阳煤集团三矿150万吨选煤厂初步设计

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太原理工大学阳泉学院
毕业设计说明书
毕业生姓名：
专业：
学号：
指导教师：
所属系（部）：采矿工程系
二〇一三年五月
太原理工大学阳泉学院
毕业设计评阅书
题目：阳煤集团三矿150万吨选煤厂初步设计采矿工程系10级煤炭深加工与利用1班专业姓名
设计时间：2013 年3月11日~2013 年5月12日
评阅意见：
成绩：
指导教师：（签字）
职务：
201年月日
太原理工大学阳泉学院
毕业设计答辩记录卡
系专业姓名
答辩内容
记录员：（签名）成绩评定
专业答辩组组长：（签名）
201年月日
摘要
中国是一个煤炭生产大国，煤炭生产企业愈来愈重视选煤厂的建设，通过煤炭的洗选加工以提高煤炭产品的质量，在选煤厂的建设中选煤厂的设计工作是各项工作的重要环节。

本设计以阳煤三矿选煤厂原始资料为基础通过对原始资料的分析设计出合理的工艺流程，因此本设计采用主再选跳汰——浮选联合双系统流程
最终分选出精煤、中煤、末煤、矸石和浮选精煤四种产品。

本工艺流程简单适用易于生产管理一次性建设投资少。

工艺流程确定后进行工艺流程的计算得出合适的工艺指标然后通过计算选择合适的设备对车间进行恰当的布置。

最后对工业场地进行了总规划使各个生产环节间及生产环节与辅助设施间构成了一个有机的整体。

此外本设计还对电气给排水采暖通风等方面进行了阐述。

关键词：跳汰选煤浮选可选性
ABSTRACT
China is a large coal production country .The coal enterprises in china pay attention to develop the coal preparation industry more and more in order to improve coal product quality . So , the advanced design plays an important role .
The design based on the raw data analysis in Yang third coal mine preparation plant source book,design a rational process, Yang third coal mine coal is extremely difficult reparation, so the design referred a three-product flotation process,after the mud is taken,0.5-50mm into the three-product cyclone separation, the products is coal and gangue. Less than 0.5mm particle and magnetic separation tailings into the flotation of separation. the application process is simple, easy to production management.
By calculating and selecting suitable equipment, and workshops on the proper layout. Finally, the industrial site where the overall planning, Various segments of production and production processes and auxiliary facilities between constitutes an organic whole. In addition, the design is also electrical, drainage, heating ventilation and other areas discussed.
Keywords:coal jigging flotation An optional
目录
摘要 ................................................ 错误!未定义书签。

ABSTRACT ............................................... 错误!未定义书签。

前言 ................................................. 错误!未定义书签。

第一章设计概要 ........................................ 错误!未定义书签。

第一节项目背景.................................... 错误!未定义书签。

第二节设计任务、目的、要求。

...................... 错误!未定义书签。

一、设计任务 .................................... 错误!未定义书签。

二、设计目的 ................................... 错误!未定义书签。

三、设计要求 ................................... 错误!未定义书签。

第三节可行性研究概要.............................. 错误!未定义书签。

一、原煤资料分析 ............................... 错误!未定义书签。

二、选煤产品组成 ................................ 错误!未定义书签。

三、选煤厂设计生产能力 ......................... 错误!未定义书签。

四、选煤方案的拟定 ............................. 错误!未定义书签。

五、工艺流程 ................................... 错误!未定义书签。

六、设备选择 ................................... 错误!未定义书签。

第二章设计厂区基本资料 ................................ 错误!未定义书签。

第一节矿区交通地理................................. 错误!未定义书签。

一、井田位置范围 ................................ 错误!未定义书签。

二、井田范围于四邻关系 .......................... 错误!未定义书签。

三、交通条件 .................................... 错误!未定义书签。

第二节自然地理..................................... 错误!未定义书签。

一、河流水系 ................................... 错误!未定义书签。

二、气象 ........................................ 错误!未定义书签。

三、地震 ........................................ 错误!未定义书签。

四、排水能力设施现状 ............................ 错误!未定义书签。

第三节厂型、厂址及工作制度......................... 错误!未定义书签。

一、选煤厂类型 .................................. 错误!未定义书签。

二、厂址选择 .................................... 错误!未定义书签。

三、选煤厂工作制度 .............................. 错误!未定义书签。

四、选煤厂生产能力 .............................. 错误!未定义书签。

五、服务年限 .................................... 错误!未定义书签。

第三章原煤资料分析 . (6)
第一节煤的物理性质 (6)
一、煤的密度 .................................... 错误!未定义书签。

