復(fù)合式干法選煤技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

復(fù)合式干法選煤技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

1復(fù)合式干法選煤是我國現(xiàn)代學(xué)據(jù)統(tǒng)計，2000年全國共有挖掘機1600家，實際改造煤礦4400噸。而在短短4年中,就在全國二十個省、市、自治區(qū)新建了89座復(fù)合式干法選煤廠(車間),年入選原煤量達(dá)到23Mt,使復(fù)合式干法選煤在我國選煤方法中所占比例由零迅速增加到6%,而且今后增長勢頭會更快,已成為一種不可忽視的新的選煤技術(shù)。對于我國西部煤炭資源的開發(fā)和深加工尤其重要。復(fù)合式干法選煤是我國獨創(chuàng)的一種新型選煤方法。該法具有不用水、工藝簡單、投資少、生產(chǎn)成本低、回收率高、能耗低、對環(huán)境無污染、設(shè)備事故率低和建設(shè)周期短等一系列優(yōu)點。受到煤礦、煤炭集運站、焦化廠、煤氣廠與選煤廠等企業(yè)的歡迎。復(fù)合式干法選煤技術(shù),能全面符合國家關(guān)于保護水資源、節(jié)能、環(huán)境保護及煤炭深加工等一系列政策,具有廣闊的應(yīng)用前景。復(fù)合式干法分選機被列入“中國最新高精專利技術(shù)2000項”,獲“全國專利科技成果精品城”金獎,獲1998年煤炭工業(yè)科技進步獎,獲第十屆“中國新技術(shù)新產(chǎn)品博覽會”金獎,獲首屆“河北省優(yōu)秀發(fā)明獎”。該廠專業(yè)生產(chǎn)的復(fù)合式干選機,已發(fā)展到八種系列產(chǎn)品,年產(chǎn)值達(dá)2000萬元以上。榮獲“河北省科技企業(yè)”稱號。2結(jié)構(gòu)、原則和創(chuàng)新2.1復(fù)合式干法選床設(shè)計復(fù)合式干選機采用自生介質(zhì)(入選原煤中所含細(xì)粒煤)與空氣組成的氣固兩相混合介質(zhì)分選;借助機械振動使分選物料做螺旋翻轉(zhuǎn)運動,形成多次分選;充分利用逐漸提高的床層密度所產(chǎn)生的浮力效應(yīng)進行分選。按照這樣的總體思路,對床面形狀、振動形式、物料運動軌跡、床層厚度控制、風(fēng)力分布、風(fēng)量控制、床面角度調(diào)節(jié)以及供風(fēng)除塵等配套工藝作了相應(yīng)設(shè)計,創(chuàng)造出一種全新的復(fù)合式干法分選機,見圖1。復(fù)合式干法分選機由分選床、振動器、風(fēng)室、機架和吊掛裝置等組成。分選床由床面、背板、格條和排料擋板組成。床面下有可控制風(fēng)量的風(fēng)室,由離心通風(fēng)機供風(fēng),氣流通過床面上的風(fēng)孔作用于分選物料。由吊掛裝置將分選床、振動器懸掛在機架上,可任意調(diào)節(jié)分選床的縱向和橫向角度。2.2配置原則(1)面板束縛下的運動過程入選物料由給料機送到分選床的給料口,在床面上形成一定厚度的床層。由于最下層礦粒與振動的床面直接接觸,床面振動產(chǎn)生的慣性力使下層礦粒由排料擋板向背板運動。由于背板的阻擋,引導(dǎo)物料向上運動。而上層物料受背板的推力和重力作用,沿表層向排料邊下滑,在整個物料層上下形成正反方向速度梯度。這樣,最上層密度最小的煤首先通過排料擋板排出,其余物料繼續(xù)做下一周期循環(huán)運動。