提高跳汰机效能，2000年又对该跳汰机进行了系统改造，更改了控制系统程序、参数，实现连续排料；更换浮标：用尖底浮标替代原平底浮标，降低矸中带煤；增加排料道动力源，阻止精煤受下漩水流的作用而排入矸中。通过改造，数量效率达到了90.81%，不完善度提高到了0.14，矸中带煤平均降低了2.02%。为使选煤厂的实际处理能力与矿井的实际生产能力相配套，五矿选煤厂于2005年对筛选系统、洗选系统、煤泥水处理系统及贮装运系统进行了大规模全面改造。将生

18、产能力提升到了640万吨/年（其中大井500万吨，小井140万吨）以上，选煤厂入选能力达到了871万吨/年（其中大井612万吨，小井159万吨）。同时实现了洗水闭路循环，煤泥全部厂内回收，达到环保要求。2005年新安装了进口精煤离心脱水机和煤泥离心脱水机，稳定了品种煤质量，降低了产品水分。同时为积极适应市场变化，调整产品结构，开发了新产品粒级煤，取得了良好的经济效益。2005年至2007年针对五矿原煤煤质相对较差、灰分偏高的问题，在此基础上，在集团公司的大力支持下，完善了洗煤系统投产初期预留的二期设备安装工程，包括安装一套煤泥浓缩系统、两套煤泥压滤系统、两台煤泥离心机、两台精煤离心机、更新一套

19、跳汰系统等；对原煤系统进行了扩容改造，增加一部3673型进口香蕉筛、对原煤运输转载设备刮扳机、皮带机进行提高能力改造，并增加动筛跳汰系统，取消人工检质。对装车系统扩建了块炭仓，块炭仓容由原来的4800吨将提高到7200吨。2007年随着煤矸石电厂的建成投运，选煤厂为了提供合格、充足的燃料，在北煤台东侧安装了一套配煤系统，把中煤和末煤按一定比例进行掺配，使发热量始终控制在一定范围内，既利用了中煤资源，变废为宝，提高了效益，又保证了电厂用煤质量。2010年选煤厂迎来了又一个技改高峰，投资近一亿的选煤厂2#井配套技改项目已经开工建设，预计2010年3月份原煤系统投产运行，6月份洗煤系统投产运行，工程

20、全部完成后，选煤厂生产能力将会增加230万，达到历史最好水平。五矿选煤厂历史上员工最多时近1100多人，现有员工772人，其中专业技术人员18名，具有高级职称的1名，中级职称的5名。基本上形成了素质金字塔构架。全厂下设8个职能部室、5个队、组织结构较为合理，适应了生产的需要。在岗职工中，现有党员123名，占到职工总数的15.9%，大都从业于管理岗位和生产关键岗位，是五矿选煤厂员工队伍的骨干核心。 建厂20年来，在集团公司和矿党政的正确领导下，全厂员工艰苦创业，顽强拼搏，以市场为导向，狠抓产品质量和产品结构调整、整合、完善工艺流程，产品数量从少到多，质量从次到好，一年一个台阶，逐年提高。20年来

21、，共入选原煤51600448吨，品种煤产量12426888吨，特别是2006年以来品种煤产量连续三年突破120吨大关，2009年品种煤生产外运突破141万吨大关，取得了良好的经济效益。当前五矿选煤厂领导集体高扬学习实践科学发展观大旗，把握煤炭发展的有利时机，以建设高产高效、环境优美、和谐文明的新型选煤厂为目标，为适应洗选加工能力达到900万吨而不遗余力地工作。四 煤质1、洗中块：粒度范围90-25mm，限下率15%，全水分5%，硫分1.20%，限上率10%，挥发分9.01-10.00%，发热量6950-7350大卡，灰融性1400-1500，着火点375-390，可磨性60-70，热稳定性85