二、煤的粒度 .................................... 错误!未定义书签。

三、煤的碎选性 .................................. 错误!未定义书签。

第二节煤的化学性质 (7)
第三节煤质分析 (7)
第四节煤的可选性及曲线 (8)
一、煤的可选性 .................................. 错误!未定义书签。

二、测定原煤可选性常用的方法 .................... 错误!未定义书签。

第五节原煤筛分、浮沉资料析......................... 错误!未定义书签。

第六节可选性曲线的绘制 (11)
第四章选煤工艺流程 (13)
第一节工艺概述 (13)
一、工艺选择原则 ................................ 错误!未定义书签。

二、常见洗选工艺比较 ............................ 错误!未定义书签。

三、常见组合工艺流程 ............................ 错误!未定义书签。

第二节工艺流程的制定 (20)
一、工艺流程制定要求 ........................... 错误!未定义书签。

二、推荐入洗工艺 ................................ 错误!未定义书签。

第三节主选部分 (22)
第四节流程特点 (22)
第五节工艺流程图 (23)
第六节对各作业系统的评述 (24)
第七节原煤煤数质量的计算 (25)
第八节工艺流程数据的综合 (25)
第五章设备选型 (26)
第一节主要工艺设备选型原则 (26)
第二节选煤厂各环节不均衡系数： (26)
第三节设备的选型与计算............................. 错误!未定义书签。

第六章工艺布置 (31)
第一节地面工艺总布置 (31)
第二节主厂房工艺布置 (32)
第三节场地运输 (32)
第四节工艺设计的评述 33结语 (35)
致谢 (36)
参考文献 (37)
前言
随着我国的国民经济高速发展，能源消耗迅速增长，发电，冶金和其行业用煤量大幅度增加。

原计划到“十五”末期原煤产量达到13.2亿吨。

煤炭产量和消耗量的迅速增长造成巨大的环境和能源资源的压力。

为提高煤炭的利用效率和减少对环境的污染，我国正在推行“洁净煤技术计划”，选煤是洁净煤技术的基础，它从根本上改善煤炭产品的质量，提高煤炭的利用效率和减轻对大气和环境的污染，同时还可以明显提高煤矿企业的经济效益。

因此加快选煤行业的发展是当前煤炭工业重要任务之一。

选煤生产实践表明，在合适的条件下，重介质选煤的分选精度比其他选煤方法高，可以获得高质量的精煤和较高的数量效率，因此它更适用于，难选和极难选煤。

而跳汰选煤法工艺流程简单、生产能力强、维护管理方便、生产成本低、分选极易选和易选性煤可以获得较高的数量效率。

在处理一般可选性煤时，也能达到较好的工艺指标，因此，在选煤厂设计中普遍采用。

第一章设计概要
第一节设计背景
近年来，市场对煤质要求越来越高，精煤的形势看好，该阳煤三矿的生产规模扩大，原选煤厂生产能力已不能满足生产需要，直接购买精煤不利于企业在市场的竞争和经济效益的高，因此需要新建一座年处理量为150万吨的选煤煤厂，建设选煤厂，可以提高煤质，增强企业的竞争能力，提高企业的经济效益这已是势在必行。

第二节设计任务、目的、要求。

一、设计任务
本设计是依据阳泉煤业集团三矿矿井开采的原煤综合资料，设计一座年入洗能力为150万吨的矿井型选煤厂。

按照一般矿井型选煤厂的工作制度要求，定为每年工作330天，每天工作16小时，每天两班生产，一班检修。

二、设计目的
毕业设计是煤炭深加工与利用专业综合性的实践环节。

通过本设计应该全面掌煤炭深加工与利用专业的理论知识、实际要求、提高绘图能力、设计能力增强运用专业知识分析、解决生产实际问题的能力。

通过本设计，掌握本专业有关设计方面的要领和步骤，将在校所学专业知识和技能进行一次系统的总结和综合运用，进一步增强理论联系实际、调查研究、独立思考、分析和解决问题的能力，通过完成各种工程图表的设计掌握本专业工程设计方面的技术知识如标准、规范、规程等。

