能源化工-第二章-煤炭洗选

第二章煤炭洗选能源化工工艺学EnergyChemicalIndustryTechnology123第二章煤炭洗选煤炭洗选的意义和国内现状煤炭洗选工艺常用选煤技术4洁净煤技术第二章煤炭洗选洗煤厂第二章煤炭洗选洗煤厂工艺流程第二章煤炭洗选2.1煤炭洗选的意义和国内现状2.1.1煤炭洗选的概念及意义煤炭洗选（选煤）是根据原煤（毛煤）中的煤（密度1200～1600kg/m3）与其中的矿物质（如FeS2，密度4950～5100kg/m3）、煤矸石（密度1800～2600kg/m3）等杂质的密度、表面物理化学性质及其他性质的差别，清除原煤的有害杂质，降低灰分、硫分和水分，改善煤炭质量的过程。煤炭中矿物质精煤煤矸石选煤煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。其主要成分是Al2O3、SiO2，第二章煤炭洗选我国是世界上最大的煤炭生产和煤炭消费国。在煤炭生产和使用过程中，浪费资源、污染环境、无效运输问题突出。只有通过洗选加工，才能提高煤质、分离杂物，收到降低环境污染、充分利用资源、提高运输效率的综合效益。具体来看，有以下几点好处：1）降低环境污染2004年，全国废气中二氧化硫排放量为2250万t，烟尘排放量为1100万t，其中，燃煤造成的二氧化硫和烟尘排放量分别占排放总量的70%和80%。据测算，洗选1亿t煤炭，可脱除煤中的大部分黄铁矿硫，能减少燃煤时排放二氧化硫100万t。改善第二章煤炭洗选临汾城市环境第二章煤炭洗选2）充分利用资源通过原煤洗选加工，可以提高煤炭利用效率，降低产品成本。例如，炼焦精煤灰分每降低1个百分点，焦炭灰分就能降低1.33个百分点，炼铁时的燃料比就能降低2.66个百分点。焦炭炼焦洗选后精煤钢铁第二章煤炭洗选3）减少运力浪费2006年国内煤炭总调运量17.68亿t，平均运距为600公里，如果全部入选，可清除1.8亿t矸石。第二章煤炭洗选4）煤基产业链延伸的基础。洗选加工是煤炭循环经济产业链和产品链的起点。通过大力发展煤矸石电厂、煤矸石水泥厂、矸石砖厂和煤泥水处理复用，用煤炭伴生加工制造稀有金属、陶瓷建材等产品，可以有效提高资源利用效率和煤炭企业的综合实力。煤矸石电厂煤矸石水泥厂煤矸石水泥厂微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）陶瓷建材第二章煤炭洗选2.1.2我国选煤生产的现状2.1煤炭洗选的意义和国内现状改革开放以来，我国洗选加工业发展得很快。1980年全国有选煤厂110座，设计入选原煤能力为1.16亿吨/年。2000年选煤厂共有1584座，总能力52199万吨/年，其中国有重点矿237座，能力36478万吨/年。我国已经建立起自己的选煤设备制造体系，主要的选煤设备基本上可以满足生产和建设的需要。用国产的选煤设备，可以装配设计能力为400万吨/年的炼焦煤选煤厂。平顶山选煤设计院第二章煤炭洗选2002年全国原煤平均入选比例为33.7%，其中国有重点煤矿为44.8%，远远低于国外50～90%的水平。目前，入洗的煤炭多为炼焦煤，动力煤的入洗率低，入洗比例不到50%。我国炼焦精煤和商品动力煤平均灰分分别为9.88%和22.43%，而同期美国仅为7%和17%。1）原煤入选比例低，动力用煤入选率更低。我国的煤炭洗选加工技术，通过自行研究开发和引进消化，已有长足的进步。但与国际先进水平和国内生产需求相比，特别是与洁净煤技术的发展要求相比，还存在一定的差距。主要问题有：2）原煤洗选结构不合理一方面炼焦用煤洗选能力过剩，但优质精煤比重小，精煤质量差；另一方面动力煤入洗比重低，造成燃烧效率低下、污染严重。第二章煤炭洗选3）选煤厂规模较小，整体装备水平落后，生产效率低。国有重点煤矿选煤厂主要洗选设备达到国际水平和国内先进水平的装备率仅为20%左右。只有少数选煤厂配备了先进的在线检测设备和自动控制系统，自动化程度不足20%，选煤工艺和装备技术落后；国产设备的可靠性差，设备的开机率低，生产效率和产品质量难以保证，造成中国选煤厂用人多、工效低，平均功效仅为发达国家的10～15%。4）选煤工艺不灵活，适应性差。