22、-95；2、洗小块：粒度范围25-13mm，限下率18%，全水分8%，硫分1.25%，；3、粒级煤：粒度范围13-9mm，限下率20%，全水分9%，硫分1.50%，挥发分9.01-11.00%，发热量6950-7150大卡，灰融性1400-1500，着火点375-390，可磨性70-85；4、3#精煤：粒度范围-13mm，灰分13.8%，全水分9%，硫分1.00%，挥发分9.01-11.00%，发热量6950-7150大卡，灰融性1400-1500，着火点375-390，可磨性70-85；5、末煤：粒度范围-13mm，灰分23.01-24.00%，全水分6%，硫分1.20%，挥发分9.01-1

23、2.00%，发热量5400-5800大卡，灰融性1400-1500，着火点375-390，可磨性70-85；6、配电煤：粒度范围-13mm，发热量3800-4200大卡，硫分1.20%。第二章 选煤工艺第一节 常用的选煤方法一 重选法重选法是根据矿物相对密度（通常称比重）的差异来分选矿物的。密度不同的矿物粒子在运动的介质中（水、空气与重液）受到流体动力和各种机械力的作用，造成适宜的松散分层和分离条件，从而使不同密度的矿粒得到分离。二 浮选法浮选法是根据矿物表面物理化学性质的差别，经浮选药剂处理，使有用矿物选择性地附着在气泡上，达到分选的目的。 有色金属矿石的选矿，如铜、铅、锌、硫、钼等矿主要用

24、浮选法处理；某些黑色金属、稀有金属和一些非金属矿石，如石墨矿、磷灰石等也用浮选法选别。 三 磁选法磁选法是根据矿物磁性的不同，不同的矿物在磁选机的磁场中受到不同的作用力，从而得到分选。它主要用于选别黑色金属矿石（铁、锰、铬）；也用于有色和稀有金属矿石的选别。四 电选法电选法是根据矿物导电率的差别进行分选的。当矿物通过电选机的高压电场时，由于矿物的导电率不同，作用于矿物上的静电力也就不同，因而可使矿物得到分离。电选法用于稀有金属、有色金属和非金属矿石的选别。目前主要用于混合粗精矿的分离和精选；如白钨和锡石的分离；锆英石的精选、钽铌矿的精选等。 选矿设备包括：球磨机，磁选机，干式磁选机，湿式磁选机

25、，磁铁矿选矿设备，浮选机，矿用浮选机，分级机，螺旋分级机，高堰式螺旋分级机，烘干机，回转窑，摇床，提升机，高频筛，成品筛 ，高效浓缩机 ，螺旋溜槽，圆盘造粒机，槽式给矿机，节能球磨机。选矿工艺技术与选矿设备的发展是同步的，设备的技术水平不仅是工艺水平的最好体现，其生产技术状态也直接影响着生产过程、产品的质量和数量以及综合经济效益。第二节 煤的可选性和破碎一 煤的可选性煤的可选性是指通过分选改善原煤质量的难易程度。狭义的可选性是提原煤的密度组成对重力分选难易程度的影响；广义的可选性还包括火花的粒度组成对重力分选过程的影响。然而，这种影向只可定性考虑，尚无法定量地评价，故通常所说的原煤可选性是指狭

26、义可选性。 原煤是由有机质与矿物质组成。煤中有机质的密度低（烟煤通常小于1.4g/cm3）,矿物质的密度高（通常在1.8 g/cm3），随着二者构成比例的不同,煤的灰分与密度之间具有较强的正相关系，即煤的灰分因密度的增大而上升。原煤通常不是简单地由煤与纯矸石组成，还程度不同地含有密度介于二者之间的中煤和夹矸煤（煤和矸石的连生体，一般可用破碎方法使之分离）。在重力分选过程中，原煤所含中间密度（1.41.8 g/cm3）物的多少,决定着分选的难易程度,中间密度级(或邻近的分选密度级)含量越少,选后产品中的错配物越少,分选效率越高；反之,分选效率低。二 块煤的破碎块煤进行的破碎，破碎的目的：1、符合