三、设计要求
设计应包含的文件为:毕业设计设计说明书
选煤厂工艺流程图
选煤厂设备流程图
选煤厂厂区平面布置图
第三节可行性研究概要
一、原煤资料分析
选煤厂主要煤源为阳煤集团三矿原煤，资源可靠，稳定。

本区煤种的划分根据1986年国家标准局颁发的《GB5751—86中国煤炭分类标准》，全区以中、高等变质程度的烟煤为主，为国家环保型奇缺煤种，可选性为易选煤。

二、选煤产品组成
推荐的产品结构为精煤、中煤、末煤、矸石。

三、选煤厂设计生产能力
选煤厂设计规模与原煤生产能力相配套，为年处理原煤150万吨。

四、选煤方案的拟定
为了确定适合本厂入洗原煤的合理洗选加工，本次设计分别对不同的选煤方法进行比较，为了保证生产出高质量的精煤，使精煤的产量达到最大的回收率，满足产品结构多元化的要求，确定本次设计推荐的选煤方法为主再选跳汰——浮选联合双系统流程。

五、工艺流程
工艺流程共包括破碎筛分、主再跳汰选、煤泥浓缩、煤泥水处理。

该工艺流程系统简单灵活适应性强，效率高。

产品满足设计的要求，洗水闭路循环。

六、设备选择
设备选型全采用国内设备。

全厂集控和自动化程度高，介质密度控制手段先进，调节快捷，精确度高。

第二章设计厂区基本资料
第一节矿区交通地理
一、井田位置范围
三矿位于山西省阳泉市西部的矿区，距阳泉市中心7.5km，覆盖阳泉市郊区平坦镇的14个自然村，地理坐标：东经110°23＇54＂-110°30＇43＂,北纬37°52＇12＂-37°55＇43＂。

二、井田范围于四邻关系
北部与阳煤一矿相邻，南部与阳煤二矿隔河相望，西部与山西新井煤业有限责任公司相邻，东部与阳煤四矿相邻，
三、交通条件
铁路：往西有石太线沿桃河南岸横穿整个矿区直达太原，与南北同浦线接轨，往东至石家庄与京汉、石德线接轨，矿区内有专用铁路线，经简子沟编组站与石太线接轨。

公路：井田南部有307国道和太旧高速公路，东至石家庄，西至太原，矿区四周均有公路直通各个乡镇，形成网状交通运输系统，交通条件极其便利。

第二节自然地理
一、河流水系
井田属海河流域滹沱河水系，桃河是区内最大的河流，由西往东流经本区南部，河流流量均受季节影响。

二、气象
本区属大陆性半干旱气候。

风向冬春多为西北风，夏多东南风，秋季多西风，年平均风速4-17m／s, 最大风速24m／s。

三、地震
根据中国地震区划图(GB18306 -2001),本区抗震设防烈度为Ⅶ度区，设计基本地震动峰值加速度为0.15g.
四、排水能力设施现状
三矿现各井口设施检修完好，运转正常，排水管路、水沟、水渠保持通畅。

第三节厂型、厂址及工作制度
一、选煤厂类型
阳煤集团三矿选煤厂为矿井型选煤厂，入选该三矿井生产的全部原煤，选煤厂处理能力与矿井规模相一致，设计处理能力为150万t/a。

