【文章內(nèi)容簡介】 第五章 工程設(shè)計(jì) 煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計(jì)研究院 15 第五章 工程設(shè)計(jì) 第一節(jié) 選煤工藝 一、選煤方法及工藝流程 根據(jù) 業(yè)主 要求，選煤廠建成后，將主要生產(chǎn) 灰分 %的精煤。通過對入選原煤的可選性分析，當(dāng) 生產(chǎn)灰分 %的精煤 時(shí)，入選原煤的可選性為難選 ， 應(yīng)該采用 重介質(zhì)旋流器選煤方法。 我們對 四 種不同的重介質(zhì)旋流器選煤方法分別進(jìn)行了對比分析 ： 選前脫泥與不脫泥的選擇 我們主張選前不脫泥，因?yàn)槊撃嗟娜秉c(diǎn)已非常明顯： ?國際上 ，只能采用 、最好是 進(jìn)行脫泥。而對難選煤來講，脫下來的粗煤泥至今無法有效分選，像 TBS、螺旋溜槽等，已被實(shí)踐證明其效果尚不如跳汰機(jī)。如徐州礦務(wù)局大屯張雙樓礦采用脫泥重介 TBS浮選工藝，精煤灰分只能降到 %，而大屯孔莊選煤廠采用跳汰 浮選工藝時(shí)精煤灰分尚可達(dá)到 %。 ?選前脫泥增加工藝環(huán)節(jié)，工藝布置復(fù)雜 。 ?不能發(fā)揮重介質(zhì)旋流器選煤下限低的優(yōu)勢 。 ?脫下來的煤泥未得到預(yù)分選，增加浮選作業(yè)處理量和難度，增加基建投資和費(fèi)用，增加精煤損失。例如，淮南望峰崗選煤廠原生煤泥 ()中各粒級的灰分相差不大，浮選精煤灰分一直降不下來，被認(rèn)為是極難浮煤。但在采用不脫泥三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選工藝后，浮選的效果得到了很大改善：浮選入料灰分由 22%降到 19%，浮精灰分由 13%降到 11%。 無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器不脫泥入選配合煤泥重介選工藝恰好 簡單有效的解決了粗煤泥分選問題。它是利用旋流器兼有的分級濃縮作用原理，在精煤溢流懸浮液中的煤泥隨其自然分離的細(xì)介質(zhì)一起送至煤泥重介旋流器穆棱市中策萬通選煤有限公司 選煤廠可行性研究報(bào)告 第五章 工程設(shè)計(jì) 煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計(jì)研究院 16 中得到有效分選。這種模式巧妙地解決了選前脫泥無法采用煤泥重介質(zhì)旋流器分選的難題。 ?為了滿足懸浮液流變特性和穩(wěn)定性雙重要求，在《選煤設(shè)計(jì)手冊》中規(guī)定了重介質(zhì)懸浮液的固體體積濃度一般應(yīng)在 1535%之間，以此為依據(jù)可以算出不同密度的懸浮液中煤泥含量的最大允許值，如表 511所示： 無壓給料三產(chǎn)品旋流器通常都是一種低密度懸浮液系統(tǒng)下選出三種合格產(chǎn)品的，既使用在動力煤排矸系統(tǒng)時(shí) ，其工作介質(zhì)密度也在 ，懸浮液中固相煤泥含量大，所以沒有必要脫泥入選。 表 511 懸浮液中固相的煤泥含量最大允許值 懸浮液密度 /(kg L1) 煤泥含量 /% 60 50 40 30 20 10 5 重介質(zhì)旋流器有壓給料和無壓給料方式的選擇 ?無壓 給 料比有壓 給 料分選精度相當(dāng)或更高，見表 512。 這是因?yàn)闊o壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的一段采用了圓筒型，圓筒型內(nèi)重懸浮液的速度場和密度場比常用的圓筒 — 圓錐型 (DSM 型 )更均 勻 (見圖 1)；無壓給料重介質(zhì)旋流器的入選原煤給入粘度最低的旋流器內(nèi)旋流，輕產(chǎn)物很難進(jìn)入外旋流，因而精煤損失小，數(shù)量效率高；而 有壓 給 料 重介質(zhì)旋流器的入選原煤給入粘度最高的旋流器外旋流，輕產(chǎn)物 (特別是細(xì)粒度 )很難進(jìn)入內(nèi)旋流，因而精煤損失大，數(shù)量效率低。 ?無壓給料無需泵送，有利于減少矸石泥化和次生煤泥量，而有壓給料則恰恰相反。 ?無壓給料相對入料上限較高，因?yàn)樗皇鼙盟土鞯老拗啤? ?無壓給料工藝環(huán)節(jié)簡單，有利于合理布局。 ? 