选煤厂工艺概述

1、煤的生成与变质程度现代研究成果已经认定，煤是由植物遗体经过生物化学作用，又经过物理化学作用而转变成的沉积有机矿产，是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物，它是极其重要的能源和化工原料。统计表明，在我国的一次能源消耗中，煤炭资源一直占70%左右。高等植物在泥炭沼泽中持续地生长和死亡，其残骸不断堆积，经长期要几千万年到几亿年的时间。简单来说，煤在地下埋藏时间的长短及其受到的作用的不同，也就是变质程度的差别，使其产生了不同的煤种。七星2、煤的工业分析煤的工业分析是确定煤化学组成最基本的方法，分为水分、灰分、挥发分和固定碳分析。(1)水分水分是煤中的重要组成部分，是煤炭质量的重要指标。煤的水分可分为游离水和化合水。煤中的游离水是指与煤呈物理状态结合的水，它吸附在煤的外表面和内部空隙中。因此，煤的粒度越细、内部孔隙越发达，煤中吸附的水分就越高。在煤的工业分析中，水分一般指的是空气干燥基水(2)灰分煤的灰分是指煤在一定条件下完全燃烧后得到的残渣，残渣量的多少与测定条件有关。在灰皿中称量1g左右的分析煤样，然后在815℃、空气充足的条件下完全燃烧得到的残渣作为煤的灰分，称量残渣并计算其占煤样质量百分数，称为煤的灰分产率，用A表示。煤的灰分不是煤中的固有组成，而是由煤中的矿物质在高温条件下转化而来的。灰分分为内在灰分和外在灰分，内在灰分(简称内灰)是指煤在成煤过程中混入的矿物杂质，外在灰分(简称外灰)是指煤在开采、运输、贮存过程中混入的矿物杂质，即矸石，外灰可以用普通的洗选方法出去，而内灰不能，内灰的多少决定了原煤洗选的难易程度。(3)挥发分和固定碳在高温条件下(900℃)下，将煤隔绝空气加热一段时间，煤的有机质发生热解反应，形成部分小分子化合物，在测定条件下呈气态析出，其占煤样质量的百分数成为挥发分；其余有机质则以固体形式残留下来，就是固定碳。挥发分是煤炭分类最主要的指标之一。3、煤的工艺性质煤的工艺性质包含比较广泛，包括发热量、热解和黏结成焦性质、气化、燃烧性质、机械加工性质等。篇幅所限，这里重点介绍发热量和结焦(1)发热量表示(1cal=4.1816J)。发热量与煤化程度呈规律性变化，一般煤化程度越高，煤的发热量越高。对于动力煤来说，发热量是最主要的指标，它关系到煤炭价格的评定。(2)煤的结焦性评价煤的结焦性的指标有很多，我国主要采用粘结指数G值、胶质层体测定方法在此不加以赘述，有兴趣的朋友可以自己查阅相关资料。对于炼焦煤来说，其结焦性的好坏是一项重要的煤质评价因素。七星选煤厂的精煤产品就具有高粘结、低硫、低挥发的突出优点，是不可多得的优质炼焦煤。(1)可选性的含义煤的可选性是指从原煤中分选出符合质量要求的精煤的难易程度。工艺和设计选煤厂的主要依据。研究煤的可选性，可以估计各密度级产品的灰分和产率。可选性的评定需要经过浮沉分析并绘制图表得出，可以分为易选、中等可选、较难选、难选和极难选，简单来说，煤的可选性主要取决于中间密度物的多少。(2)影响煤可选性的因素对煤的可选性起决定性作用。若矿物质成分的密度大、数量少、颗粒大，在有机质中呈单体状分布，该煤易分选；反之，若矿物质成分的密度小、分选。选煤是选矿的一种，选矿就是利用矿物的物理或物理化学性质的差异，借助各种选矿设备将矿石中的有用矿物与脉石分离，并达到使有用矿物相如重介选和跳汰选；有按磁性分选的，如磁选机；等等。所谓的物理化学性质，比如按精煤和矸石表面润湿性差别分选的浮选。原煤在生成过程中混入了各种矿物杂质，在开采和运输过程中不可避免地又混入了顶板和底板的岩石及其他杂质(木材、金属及水泥构件等)。随着采煤机械化程度的提高和地质条件的变化，原煤质量将越来越差，表现在混入原煤的矸石增加、灰分提高、末煤及粉煤含量增长、水分提高。为了降低原煤中的杂质，同时把煤炭按质量、规格分成各种产品，就要对煤炭进行机械加工，以适应不同用户对煤炭质量的要求，为有效的、合理的利用煤炭资源，减少燃煤对大气的污染创造条件，保证国民经济的可持续发展。