1、重介与跳汰工艺方案对比911魏家峁煤矿选煤厂重介浅槽分选与跳汰分选工艺方案比选1 概述魏家峁露天煤矿隶属于北方联合电力公司，主要服务于本公司电厂（建设中）。在满足电厂需求的情况下，为使块煤产品增值，拟建设魏家峁露天煤矿选煤厂，主要洗选150（200）-30（13）mm块煤。选煤厂基本工艺为：原煤通过现有1号分流站运至筛分破碎车间，筛分破碎车间布置原煤分级筛，筛缝150（200）mm和30（13）mm。根据不同的生产方式，具有不同的产品结构，具体要求如下： 特大块煤：粒度+150（200）mm【根据市场要求，粒度+150（200）mm手选后作为特大块煤产品】； 洗大块煤：150（200）-80m
2、m； 洗中块煤：80-30mm； 洗小块煤：30-13mm； 优质电煤：50-0mm【根据市场要求，块精煤产品可破碎至-50mm，作为优质电煤产品】； 末原煤：粒度30（13）-0mm；发热量（）不低于4800 kcal/kg；供本公司电厂； 煤泥：粒度，压滤煤泥外在水分不超过22%，且需掺入末原煤； 矸石：废弃，汽车外排。对于150（200）30（13）mm块煤，国内目前常用的具有代表性的块煤分选工艺有重介浅槽分选机和跳汰工艺。通过对上述两种工艺方案的分选效率、控制精度、工艺适应性、自动化控制水平、生产管理、投资、生产运行成本、经济效益等方面，进行技术经济比选，最终确定采用的最佳工艺方案。从
3、邻近矿井生产实践看，如酸刺沟选煤厂，某设计院原设计为块煤动筛跳汰工艺，该厂建成后，由于产品质量差，不便管理等原因，该厂未投产即重新设计改造为重介厂。鉴于临近矿井原煤的煤质及产品结构相近，因此不建议本厂采用动筛跳汰工艺。以下文中“跳汰工艺”是指采用筛下空气室式跳汰机为主选设备的生产工艺。本次煤质计算依据是，采用了选煤厂可行性研究报告中提供的煤质资料，实际生产中原煤煤质可能与本资料有一定出入。仅供参考！2 生产技术及管理对比2.1 跳汰原理跳汰选：是比较传统的选煤方法，分为块煤、末煤、混煤跳汰机。跳汰机的分选原理是利用脉动水流，将煤和矸石组成的床层按周期地顶起，吸落，分选过程中水流要不断地冲刷煤和
4、矸石，同时煤和矸石在跳汰机内因为分层需要相互摩擦，会导致块煤的破碎。由于其是一个动态的分层过程，所以尽管近年来在排矸系统和风水控制系统有了很大的改进，但其仍然存在分选精度相对不高、精煤产率低等缺点。跳汰机属于深槽型重选设备。所有的跳汰机均具有跳汰室。鼓动水流运动的工作机构和产品排出机构。跳汰室内筛板由冲孔钢板、编织铁筛网或箅条做成，水流通过筛板进入跳汰室，使床层升起不大的高度并略呈松散状态，密度大的颗粒因局部压强及沉降速度较大而进入底层，密度小的颗粒则转移到上层。当水流下降时，密度大的细小颗粒还可通过逐渐紧密的床层间隙进入下层。当入洗原煤进入跳汰机后，在风水的作用下跳跃前进；在不断地跳跃前进过
5、程中，轻物料（精煤）上浮，而重物料（矸石）下沉，实现了按密度分层，待物料运动到矸石段处，通过排料装置及时地将矸石排出。 2.2 跳汰选的特点1.适合高密度排矸作业，排矸密度可在以上。2.以水为分选介质，系统简单。3.分选精度低于浅槽，系统自动化水平较重介低，不易实现自动控制。4.跳汰分选过程长，产生的次生煤泥量较大。5.跳汰分选精度受人为因素影响较大。2.3 跳汰方案的生产技术与管理跳汰分选工艺运行效果的好坏，除与原煤可选性、产品质量要求、工艺系统设计、设备配套及单机自动化装备水平等因素有关外，最重要的因素还与跳汰机司机操作技术水平、岗位责任心、丰富的生产实践经验等有着密不可分的关系。当然还与