無壓給料旋流器的工作介質(zhì) —— 重懸浮液密度容易測準(zhǔn)，不受原料煤穆棱市中策萬通選煤有限公司 選煤廠可行性研究報(bào)告 第五章 工程設(shè)計(jì) 煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計(jì)研究院 17 性質(zhì)變化的干擾，利于自動測控 。 ?無壓給料重介旋流器與有壓給料相比，存在的弱點(diǎn)是：①由于多了一個(gè)口，參數(shù)復(fù)雜，旋流器本身及配套工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)難度大；② 入選原煤給入旋流器內(nèi)螺旋，若設(shè)計(jì)不當(dāng)，矸石易污染精煤。 貴州月亮田選煤廠先用有壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器選煤工藝后又改用無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器選煤工藝的經(jīng)驗(yàn)很有說服力。他們不僅沒有感到“大分流、大補(bǔ)水”，密度控制“困難”問題，而且做到了分選精度提高，精煤產(chǎn)率增加了 %，矸石灰分由 %增至 %。由于系統(tǒng)簡化，節(jié)省了廠房體積，結(jié)果在原設(shè)計(jì) 45 萬 t/年能力的主廠房內(nèi)基 本完成了 90 萬 t/年能力的再改造工程。 表 512 有壓與無壓入料重介質(zhì)旋流器分選效果表 廠名 南桐 老屋基 臨渙 西曲 火鋪 入料方式 有壓兩產(chǎn)品 無壓三產(chǎn)品 無壓三產(chǎn)品 無壓三產(chǎn)品 無壓三產(chǎn)品 旋流器規(guī)格 φ 600(一段 ) φ 550(二段 ) φ 1400/1000 φ 1200/850 φ 1000/700 φ 1300/920 入料粒度 /mm 30～ 0 80～ 0 50～ 0 50～ 0 50～ 0 一段 δ p1 ～ ～ Epm1 ～ ～ 二段 δ p2 ～ ～ Epm2 ～ 數(shù)量效率 η e/% (平均 ) 注：表中后 4 個(gè)選煤廠均采用選前不脫泥入選。 穆棱市中策萬通選煤有限公司 選煤廠可行性研究報(bào)告 第五章 工程設(shè)計(jì) 煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計(jì)研究院 18 130012501350140014501500160017001800190020xx12501300135013751400142514501500 (a) (b) a—— 有壓入料圓錐形旋流器，懸浮液入料密度 =； b—— 無壓入料圓筒形旋流器，懸浮液入料密度 =圖 1 兩種旋流器中懸浮液密度場密度分布示意圖 大直徑旋流器或小直徑旋流器組的選擇 我們主張采用單臺大直徑旋流器而不主張采用兩臺或兩臺以上的小直徑旋流器組。采用大直徑重介質(zhì)旋流器的理由如下： ?可減少設(shè)備臺數(shù)、減少占地面積和廠房體積、簡化工藝布置、實(shí)現(xiàn)工藝環(huán)節(jié)單機(jī)化、便于自動化控制。 ?可提高入料上限、減少堵塞事故、有利于長期穩(wěn)定正常生產(chǎn)。 ?分選精度不受旋流器大小影響。已進(jìn)行技 術(shù)測試的 1400/1000A型無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，其可能偏差 E1值達(dá)到 ～ 、 E2=～，已 成功用于老屋基等多座選煤廠。 ?分選下限與旋流器大小無關(guān)。因?yàn)榱６认嗤拿毫Ｔ诓煌睆叫髌鲀?nèi)只要離心強(qiáng)度相同，分選效果即相同，只要壓力隨直徑適當(dāng)增長即可，百余座選煤廠的生產(chǎn)實(shí)踐均有驗(yàn)證。 ?可避免小直徑旋流器組并聯(lián)使用中產(chǎn)生的壓力、流量和粒度分配不勻穆棱市中策萬通選煤有限公司 選煤廠可行性研究報(bào)告 第五章 工程設(shè)計(jì) 煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計(jì)研究院 19 以及各臺旋流器磨損程度不同而帶來的整體分選效果降低的問題。澳大利亞用一臺φ 1000mm大直徑兩產(chǎn)品有壓給料重介質(zhì)旋流器 代替兩臺φ 710mm小直徑旋流器試驗(yàn)結(jié)果表明，可能偏差 E值前者優(yōu)于后者，其精煤產(chǎn)率比后者高出1個(gè)百分點(diǎn)左右。