27、用户对煤的粒度上限的要求。在工业上动力用煤最大粒度一般要求50mm，个别的用煤行业可以将上限扩大到80100mm。2、符合选煤设备的性能。选煤设备都有粒度上限的要求，如一般跳汰机要求上限粒度为50mm，可以扩大到80100mm；再扩大，其排矸系统就不能适应。3、符合煤性质的要求。许多煤炭含有不少大块夹矸煤，将这些煤破碎到50mm以下，可以解离并释放一部分精煤。有的煤夹矸较细，要破碎到更细粒度才能解离，一般这个破碎工序都布置在选中煤中破碎，可以破碎到13mm或6mm，这样，不作多余的破碎，破碎量小，产生的次生煤泥量少。4、矸石破碎入选。如果原煤中大块矸石含量很少，可以不设常规手选，而将大块矸石和

28、大块煤都破碎到入选上限以下，减少手选工作量，但是，如果大块矸石量很多，采取这种措施就不合适了。破碎机在选煤工艺流程中是既费动力，事故又多的环节，而且破碎的矸石产生的次生煤泥灰分高，有的容易泥化的矸石，破碎到小粒度对湿法选煤影响更大。第三节 跳汰选煤一 国内外跳汰选煤技术的发展据记载，在16世纪中叶，“跳汰”技术主要应用于欧洲的选矿业，直到1850年前后，“跳汰”技术才广泛用于选煤行业。1892年具有划时代意义的鲍姆跳汰机问世，使跳汰技术逐步得到改进与完善，出现了各种空气脉动跳汰机。 由于空气脉动跳汰机按空气室位置的不同，又分为筛侧空气室跳汰机和筛下空气室跳汰机。为降低跳汰机的分选下限，提高细粒

29、煤分选效果，一些国家还研制了复振跳汰机和离心跳汰机。据介绍，美国、英国、德国以及澳大利亚正在研究离心跳汰机。目前正在使用的还有动筛式跳汰机，包括液压驱动式动筛跳汰机和机械驱动式动筛跳汰机。最先研制出液压驱动式动筛跳汰机的是khd公司，用于处理250mm80mm粒级毛煤。1984年，khd公司又研制出了romjig型动筛跳汰机，该机可分选50mm400mm的大块物料，处理能力达到400t/h。目前，该机已在我国及其他国家得到了应用。煤炭科学研究院唐山分院在1989年成功研制了我国第一台tdd2.5型液压驱动式动筛跳汰机。随后又在1991年，1995年和1998年先后研制了td14/2.8，td1

30、6/3.2和td18/3.6动筛跳汰机，可分选500mm300mm的物料，处理能力达到250t/h，工艺指标已达到国际先进水平，其价格仅相当于引进动筛跳汰机的1/10，但在可靠性方面赶不上引进的动筛跳汰机。沈阳煤炭研究所在消化吸收液压驱动式动筛跳汰机基础上又开发了机械驱动式动筛跳汰机，其优点在于机械和电控系统简单、造价较低、易于维护，但处理能力、入料粒度范围、分选精度均不及液压驱动式跳汰机。 跳汰选煤是在垂直升降的变速介质流中按矿粒密度进行分选的过程。是否采用跳汰方法选煤的关键看原煤的可选性。而原煤的可选性就是原煤在洗选过程中获得一定质量产品的可能性和难易程度。它是一种工艺技术评价指标，主要评

31、价在某种选煤过程中能否获得既定质量的产品。影响原煤可选性难易的因素主要是产品的质量要求、选煤方法和工艺技术。而可选性难易又决定采用哪种选煤方法。原则上，中等可选、易选的和极易选的3种原煤都应采用跳汰选煤方法。难选煤是用跳汰选还是用重介选，应通过技术经济比较后来确定，对极难选煤，原则上必须采用重介法，以求高水平、高质量和高效益。 我国煤炭可选性从整体上说属中等可选和难选,有部分易选和极难选。从选煤业开始至今，由于重介选是一个相对新的工艺，并一直处在不断完善之中，又由于经济实力等原因，除干选等特殊工艺外，一般都采用了成熟且技术经济比合适的跳汰选煤方法，并在实践中进一步完善，如不断提高自动控制水平。