6、全厂的整体管理水平有关。现分述如下：原煤可选性对跳汰分选的影响跳汰工艺一般对易选煤分选能获得较高的数量效率，可以达到90-95%，尤其当分选密度大于1.80kg/L时，分选效果较好。当分选中等可选煤时，分选效果还可以接受，数量效率可以达到80-93%；当分选难选和极难选煤时，数量效率往往很难达到80%，特别是当3mm粉煤含量较高时，跳汰分选精度会显著下降，精煤损失较大。另外，生产实践证明，当分选密度小于1.40kg/L时，跳汰机难以操控，不能保证实现正常分选，所以在低分选密度条件下生产低灰精煤时，选用跳汰选煤应格外慎重！跳汰机及单机自动化装备水平对跳汰分选的影响目前国内较先进的跳汰机主要有SK
7、T系列和X系列跳汰机，该两个系列的跳汰机的机体结构与传统跳汰机相比，已进行大量修改和优化。跳汰机机体、风阀、筛板和排料装置等设计更加先进可靠，跳汰机工艺自动控制包括排料自动化、给煤自动化、风水控制自动化等方面技术已日趋成熟。生产实践证明，上述跳汰机的不完善度I值，根据原煤可选性的不同，可以达到。跳汰机司机的重要人为因素对跳汰分选的影响跳汰机司机个人的业务素质的高低是跳汰分选的不可忽视的重要因素。首先，作为跳汰机司机不仅应该具有一定的操作技术，还应具有丰富的生产实践经验。在实际生产中应注意以下几个方面的把握和控制：给煤量的选定与调整给煤量不能过小，过小了不仅设备能力得不到发挥，甚至使损失增加，质
8、量变坏。给煤量过小，压不住床层，床层水面起伏大，分层紊乱，无法获得理想的床层。这就势必造成细粒浮煤透筛损失，而部分矸石混入精煤中。给煤量过大也不合适。给煤量过大，床层太厚，床层游动不开，物料分层不清，同样会导致矸石带煤量增多和精煤受污染质量变坏的情况。在选煤操作中应尽量保持给煤量均衡、稳定。因为给煤量变动，操作条件就随之变化，原来的平衡就要被破坏，新的平衡就得重新建立。从这个平衡达到另一个平衡，需要一定的时间（30分钟左右），所以过多的变动是不利的。为保证给煤量的均衡、稳定，要求缓冲仓中的煤应保持半仓以上。不能等放完才往仓中放煤，这样既避免了仓中产生粒度偏析对分选过程的影响，而且给煤机械也能沿
9、跳汰机全宽均匀连续给料。煤质变化较大，要求操作者根据来料的具体情况作出及时调整煤量。风水量的选定与调整风量和水量不仅决定床层的跳动高度（振幅），同时也决定床层的游动性。所以风量和水量是跳汰机的主要调整因素。风和水的作用不是单一的，而是相互联系和相互制约的。因此，风和水是配合使用的。风水调配是保证床层按密度分选的主导因素。通常人们把风水作用概括为“风可保质，水可保量”。需要解决质量问题时，就要在用风上打主意；需要多洗煤，增大处理量时，就得在用水上做文章。风水使用不可过量，也不可不足，风量大小以稳定床层，维持床层紧密度为准，水量大小则以保证床层游动性为宜。风水配合适当的标准是床层稳、物料按密度分层
10、清。排放量的选定和调整在给料量稳定，风水量使用适当，分层效果好的情况下，产品的最终结果就取决于产品的排放制度。正确地排料是保证产品质量的一项重要因素之一。原料煤性质变化最大的是矸石含量的变化。当矸石含量有变化时，排料也要作相应的变化。但是，排料量不可过大或过小，如果排放量过大，就会增加煤在矸石中的损失，并使床层过薄，致使床层紊乱而不利于分选；如果排放量过小，容易使床层增厚，用同样的风水量床层跳不起来，松散度小，因此，物料也就不能很好地得到分选，使大块煤混杂在矸石中，同时又使部分细矸混入精煤中，既影响产品质量又增加了损失。重产物排放工作的好坏，关键是能否保持住正常的分离床层。综上所述，尽管目前跳