由于振動力和連續(xù)進入分選床的物料壓力,使不斷翻轉(zhuǎn)的物料形成近似螺旋運動,并向矸石端移動。因床面寬度逐漸減縮,上層密度較低的煤不斷排出,直到最后排出密度大的矸石和黃鐵礦。風(fēng)力的作用,一方面加強粒群的松散,另一方面就是與細(xì)粒煤組成氣固兩相混合介質(zhì),提高分選精度。(2)風(fēng)力跳礫機入料粒度傳統(tǒng)風(fēng)力跳汰機的入料粒度比為2.5∶1,粒度上限20mm,而復(fù)合式干選機入料粒度是80～0mm,大大突破風(fēng)力跳汰機的入料粒度范圍。在干選機床面上方,由細(xì)粒物料和空氣組成了氣固兩相混合介質(zhì),形成具有一定密度、相對穩(wěn)定的氣-固懸浮體,加上風(fēng)力向上的托力,使密度低的煤上浮,而密度高的物料下沉。隨著分選過程進行,細(xì)粒粉煤不斷隨大粒度精煤排出,剩余粒度較粗、密度較高的中等顆粒又與空氣組成新的密度更高的氣固懸浮體。這有利于中煤和矸石的分選。(3)密度作用的原理分選機床面上物料的松散與分層,是由機械振動和上升氣流的懸浮作用而實現(xiàn)的,松散強度隨機械振動強度和風(fēng)速的提高而增加。根據(jù)熱力學(xué)第二定律,任何體系都傾向于自由能降低。分層前床層的位能高于分層后的位能,只要給以適當(dāng)?shù)乃缮l件,重礦物就要進入下層,分層即通過不同密度礦粒的再分布達(dá)到位能降低的過程。如果僅靠振動松散,就不可避免地使礦粒群造成“離析分層”,密度小的大顆粒被擠入上層,密度小的細(xì)粒煤漏到底層,達(dá)不到按密度分層的目的。如果僅有風(fēng)力作用,只能是將細(xì)粒物料吹向上層,也不能按密度分層。只有在風(fēng)力和振動力的綜合作用下,物料才能按密度分層。由于綜合作用的結(jié)果,使分選過程趨于完善,并在床面上形成一層矸石床層。矸石床層主要是由密度較高的矸石和黃鐵礦組成。高密度顆粒相互作用產(chǎn)生的浮力效應(yīng)可以有效阻止低密度煤再混入矸石中,從而保證了排出矸石的純度。綜上所述,其分選原理,就是在使物料做螺旋翻轉(zhuǎn)運動條件下,利用振動力和風(fēng)力的綜合作用使床層松散和礦粒按密度分層。在不同區(qū)段有自生介質(zhì)(粉煤)與空氣形成的混合介質(zhì)分選作用(精煤段),又利用了顆粒相互作用的浮力效應(yīng)。(中煤段)形成了一種不同于任何選煤設(shè)備的綜合分選機理。2.3煤氣做選煤設(shè)備的優(yōu)勢突破了國內(nèi)外傳統(tǒng)風(fēng)力選煤的模式,創(chuàng)造出一種分選原理獨特的新型干法選煤設(shè)備。與傳統(tǒng)風(fēng)選相比,主要創(chuàng)新點或創(chuàng)造性貢獻如下:(1)采用入選原煤中所含細(xì)粒煤(自生介質(zhì))與空氣組成氣固兩相混合介質(zhì)分選,而不是單以空氣做分選介質(zhì)。因此,分選物料粒度范圍寬,可達(dá)到80～0mm,而傳統(tǒng)風(fēng)選只能分選窄粒級。(2)可用常規(guī)重力選煤指標(biāo)衡量其分選效果,可能偏差Ep=0.20,不完善度I=0.1,數(shù)量效率η=95%,分選粒度下限3mm,處理能力10t/h·m2。大大優(yōu)于傳統(tǒng)風(fēng)選。(3)采用機械振動使物料做螺旋運動。循環(huán)過程中,分選物料受到多次分選,可以出灰分由低到高的多種產(chǎn)品,中煤再選可保證精煤和矸石的質(zhì)量。