32、从我们对各省矿区选煤工艺调查情况来看也说明了这一点。我国大部分选煤厂采用跳汰方法及其工艺，或与浮选、重介联合的选煤工艺。调查中发现，有的选煤厂由于管理科学、工艺合理，跳汰机虽然使用时间较长，也能正常工作，且能满足正常生产的需要。通过对156家选煤厂的调研发现, 跳汰选煤仍为我国主要的选煤工艺,有140个选煤厂采用跳汰工艺（其中包括联合工艺），11个采用全重介，22个选煤厂采用 跳汰重介浮选工艺，35个选煤厂采用跳汰浮选工艺。 炼焦煤选煤厂一般采用较复杂的工艺，原煤入选粒度范围在500mm。对易选煤或中等可选煤采用跳汰浮选工艺，对难选煤或极难选煤采用重介浮选或重介跳汰浮选中煤重介浮选联合工艺。

33、动力煤选煤厂一般采用较为简单的工艺（重介选或跳汰选排矸工艺），原煤入选上限粒度为 100（300）mm，下限粒度为25（13或6）mm。 二 跳汰机的沿革选煤史上使用跳汰机已有100 多年，1830 年出现的是手动跳汰机，10 年（1840 年）出现定筛跳汰机，1848年，发明了连续运转的机械传动跳汰机，它是活塞式跳汰机的原型。随着技术进步和生产经验的积累，活塞跳汰机的结构和性能有了新的发展。18501864年逐步将圆形活塞改为矩形活塞，跳汰机的机底也由过去的平底发展成半圆形（图21）和角锥形（图22）。 图21 半圆机底的哈慈跳汰机图22 角锥机底的哈慈跳汰机1878年开始采用差动传动机构的

34、活塞跳汰机，突破传统的洗水脉动的正弦周期，出现非对称周期。活塞跳汰机的跳汰周期调整困难，对原煤性质变化适应能力差。另外运动部件磨损较严重，往往导致洗选效果下降，发展受到限制。但由于这种跳汰机结构简单，易于掌握，因此至今仍有采用。对跳汰机结构来说，具有革命意义的是18911892年出现的鲍姆跳汰机即无活塞跳汰机。它将跳汰机的洗水脉动方式由机械产生的脉冲改为压缩空气产生的脉冲，这样不仅有利于扩大跳汰机有效分选面积，而且洗水脉动参数也易于调整，给跳汰机的操作提供了方便，同时对提高跳汰机的处理能力和改善分层效果创造了有利条件。最早的空气脉动跳汰机如图23 所示，与现代跳汰机相比，区别较大的地方是煤流方

35、向为横向。图23 无活塞跳汰机1901年出现了分选不分级煤的跳汰机（图24），这种结构形式已具备现代化跳汰机的基本特点。洗选r2），在这种形式的机体上，再配置合理的导流板，可使跳汰室横向上水流波高比较均匀，并能缩小空气室与跳汰室的宽度之比。（二） 、筛板跳汰机筛板的作用是承托床层，与机体一起形成床层分层的空间，控制透筛排料速度和重产物床层的水平移动速度。因此，筛板要有足够的机械性能和工艺性能。机械性能包括筛板的刚性、耐磨性，使之坚固耐用；工艺性能包括筛板的穿透性、合理的倾角和孔形。即有适当的开孔率，以减小对水流运动的阻力；有合理的倾角和孔形，使物料便于运输、筛孔不宜堵塞和便于清理。筛板有冲孔筛

36、板与棒条筛板等。冲孔筛板的孔形有圆形、正方形和长方形，筛板的开孔率为25%35%。圆形筛孔用的最广泛。棒条筛板筛面坚固，刚性好，开孔率大，能达50%，为冲孔筛板的1.5倍。筛板的倾角与原料中重产物的含量有关。重产物含量大时，筛板倾角就大些，反之则小些。倾角的作用是保持床层中重产物的运动速度、床层的厚度及其透筛量，但透筛量应在适当的范围内。通常第一段筛板倾角大于第二段。（三） 、风阀风阀的作用是周期性的使空气室与风包或与大气相连或隔绝，从而在跳汰室造成脉动水流。风阀结构及其工作制度，在很大程度上影响着水流在跳汰机中的振动特性，因此，风阀是跳汰机最关键的部件。风阀有以下三种形式：作往复运动的滑动风