选煤工艺陈旧，设备落后，缺乏必要的在线检测手段，造成选煤工艺适应性差，在线备用设备多，产品结构单一，分选效果差，资源浪费严重，产品质量不稳定，难于适应原煤性质和产品质量、品种的变化需求。123第二章煤炭洗选煤炭洗选的意义和国内现状煤炭洗选工艺常用选煤技术4洁净煤技术第二章煤炭洗选2.2.1煤炭洗选种类2.2煤炭洗选工艺煤炭洗选过程要利用煤和杂质的物理、化学性质的差异来完成。按选煤方法的不同，可分为物理选煤、化学选煤及微生物选煤等方法。思考：沉降原理物理选煤：它是依据煤炭和杂质的物理性质（如粒度、密度、硬度、磁性及电性等）上的差异进行分选。第二章煤炭洗选物理选煤方法有以下几种1）重力选煤：主要是依据煤与矸石密度差别，实现煤与矸石分选的方法。包括跳汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇床选煤、风力选煤等。跳汰选煤机重介质选煤机斜槽选煤摇床选煤机风力选煤第二章煤炭洗选2）浮游选煤：主要是依据煤与矸石表面物理化学性质（如表面润湿性）的差别进行分选，多用于分选细粒煤（一般小于0.5mm）的选煤方法。浮游选煤机润湿性是指当存在两种非混相流体时,其中某一种流体沿固体表面延展或附着的倾向性。粒子对液体的亲和程度也称为润湿性.不同粒子对同一种液体的亲和程度不相同。退潮第二章煤炭洗选3）磁选：利用煤的杂质的磁性差异进行分选，这种方法在选煤实际生产中应用很少。物理选煤的优点是过程比较简单，能够实现大规模生产；缺点是去除煤中有机硫的效果差。磁选机气化H2S第二章煤炭洗选（2）化学选煤：化学选煤是借助化学反应使煤中有用成分富集，除去杂质和有害成分的工艺过程。根据常用的化学药剂种类和反应原理不同，可分为碱处理、溶剂萃取和氧化法等。它们的优点是能脱出大部分硫分；缺点是需要高温和高压而且药剂具有腐蚀性，到目前，因经济成本太高未能实际应用。（3）微生物选煤：微生物选煤是直接或间接地利用微生物的新陈代谢过程，能够有选择性地氧化有机或无机硫的特点，达到脱硫的目的。它的优点是反应条件温和，设备简单，成本低；缺点是生产周期长，目前规模化生产技术尚未成熟。微生物培养第二章煤炭洗选2.2.2选煤厂的构成一般来说，选煤厂对煤的加工处理大致可分为三个阶段。准备阶段→分选阶段→产物处理阶段（1）准备阶段：对原煤进行储存、破碎、筛分、拣矸等环节，为分选作业准备好粒度适当的原煤。筛分机拣矸破碎机第二章煤炭洗选准备阶段第二章煤炭洗选（2）分选阶段：使用各种分选机械，将煤和矸石、矿物杂质分离，分成不同产物。“浮选（flotation）”一词，是漂浮选矿的简称。浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，从矿石中分离有用矿物的技术方法。浮选，漂浮选矿的简称，是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，按矿物可浮性的差异进行分选的方法。第二章煤炭洗选浮选法广泛用于细粒嵌布的金属矿物、非金属矿产、化工原料矿物等的分选。第二章煤炭洗选（3）产物处理阶段：主要是对选后的各类产物进行脱水、浓缩、过滤、压滤和干燥等。最终把选后产物收集成不同产品。第二章煤炭洗选第二章煤炭洗选煤泥水煤矸石精煤第二章煤炭洗选2.3常用选煤技术2.3.1重介质选煤重介质选煤是根据阿基米德原理，将被分选煤置于介于煤与矸石密度之间的重液体或重悬浮液中，按密度差异实现分层和分离的选煤方法。用重液来分选的称为重液选，用重悬浮液分选的称为重悬浮液选。重液是指某些高密度的无机盐类的水溶液或高密度的有机溶液；重悬浮液是由高密度固体微粒与水配制成有一定密度且呈悬浮状态的两相流体。第二章煤炭洗选第二章煤炭洗选重介斜轮分选机重介立轮分选机重介刮板分选机重介旋流器第二章煤炭洗选2.3.2跳汰选煤2.3常用选煤技术跳汰选煤原理跳汰选煤也叫跳汰选，它是将细煤粒混合物，在垂直升降的变速介质流中，按密度差异进行分层和分离的重力选煤方法。在跳汰选煤的过程中，以水作为分选介质时，称为水介质跳汰或水力跳汰；若以空气为分选介质，则称风力跳汰。