二、厂址选择
阳煤集团三矿选煤厂与原煤生产矿井在同一工业场地内。

三、选煤厂工作制度
按《煤炭洗选工程设计规范》GB50359-2005的规定，本选煤厂的工作制度为年工作330d，每天工作16h。

二班生产，一班检修。

四、选煤厂生产能力
年生产能力：150万t/a。

小时生产能力：Qi=1.50Mt/(330×16)=284.09t/h。

五、服务年限
选煤厂服务年限与矿井设计服务年限一致。

第三章原煤资料分析
第一节煤的物理性质
煤的物理性质是衡量煤炭工艺特性的重要方面。

包括煤的粒度、密度、破碎性、煤和矸石的泥化程度、安息角、摩擦角等。

一、煤的密度
煤的真密度以δ表示。

在设计计算中用于换算煤的体积和重量，如计算矿浆的容积、确定浮选机台数等。

煤的堆积度（散密度）是指单位体积内煤的质量，以γ表示。

在设计选煤厂时，计算输送设备的输送量、煤仓和储煤场容量等，都必须测定不同产品和不同粒度级别的γ值，如表3-1:
表3-1
煤的视密度（假密度）测定视密度对于多孔隙的煤炭是很必要的。

当原煤中有天然焦存在时，其真密度较大而视密度较小，这样在分选过程中容易混杂到精煤产品中去。

二、煤的粒度
煤炭在开采、运输、装卸以及选煤加工过程中，其粒度组成是在不断发生变化的，其变化程度是随着原煤性质的不同而不同。

三、煤的碎选性
根据原煤和矸石的脆性差别，通过随选机械（选择性破碎机）将大块原煤破碎，使煤与矸石分离，代替手选与破碎作业。

第二节煤的化学性质
按中国煤炭分类标准划分，以精煤挥发分和粘结指数为主要分类指标，角层厚度，奥亚膨胀度为辅助指标进行划分，区内可采煤层煤种牌号变化复杂，气煤（QM）、气肥煤（QF）、肥煤（FM）、1/3焦煤（1/3JM）、焦煤（JM）、瘦煤（SM）、贫煤（PM）、贫瘦煤（PS）、无烟煤（WY）、天然焦（TR）共10个煤种均有揭露点，同一煤层最多有6~7个煤种。

总体上1、4、7层煤以1/3焦煤为主，第5层煤以肥煤为主，第10、11层煤以1/3焦煤、焦煤为主，第13层煤以焦煤、贫煤为主，第13-1层煤以贫瘦煤、贫煤为主。

以中高等变质程度的烟煤为主。

煤的化学性质，在煤炭工业生产中一般为工业分析。

将煤的水分、灰分、挥发分、固定碳以及发热量、含磷量等进行测定。

通过这些分析数据可获得煤的工业分类和煤的使用价值。

煤中的灰分、硫分被看作是煤的有害杂质，而煤的发热量说明了质量和经济价值的高低。

因此，灰分和硫分是评价煤质的基本指标，为了应用方便起见，把原煤按灰分和硫分划分为三个等级。

第三节煤质分析
（1）灰分：十二号煤灰分较高，属高灰煤。

三号煤，十五号煤灰分一般较低，属低灰或者中等灰分煤。

见表3-2：
表3-2
（3）发热量：各煤层发热量均在8000到8500大卡之间
（4）粘结性和结焦性
本区可采煤层全为变质程度高的无烟煤，焦煤均具有较强的粘结性和良好的结焦性，为较好的炼焦用煤和炼焦配煤。

本区含矸量等级表3-3：
表3-3
第四节煤的可选性及曲线
一、煤的可选性
煤的可选性是一个概略的定性概念，它表示按要求的质量指标从原煤中分选出精煤产品的难易程度，对于一个已建好的选煤厂，工艺流程基本上确定，在产品质量要求的情况下，影响原煤可选性的因素只要是原煤本身属性了。

目前评价煤的可选性的方法大都从密度特性和粒度特性对可选性的影响来研究，然而，影响煤的可选性的因素很多，只考虑密度特性对可选性的影响显然是不充分的，客观的说，密度及密度组成是影响原煤可选性的一个重要因素，但密度组成仍然和煤炭本身组成包括煤岩组成有关。

实质上，煤之所以可选，就是由于赋存于煤中的矿粒能通过自然和人工破碎的手段达到解离，然后根据煤和矿物质各种性质上的差异在选煤设备中进行分离的，而矿物在煤中的赋存形态正是煤岩学研究的一项重要的内容，所以从煤岩学角度来研究煤的可选性是其发展方向。

从煤的成因角度研究煤的可选性，则影响煤的可选性的主要因素如下：（1）矿物质在煤中的分布：因为矿物质在煤中含量不同，造成煤的密度组成
不同，嵌布特征不同造成煤炭与矿物质解离的难易程度不同。