37、阀（即立式风阀）；做回转运动的旋转风阀（即卧式风阀）；活门型和滑动型的电磁风阀（即电控气动风阀）。（四） 、跳汰机的排料装置跳汰机的排料机构，是将床层按密度分好层次后的物料，准确、及时和连续的排出，以保证产品分离和床层稳定的重要部件，进而使跳汰机能得到较高的生产率和较好的分选效率。各段轻产物是依靠水平流的运输作用，随水流越过溢流堰排除。各段重产物是由筛上排料和透筛排料两种方式排出。块煤或不分级物料的重产物，以筛上物料为主；末煤的重产物以透筛排料为主，或者两者并重；煤泥跳汰机的重产物几乎全部采用透筛排料。四 跳汰机种类煤用跳汰机的种类很多。目前，国内外广泛采用的是空气脉动跳汰机，其结构可分为两类

38、：筛侧空气室跳汰机和筛下空气室跳汰机。前者也叫鲍姆跳汰机，后者也叫高桑跳汰机。这两类跳汰机还可根据其用途、入选粒度和机械结构进行分类，如表21所列。表21 空气室跳汰机的类型（一） 、筛侧空气室跳汰机1、基本构造图25为筛侧空气室跳汰机的基本构造。机体的作用是容纳洗水和分选物料，构成分选空间，支承跳汰机的部件和附属装置。机体上部为长方形，下部为半圆形、角锥形或过渡形。图25 筛侧空气室跳汰机1机体；2风阀；3筛板；4排料装置；5补充水管机体内用纵隔板分为空气室和跳汰室。跳汰室内装有筛板及控制排料的闸门。空气室上部装有风阀，中部装有补充水管。机体沿纵向用横隔板分为矸石段和中煤段。每段又分为二个或

39、三个格室及排料筒。每个格室有单独的风阀和补充水管，可单独调节风量和水量。一般在每段末端设重产物排料筒及排料装置，采用倒排矸时，第一段起始端设排料筒。为防止格室之间及格室与排料筒之间水流相互窜扰，隔板几乎伸到机体底部。跳汰室的宽度决定着跳汰机的允许给煤量，从而影响跳汰机的处理能力。由于受到水流运动均匀性的限制，目前跳汰室的宽度最大只达到2.53m，因而筛侧空气室跳汰机难以大型化。跳汰机每段的长度决定物料在跳汰机中分层的时间，长度过大，重产物向排料口移动困难，所以跳汰机各室的长度一般为1.01.2m。风阀周期性给入和排出压缩空气，推动跳汰室形成脉动水流。顶水从空气室下部的补充水管给入，以改变跳汰机

40、的跳汰周期特性，并在跳汰室形成水平水流，运输物料。物料在机头被冲水润湿后给入跳汰机。经过分层，矸石和中煤分别经矸石段和中煤段的排料闸门排到机体下部，与透筛排出的细粒矸石和中煤会合，由脱水斗式提升机运出；精煤经溢流堰随水流出。2、国产筛侧空气室跳汰机我国使用的跳汰机种类繁多。从20世纪50年代开始，研究出第一代鲍姆型跳汰机，并在总结国内外跳汰机生产的饿基础上，结合我国煤质特点，随后又研制出第二代筛侧空气室跳汰机。目前国产筛侧空气室跳汰机有wt、ltw和ltg三种系列。在wt系列中，wt8k和wt10k为块煤跳汰机，wt10m和wt16m为末煤跳汰机，也可用于不分级煤（500mm）混合入选。ltw

41、系列中ltwm2.6（跳汰室宽度为2.6米）和ltw15两种型号，都可用做末煤跳汰机。ltg系列为不分级煤用跳汰机，是我国筛侧空气室跳汰机新产品，目前仅生产ltg15型一种。（二） 、筛下空气室跳汰机筛下空气室跳汰机的空气室在筛板下面，且沿全宽布置，因而沿跳汰室脉动水流宽度均匀分布，波高相同。筛下空气室跳汰机除了把空气室移到筛板下面以外，其它结构与筛侧空气室跳汰机基本相同。筛下空气室跳汰机是一种结构新颖的空气脉动跳汰机，为日本高桑健等人首创。这种跳汰机的特点是：将空气室移至跳汰室筛板下面，克服了筛侧空气室跳汰机的跳汰室中脉动水流沿宽度方向不均匀的问题，使跳汰机在提高处理量及向大型化发展方面迈出