11、汰机单机自动化装备水平有了很大提高，但人为因素对跳汰分选过程影响依然很大！这就要求跳汰机司机必须有很好的业务水平和极强的岗位责任心。否则，将直接影响选煤厂的经济效益。生产管理对跳汰分选的影响为使跳汰分选过程平稳高效，应加强选煤厂生产管理，为跳汰分选创造良好条件。建立健全操作规程、安全规程和岗位责任制，做到有章可循。加强生产技术检查，对关键指标如单机灰分、精煤产率、矸石带煤、处理量等进行经济考核。加强洗水管理，严格控制循环水浓度，为提高分选精度创造条件。加强对跳汰机、给料机、鼓风机、脱水筛等关键设备的维护保养，使设备的性能指标满足正常生产要求。循环水对跳汰分选的影响为保证原煤（150-30mm）
12、在跳汰机内得到很好的分选，一般循环水用量在3-3.5m3/t，且为得到较好的分选精度，洗水浓度不能太高，一般应小于40g/L。因此，跳汰厂配套的浓缩机沉降面积较大，本厂宜设2台35m浓缩机（一用一备）。跳汰分选粒度上限和下限跳汰机允许的最佳粒度上限：150mm；分选粒度下限：0.5mm。尽管设计规范中注明块煤跳汰机入料粒度上限可达200mm，但从生产实践来看，目前上限一般不超过150mm。粒度过大会造成床层不稳，影响分选精度。2.4 重介浅槽原理浅槽分选机的分选原理是利用煤和矸石密度的不同在相对静止（非脉动水流）的重介悬浮液中自然分层。分级机内悬浮液分别通过2个部位进入分选槽。下部给入悬浮液的
13、为上升流，通过布流板进入槽内，使其均匀的分散。上升流的作用保持悬浮液稳定、均匀，还具有分散入料的作用。另一部分经侧面给入，称为水平流。布料箱的反击和限制作用，可使水平流全宽、均匀地进入槽内。水平流的作用主要是针对上部悬浮液密度，稳定的对上浮精煤起到运输作用。原料煤入分选槽后会全部浸入悬浮液中并开始分层。将精煤和矸石分离，通过分层作用，精煤等低密度物浮在上层，矸石等高密度物沉到槽子底部。悬浮在上层的精煤由溢流排出，沉到槽底的高密度物由刮板机头溜槽排出成为矸石产品，分选过程完成。因为浅槽分级机的分选长度比较短一般只有1.8m，所以煤和矸石在悬浮液中的停留时间也比较短，大约是普通跳汰机的1/51/8
14、，是动筛跳汰机的1/21/3，由于煤和矸石在浅槽内的运动十分平稳，可以认为是相对静态分选，煤和矸石按照其密度不同在悬浮液中快速分层，其分选机理接近理论分选，因此可以达到较高的分选精度，并减少分选作业产生的次生煤泥量。2.5 重介浅槽分选特点浅槽分选机的主要特点是：1.分选精度高，产品回收率高，对煤质的适应性强。2.分选上限高、分选粒度宽（20013mm），能有效减少大块矸石及煤的破碎率，降低能耗。3.单机处理能力大，对原煤入选量及粒度组成波动适应性强。4.分选时间短，次生煤泥量低，可减轻矸石泥化现象。5.自动化程度高，悬浮液密度可自动调节。6.系统简单，易于操作和维护，易损件为刮板，更换方便。
15、重介浅槽方案的生产技术与管理重介浅槽分选工艺运行效果的好坏，主要与原煤可选性、产品质量要求、工艺系统设计、设备配套及自动化装备水平等因素有关。与跳汰工艺相比，人为因素对分选过程的影响要小得多。全厂的整体生产管理水平的高低是影响选煤厂经济效益的最主要因素。原煤可选性对重介浅槽分选的影响对于重介浅槽工艺来说，其最大的优势是物料能够按照介质密度分选，随着介质分选密度的调节，轻重物料的分隔点相应发生变化。因此，原煤可选性的变化对重介分选过程的影响较小。也就是重介工艺对原煤可选性的适应性强。一般数量效率在95%以上。但对于分选密度1.80kg/L时，高密度的介质往往难以配制。重介设备及自动化装备水平对重