选煤是煤炭工业的重要部门。选煤的主要目的可以归纳为以下几点：(1)除去原煤中的杂质，降低灰分和硫分，提高煤炭质量，适应用户(2)把煤炭分成不同质量、规格的产品，适应用户需要，以便有效合(3)煤炭经过洗选，矸石可以就地废弃，可以减少无效运输，同时为综合利用煤矸石创造条件；(4)煤炭洗选可以除去大部分的灰分和50%—70%的黄铁矿硫，减少燃煤对大气的污染。它是洁净煤技术的前提。2、选煤工艺流程选煤厂是一个整套工艺系统，不能把任何一个环节分开来看，作为基层的干部，各位班长应当树立系统观念，不能单单关注某一个岗位某一台设备的正常运行，而是要有整体意识，掌握某一环节的指标变化会对其他环节产生哪些影响。选煤工艺总的说来，是由几大相互关联的系统构成的。可以分为受煤系统、原煤准备系统、分选系统、脱水脱介系统、煤泥水系统和产品运输系统。下面将结合七星选煤厂实际，分为跳汰和重介系统分别加以介绍。(1)原煤受煤原煤受煤作为选煤厂的第一个环节重要性不言而喻，它关系到原料来源。不同类型的选煤厂其受煤方式也不同，对于矿井型选煤厂来说，主要受煤方式有容受漏斗配合缓冲仓、窄轨翻车机配合受煤坑；对于群矿和矿区型选煤厂来说，受煤方式主要有准轨翻车机配合受煤坑(七星选煤厂就属此例)、受煤仓等。(2)原煤准备原煤的选前准备是必不可少的环节，它的作用主要有：排除铁器杂物和大块矸石以免损坏设备，准备好下步分选所需的粒度以保证分选效果。具体流程如下：原煤进入准备车间后，经过除铁器再进入原煤分级筛分级(我厂为80mm分级)，筛上经过手选排矸，大块去破碎，筛下与破碎后的产品经皮带运送至原煤仓。流程图如下-80mm+80-80mm手选破碎矸石杂物去原煤仓(3)分选系统煤炭分选主要是利用煤和矸石物理性质或物理化学性质的差别而进行分选的。根据密度不同(煤的密度小)，表面性质不同(煤粒表面疏水)，硬度和破碎性不同(煤易碎)，形状和摩擦力不同(一般煤呈块状，矸石扁平，滑动时矸石摩擦力大)或导电率不同(烟煤的电阻比矸石大)，吸收放射线的能力不同(煤弱)进行区分。现在大量采用的是根据密度不同进行分选的重力选煤和按表面性质不同的浮游选煤。这里结合七星选煤厂实际对跳汰选、重介选和浮选加以重点介绍。另外，由于本讲义偏重的是对工艺的叙述，对下述选煤方法的原理仅做简要介绍，有兴趣的学员可以查阅相关书籍。a、跳汰选煤工艺跳汰选煤是指物料主要垂直升降的变速介质流中，按密度差异进行分选的过程。物料在粒度和形状上的差异，对选煤结果有一定影响。跳汰时力跳应用最多。以下是七星选煤厂跳汰系统主选机部分流程图原煤缓冲仓跳汰机精中矸以上是典型的两段三产品跳汰机流程，一台主选机直接出精中矸三种产品，工艺简单，设备少。要说明一点，该图只指出了原煤及产品，实际其中，精煤再选叫做精选，目的是降低精煤灰分，提高精煤质量；尾煤再选叫做扫选，目的是提高产率，减少资源浪费。跳汰选煤特点：跳汰选煤适用于易选和中等可选性煤，对难选煤的分选效率低。跳汰选煤具有工艺简单、生产成本低、处理量大、技术成熟等优点，但由于分选精度的限制，分选末煤量大、可选性差的煤时要慎重考b、重介选煤工艺在密度大于1g/cm3的介质中，按颗粒密度的差异进行选煤，叫做重介质选煤或重介选煤。选煤所用的重介质有重液和重悬浮液(简称悬浮液)两类。有机溶剂(如四氯化碳、三溴甲烷、苯、二甲苯)和无机盐水溶液 (如氯化锌水溶液、氯化钙水溶液)属于重液，它们是稳定介质，放置很长时间能保持自己的物理性质。悬浮液是固体粒子和水的混合物，静置后不易回收，多数还有毒性或腐蚀性，所以没有在工业上使用，只在实验室做煤炭浮沉试验用。目前，国内外普遍采用磁铁矿粉与水配制的悬浮液作重介选分为重介分选机分选和重介旋流器分选，前者煤料只在重力场重力场和离心力场的复合力场中分选，强化了分选效果，实现该分选方法的设备叫做重介质旋流器。通常来说，重介质分选机适合块度比较大的煤，一般不用做末煤的分选；而重介旋流器的分选粒级较宽，研究认为，其分重介选煤设备之间的配合方式是多种多样的。