(4)所需風(fēng)量僅用于松散床層和與細(xì)粒煤組成混合介質(zhì),不需要將物料懸浮,風(fēng)量僅為傳統(tǒng)風(fēng)選的1/3,因而除塵系統(tǒng)規(guī)模也大大減小。(5)干法分選機充分利用高密度顆粒相互作用產(chǎn)生的浮力效應(yīng),可以提高排出矸石純度,并減小其粒度。3特征性3.1投資低不用水,工藝簡單,設(shè)備少,不需建廠房。全套FGX-6A型(60t/h)設(shè)備投資僅50多萬元。3.2成本低、產(chǎn)量高噸原煤加工費僅2元,在所有選煤方法中最低。由于用工少,勞動生產(chǎn)率可達(dá)50～80t/工。3.3返回率高與水洗相比,干選不產(chǎn)生煤泥水,不僅有效回收細(xì)粒級煤,而且除塵系統(tǒng)收集的煤塵也可回收。3.4低產(chǎn)水率不僅不增加水分,而且還有一定脫水作用,減少水分對發(fā)熱量影響。3.5可提取不同重量的產(chǎn)品有利于煤炭經(jīng)營者取得最大經(jīng)濟效益。3.6煤排用量結(jié)果(1)入料粒度范圍寬。目前已投產(chǎn)的復(fù)合式干選廠(系統(tǒng)),入料粒度有:80～0mm、50～25mm、50～6mm、50～0mm、25～0mm、13～0mm等,均能取得較好分選效果。(2)能適應(yīng)各種煤排矸,但主要用于動力煤排矸。(3)對入選原煤水分要求不嚴(yán)。入料外在水分<7%適宜,內(nèi)在水分不限。3.7盡量減少總次數(shù)和清潔系統(tǒng)規(guī)格用風(fēng)量僅為傳統(tǒng)風(fēng)選的1/3以下。3.8效果好采用兩段或一段并列除塵工藝和負(fù)壓操作,保證大氣環(huán)境和工作環(huán)境不受粉塵污染,排出的部分氣體含塵量<50mg/m3。3.9占地面積小一套FGX-3型系統(tǒng)只需90m2水泥地面即可安裝。3.10建設(shè)周期長，生產(chǎn)快為鋼結(jié)構(gòu)、裝配式選煤廠。利用提供的構(gòu)件,安裝上即可投產(chǎn)。此外,還具有維修量小,運轉(zhuǎn)平穩(wěn),操作簡單等特點。4煤質(zhì)及立煤單位該系統(tǒng)適于動力煤排矸,能降低灰分,提高發(fā)熱量,避免濕法選煤增加產(chǎn)品水分的缺點;可用于高硫煤脫除粒狀、塊狀硫鐵礦硫;對于煤炭集運站、發(fā)電廠等用煤單位,可預(yù)先除去煤中雜質(zhì),保證煤質(zhì)穩(wěn)定;對于分選粒度下限為13mm或25mm的動力煤選煤廠,可采用復(fù)合式干法選煤作為配套、補充、完善的加工手段。干選機的分選效果見表1,主要分選指標(biāo)見表2,脫硫效果見表3。5推廣應(yīng)用5.1結(jié)構(gòu)形式及用量在推廣應(yīng)用過程中,不斷改進、創(chuàng)新,使其日趨完善。目前,已形成不同生產(chǎn)能力的7種規(guī)格。按分選面積,分為FGX-1型,FGX-3型,FGX-6型,FGX-12型;按結(jié)構(gòu)形式,又增加了FGX-6A型,FGX-12A型,FGX-24A型。使處理量從10t/h、30t/h、60t/h到120t/h、240t/h。適于各大、中、小型煤礦和集運站應(yīng)用。同時,針對不同用戶,開發(fā)出適于分選末煤、塊煤、劣質(zhì)煤的復(fù)合式干選機。近期又吸收俄羅斯Сп-12型風(fēng)選機的優(yōu)點,研制出先進的FGXB型新型干選機。