1、炼焦煤选煤厂工艺设计探讨摘 要：论文通过对煤炭分选加工利用的现状分析，结合现有的炼焦煤选煤厂的分选工艺，分别对比分析了不同分选环节的优缺点，提出了选煤厂设计应注意的问题。为炼焦煤选煤厂的设计提供了参考。Abstract: By the analysis of processing and utilization of the status quo on coal sorting ,combined with the separation process the existing coking coal preparation plant,the article made a comparati
2、ve analysis of the advantages and disadvantages of different sorting link respectively,and proposed the problem that may happen when designing coal preparation plant,which provided a reference for coking coal preparation plant design.关键词：选煤工艺；重介质；块煤分选；末煤分选；煤泥分选Keywords: Coal preparation process;Dens
3、e medium;Fine coal process;Dust coal process; Slurry process1 概述我国地域辽阔，煤炭资源丰富，煤种齐全，煤质差别大，因而跳汰、重介、浮选、风选，干法分选等各种选煤方法均有应用。但近十几年来，重介质分选工艺以其处理能力大、分选精度高、对不同原煤适应性强、工艺简单、易于实现自动化等特点而越来越受到选煤设计和生产单位的认可,并在新建厂设计和老厂改造中得到了广泛应用。重介质选煤工艺成为煤炭洗选工程的首选工艺。但随着采煤技术的发展，重介质选煤工艺还存在一些具体问题需要进一步探讨研究。随着采煤机械化水平的提高，原煤中细粒物料的含量有所增加,原煤
4、煤质及可选性变差；随着重介旋流器的大型化,要求原煤分选下限较高；随着煤炭资源需求量的不断提高，特别是稀缺煤种炼焦煤的价格不断上涨，最大限度提高精煤产率，不仅是提高煤炭企业经济效益的有效途径，也是合理利用有效煤炭资源的最佳选择。因此在充分考虑在简化重介质选煤工艺流程的同时，应考虑如何改进优化重介质选煤工艺流程，弥补煤质变差、设备分选下限不够的缺点，以提高精煤产率为目的，增加企业的经济效益和社会效益。2 选煤方法根据炼焦煤选煤厂的特点,原煤一般要求全粒级入洗。针对不同的选煤方法及不同粒级的分选特点,选择适应能力最强、分选精度最高的选煤方法,是首选的选煤工艺。结合目前国内外炼焦煤选煤厂洗选工艺的设计
5、与运行，选煤方法的选择主要遵循下述原则：(1) 根据原料煤性质，采用相适应的具有先进技术和生产可靠的分选方法。(2)力争做到投资少、运行成本低。工艺设备选型不仅局限于单体设备选用高效可靠的大型设备，而且要保证选煤厂全套系统整体配套及运行上的可靠性。(3)有利于产品结构的调整，适应市场对产品的不同需求。下面针对不同的选煤方法及不同粒级的分选特点进行对比分析：2.1 块煤分选方法的选择虽然块煤末煤洗选后均可生产合格的产品，但是块煤分选相对于末煤洗选的优点是：分选精度高、设备处理能力大、介耗低、生产成本低、系统运营管理维护简单。目前常用的块煤分选方法有动筛跳汰机和重介质浅槽分选机，块煤斜轮和立轮分选