16、介分选的影响本厂采用的重介浅槽分选机为进口组装产品，其Ep值为。当重介设备结构形式和工艺流程确定之后，影响重介选煤过程的主要工艺参数是：入选原煤的可选性、粒度组成、入选原煤量、重介质悬浮液的密度和流变特性、介质桶液位等。一般以调节悬浮液密度参数为主，而其它工艺参数采取稳定控制，使其波动范围尽量小。所谓自动化，就是用先进的自动测控技术设备代替人工操作。这些自动测控技术设备包括自动检测、自动调节和自动控制。自动检测仪表可以为控制系统提供准确的工艺参数信息，设备运行状态及外部干扰条件。自动调节可使工艺过程变量保持稳定，或按给定的规律进行变化。自动控制是在没有人工参预时，自动完成整个控制过程。目前重介
17、密度控制系统，技术成熟可靠，已经在重介选煤厂得到广泛应用。在提高产品产量，稳定产品质量，提高劳动生产率，减少操作人员，改善操作条件等方面，发挥了很大作用。人为因素对重介分选的影响与跳汰工艺相比，采用重介工艺的选煤厂对员工的个人技能的依赖性较小。在投产初期，对员工进行短期培训，重点侧重重介工艺系统的管理知识的培训。系统调试正常后，除需设置少量巡视工外，一般无须员工对分选设备进行操作。这样一来，重介工艺系统运行的可靠性要比跳汰工艺系统运行的可靠性高得多。生产管理对重介分选的影响为使重介分选过程平稳高效，应加强选煤厂生产管理，为重介分选创造良好条件。建立健全操作规程、安全规程和岗位责任制，做到有章可
18、循。实时监测监控重介质密度的变化，合理调节入料量、介质桶液位、分流量等参数，合理控制介质添加时间及添加量。加强生产技术检查，对关键指标如介质密度、灰分、精煤产率、矸石带煤、处理量、介耗等进行经济考核。加强洗水管理，严格控制循环水浓度，为提高分选精度创造条件。加强对浅槽、旋流器组、泵、脱介筛等关键设备的维护保养，使设备的性能指标满足正常生产要求。循环水对重介分选的影响重介工艺一般循环水用量为跳汰工艺的50%左右，且能得到较好的分选精度，洗水浓度不能太高。因此，重介厂配套的浓缩机沉降面积较小。本厂宜设2台30m浓缩机（一用一备）。重介分选粒度上限和下限重介浅槽允许的粒度上限：200mm；分选粒度下
19、限理论上可达6mm。筛分破碎车间块煤上限定为200mm，尽可能的减少块原煤破碎，增加块煤产品产率，提高经济效益。从块煤重介浅槽选煤厂的生产实践看，块煤粒度定为150mm，不容易造成溢流精煤的堵料，更有利于重介浅槽系统的可靠运行。因此，建议本厂块煤上限定为150mm。2.6 重介浅槽工艺与跳汰工艺对块煤率的影响对比从工艺布置来看，入选原煤在进入跳汰机之前，须由配仓刮板机给入缓冲仓。缓冲仓高5.5m，块煤在入仓过程中，会造成大量块煤摔碎，同时，块煤在跳汰机的风与水相互作用的脉动水流中，相互摩擦、碰撞，块煤率还会降低，预计比浅槽工艺（介质波动小，分选时间短）块煤率降低约占全样%，年减少块煤约15万吨
20、、末煤售价差约100元/吨，年减少销售额1500万元。综上所述，块煤重介浅槽分选工艺与跳汰工艺相比，可明显增加产品块煤率，为选煤厂创造更高的经济效益。2.7 重介工艺与跳汰工艺的分选效率及精度对比从选煤理论和生产实践来看，重介浅槽与跳汰工艺相比，分选效率和分选精度要高。经测算，在块原煤入洗量相同，分选密度均为L时重介工艺：块煤（150-30mm）采用重介浅槽分选时，其Ep值为。数量效率为98%，矸石带煤（含量）为%；跳汰工艺：跳汰机的不完善度I值按取值时，数量效率为%，矸石带煤（含量）为%。浅槽分选工艺产品平衡表详见表；跳汰分选工艺产品平衡表详见表。从上述2表对比情况看，本厂采用重介浅槽分选工
