选煤的技术基础知识

一、选煤的目的和意义
• 1.1 选煤的目的：
–
–
（1）除去煤中杂质，降低灰分，提高煤炭质量，适应用户要求；
（2）把煤炭分成不同质量、规格的产品，供应用户需要的产品， 以便有效地、合理地利用煤炭，节约用煤；
–
–
（3）去除煤中矸石，减少无效运输，同时为综合利用煤矸石创 造条件；
（4）除煤中黄铁矿，减少燃煤对大气的污染，同时为回收硫提 供条件。 要求的指标主要有：粒度、灰分、水分、硫分、挥发分、发 热量等。
• 手选——人工拣矸。根据块煤与矸石在颜色、光泽及外形上的差别由 人工拣除的。 • • 选择性破碎——利用硬度差别。 用的选煤方法是：跳汰选煤、重介质选煤、浮选。
•
我国选煤厂中采用最广泛的选煤方法是跳汰选，其 次是重介质选和浮选，其他方法均用的较少。 • 选煤的主要产品是精煤，副产品中有煤、混煤、煤 泥等。选后的尾煤和矸石为废弃物，由于它含有一些可燃 物，也可以制砖、烧水泥的原料，进行综合利用。 • 选煤厂是对煤进行分选。生产不同质量规格产品的加 工厂。按精煤使用的目的不同，选煤厂可分为炼焦煤选煤 厂和动力煤选煤厂。炼焦煤选煤厂的工艺过程比较复杂， 生产的精煤灰分低、质量高，主要供给焦化厂生产焦炭。 动力煤选煤厂的工艺过程一般比较简单，生产的精煤主要 作为动力燃料，大部分动力煤选煤厂只选块煤，末煤和粉 煤不入选。
• • • •
4.1.3跳汰选煤工作原理： 一、按密度分层的位能学说 二、分层过程的动力学学说 三、跳汰过程中垂直交变水流的运动特性
• 4.1.4跳汰机的工作过程 • 被选物料给到跳汰机筛板上，形成一个密集的物科层。 这个密集的物料层称为床层，在给料的同时，从跳汰机下 部透过筛板周期地给入一个上下交变水流，物料在水流的 作用下进行分选。 • 首先，在上升水流的作用下，床层逐渐松散、悬浮， 这时床层中的矿粒按照其本身的特性（矿粒的密度、粒度 和形状）彼此作相对运动进行分层。 • 上升水流结束后，在休止期间（停止给入压缩空气） 以及下降水流期间，床层逐渐紧密，并继续进行分层。待 全部矿粒都沉降到筛面上以后，床层又恢复了紧密状态， 这时大部分矿粒彼此间已失去了相对运动的可能性，分层 作用几乎全部停止。只有那些极 细的矿粒，尚可以穿过 床层的缝隙 继续向下运动（这种细粒的运动称 作钻隙运 动），并继续分层。 • 下降水流结束后，分层暂告终止，至此完 成了一个 跳汰周期的分层过程。物料在一个跳汰周期中的分层过程 如图所示 。
硫分 • 硫分也是煤炭加工利用中不可忽视的 物质。在煤炭燃烧过程中， 它会生成二氧 化硫，成为酸雨的主要来源；在煤炭的利 用中也会给其他产物造成不利的影响，如 煤中硫60%以上转入焦炭里，焦炭中硫分增 加0.1%，高炉用焦就多消耗2%，石灰多消 耗2%，生铁产量降低2%-5%，生铁质量变差。
二、我国煤炭主要用途
• 4.2.3重介质旋流器 • 4.2.3.1构造 • 重介质旋流器与旋风除尘器、浓缩旋流器外形及 内部结构相似，如下图所示，其主体由圆筒和圆 锥两部分组成。圆筒内有隔板将圆筒分隔成两部 分，即溢流收集室和分选室，隔板中间有孔，并 装有溢流管；圆筒外有入料口和溢流口；圆锥底 部有可替换的底流口。
图 2-4-25
入料 精煤
悬 浮 液
矸石
入料
矸石