42、了一大步，因而引起选煤界的广泛重视，各国相继开展了对筛下空气室跳汰机的研究工作。我国于1964年开始研制筛下空气室跳汰机，ltx系列跳汰机是由我国自行研究制造的，目前已广泛应用于选煤厂中。第四节 跳汰选煤工艺流程一 颗粒在垂直交变水流中的受力分析及运动方程（一）、跳汰机中水流运动特性活塞跳汰机工作原理如图26所示图26活塞跳汰机工作原理1机体；2纵向隔板；3筛板；4活塞；5曲柄装置纵向隔板2将机体1分成两个相互连通的部分活塞间（b1）和跳汰间（b2），曲柄装置5是由偏心轮（r）和连杆（l）组成，以此驱动活塞作上下往复运动。跳汰机工作时，机箱中充满水，当活塞向下运动时，水由活塞间被压向跳汰间产生

43、上升水流；当曲柄装置转过最低点，活塞开始向上运动，水返回活塞间，在跳汰间产生下降水流。由图26可知，若偏心轮的偏心距为r，连杆的长度为l，且lr时，活塞上下运动速度v可以看作是偏心轮的圆周速度在垂直方向的分速度，即： (21)式中偏心轮转动的角速度，偏心轮转过角所需的时间，；偏心轮转速，。根据公式（21），当或时，活塞的瞬时速度绝对值最小，即min。当或时，活塞瞬时速度绝对值最大，即： maxr (22)按绝对值计算，当偏心轮转动一周时，活塞行程为2，所需时间是t=1/n，所以，在一周内活塞的平均速度mea为： mea 由公式(22)得 max那么 meamaxmax (23)活塞运动的加速度

44、v可由活塞运动速度的一阶导数求出： v (24)经过时间t后活塞的行程h，可由活塞运动速度对时间的积分求出： (25)在跳汰机室内，水流运动的实际速度比活塞运动的速度小些，因为：1、活塞与机壁之间有缝隙，有漏水现象，所以必须加上一个考虑漏水的系数；2、跳汰室的面积一般均大于活塞室的面积，所以还必须乘上一个反映两室宽度比系数b1/b2（ 见图26），因此，跳汰室内的水流速度和水流加速度u以及行程水波高度）分别为： 12 (26) 12 (27) 12 (28)根据公式(26)、(27)、(28)，在直角坐标系中绘制活塞跳汰机内脉动水流的运动速度、加速度以及行程曲线(图27)。从图中看出活塞跳汰机

45、内水流运动速度是一条正弦函数曲线，水流运动的加速度为余弦函数曲线。活塞跳汰机偏心轮转动一周，水流在跳汰室中上下脉动一次。跳汰机中介质上下脉动一次所经历的时间称为跳汰周期，以t表示。而分选介质每分钟的脉动次数n(n=1/t)称为跳汰频率。在一个跳汰周期内，跳汰室内脉动水流的变化曲线叫跳汰周期特性曲线。图27 活塞跳汰机内水流的速度、加速度及行程变化曲线（二）、颗粒在垂直交变水流中的受力分析及运动方程为便于与跳汰周期特性曲线对照分析，假定颗粒运动速度及加速度方向向上为正，向下为负，则某球形颗粒在跳汰机内非稳定流中受到的作用力如下：球体在介质中的重力g0 g0= (29)因为，重力加速度方向向下取负