（2）煤层结构的影响：煤层结构不同，即煤层中所含的夹矸层的层数不同，一般，不含夹矸层的煤，在开采过程中，混入煤中的矸石量就少，而含夹矸层多的煤层，在开采时，混入煤中的矸石量就多，所以直接影响煤的可选性。

（3）煤岩组分类型的影响：煤岩组分对煤的可选性的影响是显然存在的，不同的煤岩组分其在密度、机械强度等方面是不同的。

一般惰质组含量高的煤，由于惰质组密度较大细胞腔中常充填粘土矿物和石英等，故含有惰质组较高的煤是比较难选的。

（4）煤系成因的影响：煤系成因是影响煤的还原类型的主要因素，而煤的还原类型不同，其可选性也不同，一般较强还原类型的煤好选，较弱还原类型的煤难选。

通过对密度组成的分析，了解原煤中各密度级的含量和质量情况。

如低密度级、中间密度级和高密度级含量和灰分，以及生产低灰分精煤的可能性，此外，也知道原煤分选的难易程度（及可选性），从而可以圈定选煤方法和进一步制定合理的选煤工艺流程。

二、测定原煤可选性常用的方法
（1）中煤含量法：它是沿用多年的评定方法。

在分选过程中，产品之间很难避免互相混杂，但原煤中，但中间密度级物料含量愈多，混杂的愈严重，也即分选的困难度愈大，故以中煤含量的多少来评定原煤的可选性，是有科学根据的。

按照我国情况，对于炼焦煤密度1.4~1.8为中煤范围，并以此范围内的重量百分数作为评定指标；对于动力用煤，密度1.5~1.8为中煤范围；无烟煤1.8~2.0为中煤范围，评定标准如表3-4：
表3-4
这种方法简单方便，但精确度较低，适用于对原煤的可选性，作粗略对比。

（2）±0.1邻近比重物含量法：它是把分选密度±0.1范围内物料作为中煤，以其含量大小来评定原煤的可选性难易程度，根据重力分选过程的规律，愈接近分选密度的物料混杂程度愈严重，远离分选密度的物料混杂可能愈小。

因此，用这种方法评定原煤的可选性，因考虑了分选过程的分选制度，更加接近实际地反映了煤的可选性难易程度，而中煤含量法没有考虑到实际所用的分选密度，也没有考虑产品质量的要求，因此，用于实际生产时，有时并不能反映实际分选的难易。

应该指出，可选性指标是个可比的数值。

在一定程度上说明一定的问题，因此，其数值不是一个绝对的指标。

国外和我国采用的±0.1邻近密度物含量法规定的数值，见表3-5：
表3-5
验公式表示法等，不如前述两种方法明确、简单、易选。

在煤的岩相分析中，煤岩显微组分和矿物质的嵌布情况，为判断煤的可选性，提供必要的基础数据。

对于＞6mm或＞13mm粒度级中间密度物的破碎和解离分析，是根据破碎前后的浮沉试验资料来确定。

第五节原煤筛分、浮沉资料析
表3-6 50-0.5mm浮沉试验结果综合表
第六节可选性曲线的绘制
可选性曲线计算结果
表3-7
可选性曲线图
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
密度kg/l
2.2 2.1 2.0 1.9 1.
8 1.7 1.6 1.5
1.4 1.3 1.2
浮物累计产率%
沉
物
累
计
产
率
%灰分%
第四章选煤工艺流程
第一节工艺概述
一、工艺选择原则
工艺选择注重以下几点：
（1）工艺系统简单、先进，各工艺环节合理、可靠，以确保正常有效生产时间；
（2）煤泥水系统尽可能完善、灵活，保证洗水闭路循环；
（3）分选参数易于调节，以方便分选不同煤质和产品不同灰分要求时的生产管理；
（4）减少能耗、介耗、药耗等硬指标，使运营费用、单位生产成本尽量低。

二、常见洗选工艺比较
选煤方法的选择是选煤工艺的流程设计中的重要环节。

相关因素是多方面的，如：原煤粒度组成特性(含粒度组成)、密度特性(含可选性)；硫分构成及其赋存嵌布特性；产品结构(含市场需求)；分选效率；分选加工费用；相关的基建投资费用；综合经济效益等。