水力跳汰风力跳汰水力跳汰机（普遍）风力跳汰机（应用很少）第二章煤炭洗选物料在跳汰过程中之所以能分层，起主要作用的内因是煤粒自身的性质，但能让分层得以实现的客观条件，则是垂直升降的交变水流。实现跳汰过程的设备叫跳汰机。被选物料给入跳汰机内落到筛板上，便形成一个密集的物料层，称为床层。在给料的同时，从跳汰机下部周期性地给入上下交变的水流，垂直变速水流透过筛孔进入床层，物料就是在这和水流中经受跳汰的分选过程。洗煤废水第二章煤炭洗选2.3常用选煤技术2.3.3浮游选煤浮选是利用矿物表面润湿性的差异对细粒物料实现浮选的机械。浮选过程为：矿浆先在搅拌桶或其他装置中搅拌，使浮选药剂与矿粒充分接触，然后送入浮选机进行搅拌和充气。不易被水湿润的，即表面疏水性的煤粒附着在气泡上，上浮至液面形成矿化泡沫层，把泡沫刮出便得到精矿。易被水湿润的，即表面亲水性的矸石不吸附于气泡表面而随矿浆排出，就是尾矿。机械搅拌式浮选机无机械搅拌式浮选机第二章煤炭洗选机械搅拌式浮选机无机械搅拌式浮选机有XPM-4、XPM-8等喷射旋流式浮选机和FCSMC-1000、FCSMC-3000型旋流微泡浮选柱等第二章煤炭洗选图1.14XJZ-12型浮选机123第二章煤炭洗选煤炭洗选的意义和国内现状煤炭洗选工艺常用选煤技术4洁净煤技术第二章煤炭洗选煤炭在开发和利用过程中旨在减少污染与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等技术。2.4洁净煤技术cleancoaltechnology;CCT传统意义上的洁净煤技术主要是指煤炭的净化技术及一些加工转换技术，即煤炭的洗选、配煤、型煤以及粉煤灰的综合利用技术，国外煤炭的洗选及配煤技术相当成熟，已被广泛采用；目前意义上洁净煤技术是指高技术含量的洁净煤技术，发展的主要方向是煤炭的气化、液化、煤炭高效燃烧与发电技术等等。它是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制新技术的总称，是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一，也是高新技术国际竞争的一个重要领域。根据我国国情，洁净技术包括：选煤，型煤，水煤浆，超临界火力发电，先进的燃烧器，流化床燃烧，煤气化联合循环发电，烟道气净化，煤炭气化，煤炭液化，燃料电池。(1)以煤、石油焦、渣油、天然气、焦炉气、生物质、污泥、垃圾等为原料，加压气流床气化制取清洁合成气过程与技术。(2)合成气的深度加工与利用。研究方向：第二章煤炭洗选洁净煤技术工艺包括两个方面，一是直接烧煤洁净技术，二是煤转化为洁净燃料技术。直接烧煤洁净技术措施：①燃烧前的净化加工技术，主要是洗选、型煤加工和水煤浆技术。原煤洗选采用筛分、物理选煤、化学选煤和细菌脱硫方法，可以除去或减少灰分、矸石、硫等杂质；型煤加工是把散煤加工成型煤，由于成型时加入石灰固硫剂，可减少二氧化硫排放，减少烟尘，还可节煤；水煤浆是先用优质低灰原煤制成，可以代替石油。第二章煤炭洗选水煤浆水煤浆锅炉水煤浆汽车第二章煤炭洗选第二章煤炭洗选水煤浆锅炉发电流程水煤浆燃烧器第二章煤炭洗选型煤是以粉煤为主要原料，按具体用途所要求的配比，机械强度，和形状、大小经机械加工压制成型的，具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品。第二章煤炭洗选第二章煤炭洗选②燃烧中的净化燃烧技术，主要是流化床燃烧技术和先进燃烧器技术。煤中添加石灰可减少二氧化硫排放量，炉渣可以综合利用，能烧劣质煤，第二章煤炭洗选循环流化床第二章煤炭洗选③燃烧后的净化处理技术，主要是消烟除尘和脱硫脱氮技术。静电除尘器第二章煤炭洗选脱硫有干法和湿法两种，干法是用浆状石灰喷雾与烟气中二氧化硫反应，生成干燥颗粒硫酸钙，用集尘器收集；湿法是用石灰水淋洗烟尘，生成浆状亚硫酸排放。它们脱硫效率可达９０％。干法脱硫工艺干法脱硫装置第二章煤炭洗选湿法脱硫工艺第二章煤炭洗选煤转化为洁净燃料技术措施：①煤的气化技术②煤的液化技术③煤气化联合循环发电技术（IGCC）④燃煤磁流体发电技术煤气化第二章煤炭洗选煤气化联合循环发电技术第二章煤炭洗选煤气化联合循环发电技术第二章煤炭洗选IGCC(In