46、值，所以g0方向也向下与方向一致为负值。介质对球体运动的阻力rh只有当球体颗粒与介质作相对运动时才产生阻力。球体在床层中运动，当床层松散时，其运动条件接近于干扰沉降。因此介质对球体运动的阻力为： rh=h (210)式中 球体对介质的相对运动速度；球体相对于地面的绝对运动速度；床层间隙的水流速度，也是相对于地面的绝对运动速度阻力rh的作用方向与球体对于介质的相对运动速度的方向相反。当球体的相对速度的方向向下时，阻力rh的方向向上；当相对速度的方向向上时，阻力rh的方向向下。二 跳汰床层的松散和分层过程在整个跳汰周期中，介质、颗粒及床层的运动状态如图28所示（以正弦跳汰周期为例）。图28a表示介

47、质和颗粒的运动速度及介质加速度随时间的变化状况；图28b表示在一个跳汰周期内介质和床层的行程与时间的关系以及床层的松散状况。图28 正弦跳汰周期内床层的松散分层过程、v水、低密度物和高密度物的运动速度；s、h水、低密度物和高密度物的行程；a水流运动的加速度按照介质运动的特性，将一个周期分成四个阶段，现分析如下：第一阶段：水流加速上升期水流在开始上升前0/2周期内，水流运动的特性是：上升水流的速度和加速度的方向均向上，速度值由零增加到最大值，加速度值由最大值减小到零。在此阶段初期，床层是呈紧密状态，随着水流上升，最上层的细小颗粒开始浮动，当筛下水上升速度得到一定值时，即超过了所有颗粒的干扰沉降末

48、速时，床层脱离筛面升起。进而床层渐趋松散，颗粒间便有了相互转离的可能性。在速度阻力rh加速度附加推力p以及附加质量惯性力f（方向都向上）和颗粒在介质中的重力g0（方向向下）的综合作用下，低密度的粗煤粒和高密度的细小颗粒较早地升起，而大部分高密度物则滞后上升。这种情况对于按密度分层是有利的。但上升初期总的看来床层比较紧密，限制了颗粒的运动和分层。同时这阶段颗粒上升速度的增加也小于水速的增加，使颗粒与介质间的相对速度增加，速度阻力rh增大，以致颗粒的粒度和形状对按密度分层影响增大，而且这一期间延续越长，对按密度分层影响也越显著。为减小速度阻力rh的不利影响，突出加速度附加推力p和附加质量惯性力f对

49、按密度分层的有利影响，希望上升前期时间短，并有较大的向上水流加速度。第二阶段：水流减速上升期偏心轮转角在/2内，水流加速度值由零增到最大值，方向向下，水流速度值由最大值降到零，方向仍向上，即作减速上升运动。在这个阶段的初期，床层在速度阻力rh（方向向上）的推动下继续上升，松散度逐渐达到最大。由于上升水速的不断减小，颗粒在此期间上升速度也已开始逐渐减小，甚至部分高密度粗颗粒已停止上升，并开始下降。由于颗粒上升速度的减小比水流上升速度的减小要慢，颗粒和水流的运动速度逐渐接近，其相对速度逐渐减小，因此在某一瞬间，颗粒的上升速度与水流的上升速度相等，即相对速度vc=0（如图28a的m点）。此后，相对速

50、度vc可能再次逐渐扩大但与第一阶段相比，此值较小。由于相对速度vc小，此时的速度阻力rh也减小，颗粒粒度和形状对按密度分层的影响也较小，颗粒可以充分地按密度分层。但是，这个时期的加速度附加推力p和附加质量惯性力f的方向都向下，促使低密度颗粒比高密度颗粒上升得更慢，因而影响按密度分层的效果。因此，在这个时期内希望有较小的向下加速度，使上升水流缓慢地过渡到下降水流，延续的时间越长，对按密度分层越有利。对于旋转风阀和数控风阀可通过延长膨胀期来实现这一条件。第三阶段：水流加速下降期偏心轮转角在3/2内，水流速度方向向下，加速度方向也向下。这期间床层仍保持充分松散状态，由于水流的运动方向转而向下，且水速受强制推动，水流下降速度迅速增加，甚至超过了低密度物的下降速度，与高密度物间的相对速度vc也逐渐减小（如图28a），所以速度阻力rh小，颗粒粒度和形状对按密度分层影响也很小。这一阶段仍是按密