因此，选煤方法的确定必须作全面的技术经济多方案比较，择优选用。

现代化选煤厂最主要的特点是效率高，这体现在能够适合人选原煤煤质特性的合理的选煤工艺，能够实现用户所要求的产品结构。

新的国家标准<煤炭洗选工程设计规范)C．B50359----2005规定：选煤方法应根据原煤性质(如粒度组成、密度组成、可选性、可浮性、硫分构成及赋存特性、矸石岩性)、产品要求、分选效率、销售收入、生产成本、基建投资等相关因素，经过技术经济综合比较后确定。

（1）重介选煤法
重介质选煤法是重力选煤方法中重要的方法之一适宜分选难选和极难选煤，它的分选粒级宽。

目前，在重力场中分选时，块煤重介质分选粒度上限一般为300 mm，最大可达1 000 mill，下限为3—6 mm。

如果在离心力场中(如重介质旋流器内)分选，分选粒度下限为0．15—0．2 mm，甚至更小些。

给料的粒度上限，主要由重介质旋流器的人料管直径决定，目前末煤用重介质旋流器分选粒度上限为13—25
mm，大直径无压给料重介质旋流器的人料粒度上限可达50一80 mm。

重介质分选可实现稳定的低密度分选，分选精度高，能够生产出高质量的精煤并得到较好的分选指标。

重介质分选易于实现自动控制，人为操作因素小，块煤分选机分选效率可达95％，重介质旋流器约达90％左右。

块煤重介质分选机无论是作为选矸还是作为主要分选设备，在我国都得到很大的发展。

但是块煤重介质分选机在排矸分选密度大于1．80 g／cm3时，重介质悬浮液难以配制，这时可以考虑采用单段跳汰机。

重介质旋流器随着技术发展，入选粒度上限已扩大到38．80 mm。

已在更多的选煤厂设计中得到应用。

当要求出块煤产品时，采用有压人料重介旋流器不利于保护块煤产品，但有效分选下限较低。

三产品无压入料重介质旋流器是近年来发展起来的一项新技术，它的特点是能以单一低密度重介质悬浮液系统一次分选出质量合格的精煤、中煤和矸石产品，相对有压人料重介质旋流器能够减少矸石泥化，省略了一套高密度重介质悬浮液的制备、循环、回收系统，简化了流程，降低了成本。

三产品无压人料重介质旋流器分选技术已在国内众多炼焦煤选煤厂得到应用。

重介质选煤流程较为复杂，设备、管道、阀门容易磨损，维修养护工作量较大。

在操作、调节方面的要求更严格，保证设备正常运行对生产控制自动化要求更高。

随着新的耐磨材料的使用，设备、管道等磨损严重的问题逐渐得到一定程度的解决，而介质耗量较大仍是困扰我国重介质选煤的一个主要问题。

当原煤中矸石易于泥化，细泥含量很大的时候，工作悬浮液的密度、粘度等特性参数会发生很大变化，导致分选效果变坏，也会给脱介和介质系统带来许多问题，此时，选择重介质选，特别是有压入料重介质旋流器时，应当十分谨慎。

目前采用重介质选煤法的主要是炼焦煤选煤厂，对于动力煤选煤厂是否采用应当进行全面技术经济比较。

（2）跳汰选煤法
跳汰选煤法工艺流程简单、生产能力强、维护管理方便、生产成本低、分选极易选和易选性煤可以获得较高的数量效率。

在处理一般可选性煤时，也能达到较好的工艺指标，因此，在选煤厂设计中普遍采用。

跳汰选煤法的适应性强。

分选粒级宽，分选上限可达50—100姗，下限为0．3—0．5 mill。

既可以分级入选，也可以不分级人选。

跳汰选煤法的分选效率受给料性质影响较大，在细粒物料多、可选性差的条件下，分选效率会显著下降。

跳汰机对于易选煤的分选精度与重介质选相当，但是，在要求出低灰精煤产品时，如果分选密度低于1．40 g／cm，时，可能由于可选性变难，造成跳汰机难以操作，无法保证正常分选效果。

跳汰机排矸不受分选密度高的限制，。