5.2復(fù)合式干法選煤設(shè)備在煤炭企業(yè)應(yīng)用的進展已有20個省、市、自治區(qū)89家煤礦企業(yè)應(yīng)用96套復(fù)合式干選機,入選原煤量達(dá)23Mt,使企業(yè)贏利兩億元以上。復(fù)合式干選成套設(shè)備的推廣速度非常快。1997年2套,1998年8套,1999年29套,2000年46套,2001年1、2月份9套。2000年以后,FGX-12A型、FGX-12型大型干選機推廣速度加快,已推廣13套。我國一些大型煤炭企業(yè),如神華集團、大同煤礦集團公司、開灤(集團)公司、西山煤電集團公司、陽泉煤業(yè)集團公司、霍州煤電集團公司、汾西礦業(yè)集團公司、平頂山煤業(yè)集團公司、雞西礦務(wù)局、鶴壁煤業(yè)集團公司、安陽礦務(wù)局、龍口礦務(wù)局和沈陽礦務(wù)局等,也開始應(yīng)用復(fù)合式干法選煤技術(shù)。除煤炭生產(chǎn)企業(yè)外,許多煤炭運銷公司、煤炭集運站也廣泛使用復(fù)合式干法分選機。2000年4月,山西省煤炭運銷總公司在朔州召開全省煤運系統(tǒng)煤炭干法選煤現(xiàn)場會,要求全省有條件的煤炭運銷公司、集運站推廣復(fù)合式干法選煤設(shè)備。另外,在焦化廠、煤氣廠、選煤廠也開始應(yīng)用復(fù)合式干選技術(shù)。目前各應(yīng)用單位反饋的信息表明,復(fù)合式干法選煤設(shè)備運轉(zhuǎn)平穩(wěn)無重大設(shè)備事故。分選效果良好,能滿足用戶要求,經(jīng)濟效益好,被許多煤礦企業(yè)稱為“生命工程”。部分使用單位在第一次使用復(fù)合式干選設(shè)備后又繼續(xù)擴大,再訂購。如霍州礦務(wù)局、大同左云鵲兒山礦、太原東山煤礦等。我國最大的煤炭企業(yè)神華集團經(jīng)過多年調(diào)研,在康家灘礦試用復(fù)合式干法選煤取得滿意結(jié)果后,擬將在投資1億多元的補連塔選煤廠全面改造成為復(fù)合式干選廠。5.3使用示例(1)選前煤的分配2000年投產(chǎn)使用FGX-6型復(fù)合式干選系統(tǒng),入料粒度0～80mm,選前原煤灰分36%,選后精煤灰分21%(精煤產(chǎn)率87.46%);發(fā)熱量由18.82MJ(4500kcal/kg)提高到25.51MJ(6100kcal/kg),噸煤售價提高30元。(2)煤粉系統(tǒng)結(jié)果99年投產(chǎn)使用FGX-6A型復(fù)合式干選系統(tǒng)2套,分選弱粘煤。2000年8月又購進FGX-12A型干選系統(tǒng)一套,實現(xiàn)原煤(90×104t/a)全部入選。經(jīng)檢測,硫分由1.61%降到0.97%,發(fā)熱量提高267kcal/kg。干選加工費2.0元/t,噸煤售價提高10元。1997年9月7日,由大同市副市長主持召開了大同市煤炭提質(zhì)增效現(xiàn)場會,推廣鵲兒山礦采用的復(fù)合式干法選煤設(shè)備提高煤質(zhì)的經(jīng)驗。(3)選好、選好煤煤。選好精煤。為煤的干選1999年5月投產(chǎn)使用FGX-6A型復(fù)合式干選系統(tǒng)一套。分選貧煤,入料粒度50～6mm。干選后,灰分由29.18%降到16.84%,干選精煤作為安陽鋼鐵公司高爐噴吹用煤,噸煤售價提高28元,每月入選原煤3×104t。除加工費外,年凈收入170萬元。九礦該選煤系統(tǒng)榮獲鶴煤公司1999年度技術(shù)管理一等獎。