6、机因故障率高和处理能力低等原因使用较少。(1)动筛跳汰机。当毛煤中块矸石含量多、粒度大，特别是矸石易泥化，宜采用动筛跳汰机排矸代替人工捡矸，对后续主选工艺十分有利。动筛跳汰机排矸的优点是：入料粒度上限高，最高可达300mm400mm；单机处理能力加大，最大可达400/h；排矸效率高；工艺系统简单，循环水用量少，生产成本低，有利于降低煤泥水处理系统负荷。动筛跳汰机的缺点是：分选粒度下限高只能达到30mm，只适合高密度排矸，不适合低密度分选，因而只适用于原煤初步排矸或生产对质量要求不太严格的块煤产品；其次设备体积大，结构复杂，维护量较大，价格高；运动部件多（运动部件包括筛板、液压缸、精煤提升轮、矸
7、石提升轮），控制元件及液压缸操作频繁（40 次/min），易于损坏，且价格较高；处理能力小，维护量大。(2)重介质浅槽分选机。重介浅槽分选机是一种常用的对块煤分选排矸的工具，该设备适用范围广，效果好。 重介浅槽分选机的主要特点：分选精度高，产品回收率高，对煤质可选性波动有很强的适应性；单台设备通过能力大，对原煤入选量及粒度组成波动适应性强；分选上限高，分选粒度宽（200/150 mm13/6 mm），能有效减少大块矸石及煤的破碎率，降低能耗，对降低最终产品水分有利；有效分选时间短，次生煤泥量低，能最大限度地减轻矸石泥化程度；自动化程度高，悬浮液密度可自动调节；结构简单，易于操作和维护，易损件为
8、刮板，更换方便；工艺布置简单、能耗低，生产成本低。2.2 末煤选前脱泥末煤不经脱泥，直接进入重介质旋流器分选的传统工艺，早期在国内煤炭洗选行业重介质选煤厂应用较多。但长期以来的实践表明，该工艺存在许多不足，突出表现为：(1)对于原生煤泥量较大的炼焦煤选煤厂,大量原生煤泥直接进入重介悬浮液系统的后果就是悬浮液粘度大大增加,造成悬浮液不稳定，严重恶化对细粒度物料的有效分选,分选下限达不到规定的要求。(2)为缓解悬浮液粘度异常的增加,就需要加大对合格介质的分流处理,导致合格介质分流量加大,合格介质的大幅度分流带来的直接后果是介质密度稳定性变差,影响重介系统分选效率。(3)大量的合格介质分流入稀介质,
9、加大了磁选机的负荷,使磁选效率降低,导致单位介耗指标增加,能耗高居不下，选煤成本增加。(4)不脱泥工艺介质循环量大,循环泵的功率增大,且要求的脱介筛的脱介面积增大,磁选机台数增多,所以基建投资高,吨煤电耗相应增高。采用选前脱泥重介质分选工艺具有如下优点：(1)选前脱泥将煤泥的不利影响消除在进入分选作业之前，为选煤厂分选环节的高效运行创造了最佳条件，有利于从更本上消除系统对煤泥量波动的适应性。(2)煤泥预先脱出后,减少煤泥进入介质系统,减少循环介质流量,减少脱介筛的面积,同时降低磁选机的负荷,磁选效率提高,介质消耗降低。(3)煤泥预先脱出,循环介质量粘度较小,分选下限较低,对细粒物料分选精度较高
10、。(4)选前脱泥提高了重介质分选系统工作悬浮液的稳定性和可靠性，有利于稳定产品质量2.3 末煤分选方法的选择目前，末煤的分选方法用的最多的是重介质旋流器分选，重介质旋流器分选是用悬浮液或重液作为介质，再外加压力产生的离心力场和密度场中，把煤和矸石分离的一种特定结构的设备。重介质旋流器分选工艺有两产品旋流器和三产品旋流器两种方案可供选择。现针对二者的优缺点作定性分析。(1)两产品重介质旋流器。有压两产品旋流器的特点：相同规格的旋流器，采用有压入料方式比无压入料方式的分选精度高，分选下限低。但采用有压入料方式，对物料有一定的过粉碎，增加了次生煤泥量；对旋流器磨损较大。无压两产品旋流器的特点：可以大
11、大减少入料煤的再度粉碎；有利于适当提高旋流器的给料粒度上限；可减轻设备和管道的磨损程度。(2)三产品重介质旋流器。三产品旋流器的第一段选出精煤，第二段得到中煤和矸石。可以实现产品灰分的大幅度调节。有压三产品旋流器的特点：分选效率和分选精度高，处理能力大，分选粒度下限较低；煤和介质在一定压力下给入旋流器，可适应不同布置方式的需要；对难选煤或极难选煤有较强的适应性；同时降低厂房高度。无压三产品旋流器的特点：有利于减少矸石泥化和次生煤泥量；采用无压给料方式，避免了轻、重矿粒交错穿越分离相互干扰的弊端；充分且仅仅利用了第一段排出的重悬浮液的剩余压头作为产生第二段旋流器离心力场的动力源，减少动能损失，并