悬浮液Leabharlann 精煤悬浮液a、块煤重介原理
b、末煤重介原理
• •
• • • • • • •
4.2.2重介质选煤的基本原理 原煤是煤、夹矸煤、矸石等的混合物，其密度范围一般为 1.2-2.6g/L。 把这种不同密度的混合物放人具有中间密度的重介质中，即可分出两种不同 密度级的产品：即低于重介质密度的浮物和高于重介质密度的沉物。浮物浮 于重介质液面，沉物沉于分选槽的底部，通过机械或溢流将浮物和沉物分别 排出，这就是重介质选煤。因此，这种选煤方法是根据阿基米德原理，即颗 粒在重介质中所受的重力G0 等于颗粒的重力与同体积介质浮力之差， 即：G0=V(δ -ρ )g 式中: V-------颗粒的体积,L。δ ----颗粒的密度,kg/L。ρ ----重介质的密 度,kg/L g----重力加速度,m/s2 从上式可以看出，颗粒在重介质中所受重力G0的大小，与颗粒体积V 和颗粒 与介质间的密度差(δ -ρ )成正比，颗粒在重介质中的垂直运动方向取决于颗 粒密度与重介质的密度差值有关；这里有三种情况： （1）颗粒的密度大于重介质密度(δ >ρ )时，颗粒的重力大于重介质的浮 力，，颗粒下沉； （2）颗粒的密度等于重介质密度(δ =ρ )时，颗粒的重力与重介质的浮力相 等，颗粒可悬浮在重介质中的任意位置； （3）颗粒的密度小于重介质密度(δ <ρ )时，颗粒的重力小于重介质的浮力， 颗粒上浮。
偏心轮
连杆 跳汰室 筛板 活塞
活塞室
进水管
图1 活塞跳汰机工作原理图
入料
精 煤
气
气
气
气
气
水
水
矸石
中煤
图2 —5 —1
矿粒在跳汰时的分层过程
a-分层前颗粒混杂堆积； b-上升水流将床层托起； c-颗粒在水流中沉降分层； d-水流下降，床层密集，重矿物进入底层
• 4.1.5跳汰机的操作工艺与制度 • 影响跳汰过程的因素很多，主要有物 料性质、机械结构、操作因素三大类。对 于一定的物料和跳汰机，确定合理的操作 制度是获得良好分选效果的保证。 • 操作因素主要有以下几点：跳汰机的给料、 跳汰频率和跳汰振幅、风量和水量、风阀 周期特性、床层状态、产物的排放及分离。
型。
• 大型——处理能力 ≥ 1.20Mt/a • 中型——处理能力 ≤ 0.45<1.20Mt/a • 小型——处理能力 < 0.45Mt/a
– 按选煤厂的位置及其与煤矿的关系分为五种类型： –矿井型选煤厂——厂址位于煤矿工业场地内，只选该矿所 产毛煤或原煤的选煤厂。 –群矿型选煤厂——厂址位于某一煤矿的工业场地内，可同 时选该矿及附近煤矿所产毛（原）煤的选煤厂。 –矿区型选煤厂——在煤矿矿区范围内，厂址设在单独的工 业场地上，入选外来煤的选煤厂。 –中心选煤厂 的选煤厂。 ——厂址设在矿区范围外独立的工业场地上
四、选煤的方法
• 选煤方法种类很多，可概括分为两大类： 干法选煤和湿法选煤。选煤过程在空气中 进行的，叫做干法选煤，选煤过程在水、 重液或悬浮液中进行的，叫湿法选煤。 • 选煤方法还可以分为重力选煤、浮游选煤 和特殊选煤等。
• 重力选煤——按密度差别进行分选的方法。 • 湿法——跳汰选煤、重介质选煤、摇床选煤、流槽选煤、斜槽 选煤等；
• 图3 旋流器内液流运动
图2-4-35 φ 650mm无压给料两产品重介质旋流器结构示意图