在我國淮北臨渙選煤廠、西山東曲選 煤廠也均有驗(yàn)證。 兩產(chǎn)品和三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的選擇 ?要求生產(chǎn)三種產(chǎn)品時(shí)的選擇 當(dāng)分選煉焦煤時(shí)，因精煤灰分要求較低，大多數(shù)情況下必須分選出精煤、中煤和矸石，才能保證精煤和矸石的灰分同時(shí)滿足要求，采用無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器明顯地優(yōu)于采用兩段兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器。 ① 用一種低密度懸浮液系統(tǒng)一次生產(chǎn)出合格精煤、中煤和矸石，生產(chǎn)流程和工藝布置大大簡化、設(shè) 備和管路減少、改變磨損程度和電耗降低，因而投資、加工成本低。 ② 采用改變二段底流口粗調(diào)和二段溢流管插入深度微調(diào)相結(jié)合的方法可有效地調(diào)節(jié)二段分選密度，完全能夠滿足排棄純矸石的要求。 ③ 有的人試圖將兩個(gè)兩產(chǎn)品旋流器中的第二個(gè)采用定壓漏斗入料方式，這樣雖然減少了一套泵和管路的磨損，但是高低密度懸浮液系統(tǒng)并存的實(shí)質(zhì)并無改變，反而帶來了增加廠房高度和體積的弊端。 ④ 有人擔(dān)心，原煤中中煤與矸石含量超過 1/2 時(shí)，三產(chǎn)品旋流器的處理能力將大大降低，這種擔(dān)心是片面的。因?yàn)轫肥芏却蟆Ⅲw積小，且旋 流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)可變。多年生產(chǎn)實(shí)踐證明：原煤中矸石含量 55%時(shí)，對處理量無明顯影響。 ? 要求生產(chǎn)兩種產(chǎn)品時(shí)的選擇 一般來講，動力煤的分選只需將矸石排除掉即能滿足市場對商品煤的質(zhì)量要求，如果排矸的分選密度不是太高 ()，這時(shí)采用兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選較合適。例如澳大利亞在我國所建的模塊式選煤廠，循環(huán)懸浮液穆棱市中策萬通選煤有限公司 選煤廠可行性研究報(bào)告 第五章 工程設(shè)計(jì) 煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計(jì)研究院 20 密度一般約 。這種情況僅僅適合輕產(chǎn)物含量高且內(nèi)在灰分低、中間密度含量少、煤泥量少的大同侏羅紀(jì)原煤。如果分選密度高于 ，則建議采用無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，因?yàn)?： ① 分選密度高時(shí)，固體容積濃度大，懸浮液粘度高，對細(xì)粒物料分選精度影響大，從而分選精度降低，可能偏差值大，經(jīng)驗(yàn)公式表示如下： E = δ p ???????? (1) 式中： E—— 分選可能偏差， kg/L； δ p—— 分選密度， kg/L。 ② 為了保證高密度懸浮液非磁性物含量不超限，選前要脫泥，使工藝流程和工藝布置復(fù)雜化。 ③ 循環(huán)介質(zhì)密度過高，難以維持，對設(shè)備、管道磨損大，介質(zhì)泵電耗增大，脫介困難、介耗高，生產(chǎn)成本增大。 ④ 采用無壓給料三 產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器則可以實(shí)現(xiàn)用低密度循環(huán)介質(zhì)完成高密度排矸任務(wù)，避免了上述 3條弊端。 ⑤ 采用無壓給料三產(chǎn)品旋流器適應(yīng)市場對產(chǎn)品需求的能力強(qiáng)，兩產(chǎn)品旋流器則很難做到。前者可通過對兩段旋流器的合理搭配，大大增加調(diào)節(jié)產(chǎn)品灰分幅度，滿足市場多元化的需求，并能排棄純矸石，減少煤炭資源的損失。 