(4)提高焦炭質(zhì)量,節(jié)約脫硫添加劑2000年,投產(chǎn)使用FGX-6型系統(tǒng)一套,入選粒度30～100mm,代替原人工手選,取得重大經(jīng)濟效益和社會效益。年入選量14×104t,排矸量1.5×104t/a,排除硫鐵礦900t/a。焦炭合格率提高30%,煤氣中H2S含量由800mg/m3降到300mg/m3。居民使用煤氣臭味少了,受到廣泛贊揚。煤氣廠獲直接經(jīng)濟效益525萬元/a。解脫了幾十名手選工的繁重體力勞動,節(jié)約了昂貴的脫硫添加劑。干選系統(tǒng)總投資60萬元,運行成本23萬元(噸煤加工費僅1.6元)。(5)煤炭企業(yè)及其他資源量t2000年8月,2套FGX-12A型干選系統(tǒng)正式投產(chǎn)使用。分選長焰煤,入選粒度50～0mm。工作制度3班/d,6000h/a,年處理180×104t,干選日處理4000t。選后精煤發(fā)熱量平均提高200kcal/kg(含6～0mm粉煤),加工費1.18元/t,選后噸煤價格提高6元,全廠每噸煤效益2.32元,年效益417.6萬元?？偼顿Y380萬元。其中,設(shè)備174萬元,廠房59萬元,運輸鋼架、電氣76萬元,土建54萬元,其它17萬元。靜態(tài)投資回收期11個月。(6)復(fù)合式干選系統(tǒng)陽煤集團五礦生產(chǎn)規(guī)模為4Mt/a,配套大型動力煤選煤廠,分選50～13mm級無煙煤。由于13～0mm級末煤未經(jīng)洗選,質(zhì)量不穩(wěn)定,導(dǎo)致全礦末煤銷售困難,最高庫存達(dá)40×104t。99年10月,一套FGX-6A型復(fù)合式干選系統(tǒng)正式投產(chǎn),分選末煤,處理能力60～80t/h。選后精煤灰分降低5.56%～9.42%,起到與選煤廠補套作用,保證了外運末煤質(zhì)量?？偼顿Y90萬元,噸煤加工費2元。僅用20d完成全部工程,并一次試車成功。6環(huán)保節(jié)能效益復(fù)合式干法選煤用于動力煤加工,可以達(dá)到排矸、煤中粒狀硫鐵礦,降低灰分和提高發(fā)熱量目的。對于燃煤用戶,可以減少粉塵、二氧化硫的排放量,減少大氣污染。該法不用水,因而不產(chǎn)生煤泥水對環(huán)境的污染,節(jié)省了大量寶貴的水資源。由于系統(tǒng)具有完善的除塵工藝,除確保大氣不受污染外,而且除塵系統(tǒng)收集的煤塵可完全回收為商品煤,避免了一般選煤廠煤泥二次污染問題。另外,干選系統(tǒng)工藝簡單,設(shè)備少,能耗低,具有間接環(huán)保效應(yīng)。該系統(tǒng)除保證對大氣無污染外,由于系統(tǒng)本身也采取負(fù)壓操作,使煤塵不能從干選機外溢,保證車間環(huán)境清潔。6.1煤粉加工系統(tǒng)干法選煤可將原煤中90%以上的矸石雜質(zhì)排除。按目前已推廣96套系統(tǒng)年加工原煤21Mt、原煤平均含矸15%計,矸石年排出量283.5×104t。如不經(jīng)加工,這些矸石需要花費上千列火車運輸。6.2脫硫率復(fù)合式干法可將煤中2mm以上的硫鐵礦排除。對于以硫鐵礦硫為主的原煤,脫硫率可達(dá)60%,硫分下降一個百分點左右。僅按已投產(chǎn)的5座脫硫復(fù)合式干選廠統(tǒng)計,年處理量357×104t,硫分平均降低0.8%,可減少燃煤中SO2排放量達(dá)57120t。6.3復(fù)合式干選量選擇水洗選煤,一般,噸煤耗水0.7m3。按目前復(fù)合式干選量2100×104t/a計