21、艺与跳汰分选工艺相比，在块原煤入洗量相同，分选密度均为L时，年多回收块精煤万吨。块精煤售价按300元/吨计算，年增收万吨300元/吨=1995万元。可见经济效益非常可观！表 浅槽分选工艺产品平衡表产品名称可能偏差Ep分选密度p数量灰分水分数量 效率矸石 带煤率产率小时产量日产量年产量R %Q t/hQ t/dQ 10Kt/aAd/%Mt/%/%原煤150-30mm浅槽精煤150-80mm80-30mm合计浅槽矸石150-30mm合计表 跳汰分选工艺产品平衡表产品名称不完善度I分选密度p数量灰分水分数量 效率矸石 带煤率产率小时产量日产量年产量R %Q t/hQ t/dQ 10Kt/aAd/%M
22、t/%/%原煤150-30mm跳汰精煤150-80mm 80-30mm 合计 跳汰矸石150-30mm 合计 3 方案比选方案综合对比表序号比较项目跳汰分选工艺方案重介浅槽分选工艺方案1工艺先进性落后分选精度稍低，属于落后工艺 先进符合先进选煤工艺发展趋势，符合最大产率原则，近年内兴起且发展较快，主流工艺 2洗选系统复杂受单机处理量限制，必须双系统配置，设备台数多，部分设备可靠性低 简单设备大型化，单系统配置，台数最少3产品质量控制困难人工干预，质量不容易控制容易质量按产品要求灵活控制4次生煤泥量较高在跳汰机风与水相互作用脉动水流中，次生煤泥量较高低块煤在浅槽中相对静止介质中自然分层，波动小，
23、分选时间短，最短时间内排出矸石，次生煤泥量低5块煤率低跳汰机入料需缓冲仓高5.5m，块煤破碎率高，同时，块煤在跳汰机的风与水相互作用的脉动水流中，相互摩擦、碰撞，块煤率一般比浅槽工艺约占全样%高浅槽分选上限高，介质波动小，分选时间短，块煤率增加约占全样%，年增加块煤约15万吨，块、末煤售价差约100元/吨，年销售额增加1500万元6矸石带煤率高跳汰工艺数量效率低于重介，矸石带煤损失大，损失精煤（比重介）万吨低重介工艺精煤回收率高，在处理量和分选密度相同与跳汰相同的情况下，精煤产率高%，年增收万吨300元/吨=1995万元7自动化水平低跳汰工艺受跳汰司机责任心、设备操作熟练程度等许多因素影响，目
24、前还不能完全实现自动化控制高可实现无人值守，自动化控制，降低人为操作因素8电耗高吨煤电耗约，比重介高约25%低吨煤电耗约（参考同类厂）9循环水用量大跳汰工艺循环水用量一般是重介工艺的约2倍，功耗高且煤泥水负担重小重介工艺循环水用量小，功耗低且煤泥水系统负担轻10介耗无无有块煤0.5kg/t，故年介质成本约200万元11设备维护量大主洗设备维护量大小主洗设备维护量小，设备台数少，故障点少，维护量小12工人数量多自动化水平低，用人多少自动化水平高，用人少13煤泥处理成本高煤泥水量大，细煤泥脱水设备多，煤泥水处理成本高低煤泥水量小，细煤泥脱水设备少，煤泥水处理成本低14数量效率低%高98%15入料粒度上限同150mm同150mm16系统可靠性低主要分选设备国产，系统可靠性低高主要分选设备进口组装或国产，系统可靠性高17产品数质量满足精煤产品数量、质量均满足要求高块精煤质量好18投资高略高于重介低19经济效益 差与重介工艺相比，仅少了介质的成本，电耗成本增加好年增加销售收入3495万元，介质成本仅为250万元