12、便于设备布置。2.4 粗煤泥分选方法的选择对于粗煤泥的分选，常规浮选法回收煤泥投资高、生产成本高。近年来，由于不断引进国外先进设备，分选粗煤泥的高性能分选设备不断涌现，具有代表性的粗煤泥分选有螺旋分选机和煤泥分选机（TBS干扰床）两种工艺。粗煤泥采用何种分选方法，关键取决于煤泥的特性（粒度组成、密度组成）及产品结构。(1)螺旋分选机。螺旋分选机在我国大同、朔州、神东矿区的动力煤选煤厂应用较多，多数用于粗煤泥排矸、脱硫。螺旋分选机的主要特点是工艺简单，无运动部件，无辅助设备，不需要动力，设备售价低操作管理方便，运行成本低，维修工作量小。适用于2mm0.15mm粒级粗煤泥的高密度排矸和脱硫。当分选
13、密度小于1.6g/cm3时操作难度大,而且分选精度较差,不完善度大于0.22。不用重介质和药剂。(2)煤泥分选机。煤泥分选机（TBS干扰床）是当前国际先进的煤泥分选设备。TBS干扰床具有有效分选密度范围宽，为1.4kg/L1.9kg/L，自动化高，密度设定后，无需岗位操作。其分选过程无需动力,分选物料形成一个自生的流态固体床层,通过上升稳压水流的作用,加强粗煤泥中精矿与尾矿的分层作用,使轻、重颗粒按密度分离,从而达到良好的分选效果。TBS干扰床在国内外的大量实验与现场数据均表明,最佳粒度范围为0.25mm1mm,即入料粒度上下限之比4:1时,分选物料在上升水流中受形状因素影响较小,物料分层主要
14、取决于密度因素。该设备在国内炼焦煤选煤厂已普遍应用，应用效果越来越好。2.5 小于0.25mm细煤泥分选工艺探讨细煤泥的分选问题是困扰国际选煤界的一个重要问题。目前还未找到一种最佳的分选模式对炼焦煤而言尤其如此。炼焦煤选煤厂对细煤泥的分选工艺是，无论主分选作业前脱泥或不脱泥，小于0.25mm细煤泥全部去浮选。从目前的浮选工艺来看，浮选机和浮选柱都是成熟的分选设备。但随着微细物料量的增加及对产品质量要求的提高，浮选柱的应用愈来愈引起人们的关注。由于浮选柱工艺集浮选原理和重选原理于一体,采用两段式分选,完成粗选、精选和扫选作用,使高灰细泥对精煤的污染小,提高对物料分选精度和分选效率;浮选柱通过自吸
15、式节能微泡发生器,充气量大,气泡质量好,完全适用于小于0.25mm煤泥浮选,尤其适合于灰分高、粒度特细的难选煤泥浮选。浮选是一种投资高、成本高、昂贵的分选工艺。去浮选的量越多，生产费用越高。因此在在选择工艺时要综合考虑。2.6 整个工艺流程的选择通过对炼焦煤选煤厂关键工艺环节的详细分析和论证，选煤设计人员在进行选煤工艺的选择时，应对入选原煤的煤质进行深入分析并结合选煤厂的产品结构特点，以市场为导向, 与时俱进, 勇于创新, 在多方案技术、经济比较基础上,选择有针对性的最佳流程工艺，以保证获取最大的精煤产率，最大限度降低生产成本。3 结束语 近年来，选煤厂厂型的日益增大，选煤新技术、新设备的迅速
16、发展，为选煤工艺的选择提供了强有力的技术支持。选煤厂的工艺设计复杂、影响因素多，是需要均衡考虑的系统工程，并非简单考虑上述流程就可圆满完成设计任务。随着煤炭工业的迅速发展，设计制定合理、高效的选煤工艺是对设计人员的挑战，也是提高设计水平的良好机遇。参考文献：1 苑忠明. 特大型选煤厂工艺设计探讨 J.煤炭加工与综合利用，20112 谢广元，张明旭，边炳鑫，等.选矿学M.徐州：中国XX大学出版社，20014 袁永胜，徐胜，王宏.炼焦煤选煤厂的选煤新工艺探讨J.煤炭工程，20105 陈建中，沈丽娟，赵跃民，等.选矿机械M.徐州：中国XX大学出版社，20126 匡亚莉，等.选煤工艺设计与管理M.徐州：中国XX大学出版社，20127 段坤军.浅谈大地选煤厂分选