結(jié)語 通過上述 4 個(gè)方面的比較，不難得出如下結(jié)論： 除在個(gè)別情況 (大同侏羅紀(jì)原煤 )下可以使用兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器外，采用無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器不脫泥不分級選煤技術(shù)是最佳選擇，它具有四大技術(shù)優(yōu)勢： 精： 分選精度 高； 簡： 結(jié)構(gòu)簡單、無運(yùn)動部件、易制造；工藝簡化；目前已有大小 12種規(guī)格的 無壓給料 三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，在原煤處理能力≤ 650t/h的選煤廠實(shí)現(xiàn)穆棱市中策萬通選煤有限公司 選煤廠可行性研究報(bào)告 第五章 工程設(shè)計(jì) 煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計(jì)研究院 21 主 選設(shè)備選用一臺重介旋流器的理想； 牢： 使用壽命相對最長； 廣： 適用范圍廣。不僅適用于煉焦煤，而且適用于動力煤分選，對市場需求變化的適應(yīng)能力很強(qiáng)。 從而可以達(dá)到四大效果： 多： 精煤產(chǎn)率高，產(chǎn)量多； 快： 建設(shè)速度快，技術(shù)推廣速度快； 好： 經(jīng)濟(jì)效益好； 省： 投資、加工費(fèi)用省。 根據(jù)以上的分析比較， 根據(jù)選煤廠設(shè)計(jì)規(guī)范、原煤的變化趨勢和目前選煤技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，以及充分利用寶貴 的煤炭資源，保證技術(shù)的先進(jìn)性、前瞻性，系統(tǒng)的可靠性， 選煤廠 應(yīng)采用不脫泥、不分級重介質(zhì)選煤工藝，主選設(shè)備應(yīng)采用單臺大直徑無壓給料三產(chǎn)品重 介旋流器 。 原則流程圖見圖 51。 穆棱市中策萬通選煤有限公司 選煤廠可行性研究報(bào)告 第五章 工程設(shè)計(jì) 煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計(jì)研究院 22 圖 51 原則流程圖 穆棱市中策萬通選煤有限公司 選煤廠可行性研究報(bào)告 第五章 工程設(shè)計(jì) 煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計(jì)研究院 23 該工藝流程簡介如下： 原煤 受煤及 準(zhǔn)備 外來煤 卸至原煤儲煤場儲存，原煤儲煤場原煤經(jīng)受煤坑下給料機(jī)給入膠帶輸送機(jī)運(yùn)至原煤準(zhǔn)備車間，除鐵后先經(jīng)分級篩 50mm 分級， +50mm 原煤經(jīng)手選后破碎，與分級篩下 500mm原煤混合，運(yùn)至主廠房分選。 分選、脫介 、脫水作業(yè) 500mm 原煤經(jīng)潤濕后直接給入大直徑無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器進(jìn)行分選，以單一低密度懸浮液一次性分選出精煤、中煤產(chǎn)品和矸石 。 精煤產(chǎn)品脫介脫水分級后，塊精煤直接作為最終產(chǎn)品 ， 末精煤經(jīng)離心機(jī)二次脫水作為最終產(chǎn)品 ,塊末精煤 混合后由 膠帶輸送機(jī) 運(yùn)至精煤 儲煤場地 ；中煤產(chǎn)品脫介脫水分級后直接作為最終產(chǎn)品 由膠帶輸送機(jī)運(yùn)至中煤儲煤場地；矸石經(jīng)過脫介脫水后，通過膠帶輸送機(jī)運(yùn)至矸石 堆放場地 。 煤泥重介分選 精煤脫介弧形篩下的合格介質(zhì)部分分流至煤泥合格介質(zhì)桶，用泵打至煤泥重介旋流器進(jìn)行分選，選出輕產(chǎn)物和重產(chǎn)物，輕產(chǎn) 物進(jìn)入精煤稀介質(zhì)系統(tǒng)，重產(chǎn)物進(jìn)入 尾 煤稀介質(zhì)系統(tǒng)。 介質(zhì)回收 合格介質(zhì)用泵打至無壓給料三產(chǎn)品重介旋流器作為分選介質(zhì)。精煤、 尾煤稀介系統(tǒng)彼此獨(dú)立， 兩 部分稀介質(zhì)分別進(jìn)入各自的磁選機(jī)，選出的磁選精礦返回合格介質(zhì)桶。廠內(nèi)跑、冒、滴、漏的介質(zhì)收集后，由掃地泵打入中煤稀介系統(tǒng)進(jìn)行回收處理。 介質(zhì)補(bǔ)加 補(bǔ)加介質(zhì)采用合格磁鐵礦粉，不設(shè)分級和磨礦作業(yè)。補(bǔ)加的磁鐵礦粉直接進(jìn)入原煤合格