图2-4-39 无压给料三产品重介质旋流器结构示意图
悬浮液在旋流器内密度分布
五、发展趋势
• ①加强选煤厂的科学管理，大力提高管理水平，要使选煤生产沿着高 质量、多品种、产销对路、合理供应煤炭产品和综合利用各种伴生矿 物资源的方向前进，努力提高选煤生产的经济效益，并要合理回收伴 生矿物如黄铁矿及其他稀有金属矿物等，进一步提高选煤厂的经济效 益。 • ②研究新技术、新工艺和新设备，以更新改造旧有选煤厂，装备新建 选煤厂。例如研究油团选煤工艺和技术经济效果;化学选煤工艺技术 和设备;高梯度磁选脱硫及其他深度脱硫方法;电选超低灰精煤;选择 性絮凝工艺技术和药剂、脱水干燥工艺、技术和设备等等。 • ③向设备大型化，厂型装配式集中化，选煤生产工艺过程和质量分析 自动化等方向发展。 • ④积极研制煤转化为“流质燃料”的工艺技术。 • ⑤研究和建立选煤生产过程数学模型，应用电子计算机管理选煤厂。 ⑥选煤厂环境保护的研究。例如防止环境污染和大气污染；减少和防 止噪音；实现煤泥闭路循环和生产平衡等。
–用户型选煤厂——厂址设在用户（如焦化厂等)工业场地 上的选煤厂。
– 现代化选煤厂是一个由许多作业所组成的连续机械加 工过 程。所有作业分为分选作业和辅助作业两类。
世界最大的选煤厂之一--平朔安家岭选煤厂
•
安家岭露天煤矿选煤厂位于山西省朔州市，是国家“九五”期间重 点建设项目，隶属于平朔煤炭工业公司，2001年底投产。设计处理 能力4250t/h，按4200h/a标准工作制度计算，年处理原煤17.80Mt； 按6000h/a实际工作时间计算，实际处理能力可达25.50Mt，是我国 规模最大的现代化高效选煤厂。
• 1.2 用户对煤炭加工质量要求 –
灰分
灰分对煤的加工利用极为不利。灰分越 高，热效率越低；燃烧时，熔化的灰分还 会在炉内结成炉渣，影响煤的气化和燃烧， 同时造成排渣困难；炼焦时，全部转入焦 炭降低了焦炭强度，严重影响焦炭质量。
水分
水分对煤的加工利用是有害物质。 在煤的贮存过程中，它能加速风化、破裂， 甚至自燃；在运输时，会增加运量，浪费 运力，增加运费；燃烧时，降低有效发热 量；在高寒地区的冬季，还会使煤冻结， 造成装卸困难。
• 4.2重介质选煤
• 4.2.1重介质选煤的实质和优点 • 实质：重介质选煤是在密度介于净煤和矸石（或中煤）的重介质 悬浮液中按照阿基米得原理进行分选的方法。然而这需要在一种人工 制备的具有一定特性的介质中分选，因此，除了分选设备的设计以外， 介质的制备和回收复用以及介质性质的稳定性是生产过程的关键。首 先要配制好具有要求密度的重介质，然后将准备好的入料以一定的速 率与重介质一起或分别给入分选机，按（接近介质的）密度分选出轻 产物和重产物，用在筛上喷水洗涤的方法从产品中脱除和回收带出的 介质，常用磁选机回收并送回介质循环系统复用。在介质循环系统中 配备有重介质特性测控系统。它能够以不同的方式保持循环重介质特 性的相对稳定。随着少量的介质被产品和磁选尾矿带走，制备好的新 介质根据介质测控系统的信号人工或自动添加进系统，以保持数量平 衡。 • 优点：在合适的条件下，重介质选煤能达到很高的分选精度，可以获 得高的分选效率。重介质选煤的分选精度常用可能偏差E值衡量，一 般来说它的数值越小，与其他选煤方法比较分选精度越高。