比如原煤分级，大块去重介分选机，小块和末煤去重介旋流器。具体方案应当根据煤质而定，在此不一一列举。以下是七星选煤厂无压三产品重介旋流的流程图：脱泥后原煤无压三产品重介旋流器精中矸与跳汰类似，该流程也是直接出精中矸三种产品。三产品旋流器第一段密度在线控制，可以根据煤质来调整分选密度，选出符合要求的精煤，进入第二段的介质由于受到浓缩作用密度增加，从而分选出中煤和矸石。重介质选煤的主要优点是：分选效率高于其他选煤方法；入选粒度范围宽，分选机的入料粒度范围为1000~6mm，旋流器为80~0.15mm；生产控制易于自动化。重介选煤的缺点是：工艺复杂，生产费用较高；设备磨损快，维修量大。c、浮选工艺在充气的煤浆中，依据颗粒表面润湿性分选煤泥，叫做浮游选煤，简称浮选。浮游选煤是一种物理化学过程，煤粒表面有疏水性质，而矸石的表面有亲水性质。一为入选原煤中所含，即开采和运输过程中产生的，称为原生煤泥；一为选煤过程中粉碎和泥化产生的，称为次生煤泥。煤泥的数量与煤、矸的易碎程度有关。一般原生煤泥占入选原煤的10%~20%，次生煤泥占入选原煤其余留在煤泥水中。为了从大量的煤泥中选出精煤，提高精煤产率，增加经济效益，选煤厂广泛采用浮选方法分选煤泥。煤泥浮选需要的基建投资和生产费用都较重选高。因此，在选煤过程中应尽量发挥重选设备和脱水设备的效能，使0.5mm以上的煤粒得到分选并不进入浮选系统，控制浮选入料上限。矿浆准备浮浮选精煤尾煤就目前来说，浮选矿浆准备及调浆设备主要有三种：搅拌桶，矿浆准备器和矿浆预处理器。七星选煤厂采用的是矿浆预处理器。浮选既属于分选系统的一部分，也属于煤泥水系统的一部分，在选煤厂工艺系统的地位(4)产品脱水脱介脱水脱介环节用于处理经分选设备分选后的产品。其中，脱介环节只存在于重介系统，工艺较为简单，设备也很单一，通常用弧形筛配合直线振动筛脱介，直线筛上加数道喷水，一段为合格介质循环使用，二段为稀介质，由磁选机回收返回系统。产品脱水可以当做一门专门的学问，脱水方法很多，通常可以分为：筛分脱水、离心脱水、过滤脱水、压滤脱水。这些脱水方法各有其适用范围，而且按粒度加以区分较为合理。a、筛分脱水筛分脱水是在筛面上利用水本身的重力或水流的离心力通过筛孔泄水弧形筛和旋流筛等。脱水筛的产品水分一般为：块精煤7%~9%；末精煤15%~18%；中煤的性能有关外，还和给料方式、给料量、筛面结构有很大关系。b、离心脱水用离心力来分离固体和液体的的过程称为离心脱水。离心脱水可以采用两种不同的原理：离心过滤和离心沉降。离心过滤是把所处理的含水物料加在旋转的锥形筛面上，由于离心力离心沉降是把煤泥水加在筒形(或锥形)转子中，由于离心力的作用，固体在液体中沉降，沉降后的物料进一步受到离心力的挤压。离心沉降多c、过滤脱水利用过滤介质(滤布、滤网)两则的压力差，使矿浆中的水与固体颗粒分离的作业叫做过滤脱水。过滤脱水可分为真空过滤脱水和加压过滤脱代表设备如真空过滤机(又称圆盘过滤机)；后者滤布矿浆侧的矿浆液面上给以压缩空气(高于大气压力)，滤扇腔连通大气，代表设备如加压过d、压滤脱水利用机械力给矿浆施压，使矿浆通过滤布实现固液分离的作业叫压滤脱水。滤饼水分22%左右，滤液近乎清水，可以直接做循环水。适用于浮选产品等细粘煤泥的过滤脱水，也适用于浓缩后的过滤液和离心液脱水。七星选煤厂利用板框式压滤机处理浓缩机浓缩后的浮选尾煤，产出煤泥副(5)煤泥水系统选煤厂煤泥水处理是一个固、液分离和固、液回收的过程。煤泥水处理同选煤厂技术经济指标和环境保护有着密切的联系。选煤厂生产管理的好坏，煤泥水系统的管理可以直接的体现出来。在煤泥水系统中，开始时水中的煤泥量不大，随着生产时间的延长，循环水中煤泥含量逐渐增大。当回收的煤泥量和产品带走的煤泥量等于入选物料中的煤泥量(包括次生煤泥)时，这一系统达到平衡；当回收的煤泥量不足时，将使某些作业效果变坏(例如循环水水质过差会影响跳汰机流失、环境污染。我国《选煤厂洗水闭路循环等级》规定了选煤厂洗水闭路循环的三级一级：洗水不向厂区外排放，煤泥全部室内机械回收；二级