矿物加工工程毕业设计-2.0Mta矿井型选煤厂初步设计.doc

2.0Mt/a矿井型选煤厂初步设计
摘 要
本次设计为200万吨的大型矿井型选煤厂。入洗的原煤为西曲矿原煤和马兰矿原煤按5：5的比例混合后的煤，原煤的灰分为22.49% ，属于中等可选煤。设计任务要求精煤产品灰分小于9%,水分小于10%.精煤产品作为炼焦煤，中煤与煤泥相混作为代销，矸石外运。
因大于50mm矸石只占入选原煤的4.46%，入厂原煤的含矸量为中矸，所以不考虑选前排矸作业，只需进行破碎。原煤中的煤泥含量较少，故不需要预先脱泥。采用两台直径为1.0m的无压三产品重介旋流器进行分选后产品分别进入精煤、中煤、矸石脱介筛。筛下由溜槽等管道收集合格介质和稀介质到相应的桶内。为了提高分选密度，并且减少煤泥量，精煤筛下的合格介质中有一少部分需要分流。由于粗煤泥含量极少，且灰分不高，故不考虑对粗煤泥使用分选设备，只进行分级脱水，然后加入各产品中。煤泥采用直接浮选工艺，使用加压过滤机来处理浮选精煤，而浮选尾煤则在浓缩后用快开压滤机进行处理。

关键词：选煤厂,旋流器,煤泥,浮选

THE DESIGN OF 2.0MT/A PITHED COAL PREPARATION PLANT
ABSTRACT
The design is for the large-scale shaft mode coal preparation plant of 2.0 million.The raw coal to be washed are the Xiqu raw coal and Malan raw coal which are mixed in the proportion of five：five. The ash content of the raw coal is 22.49% ,which makes the coal middling to wash.The task of the design is to make the ash content of the washed coal be less than 9%,the moisture content be less than 10%.And the washed coal will act as coking coal, middlings and sludge will be mixed and sold seperately,and the reject will be carried away.
For the reject whose particle sizes are larger than fifty millimeters occupy the feed’s 4.46% , which is middling ,we have no need to do anything to exclude them, just crashing before washing.The sludge content of the raw coal is not too much,so slimeseparation ahead isn’t needed.Separated by the two no-pressur media cyclones whose diameter is 1.0 meters,the coal will be carried to the washed coal 、the middlings and the rejects sculping screens separately.The materials that below the mesh screens will acess to corresponding qualified media and sparse media casks.In order to increase the separation density and decrease the sludge content,a part of the qualified media form the washed coal sculping screen should be distributed. Content is extremely low as a result of coarse coal and ash is not high, it does not consider the use of crude coal sorting equipment, only graded dehydration, and then adding the products.During the direct floatation craft, the flotation concertrates will be dealt by a dissepiment press filter,while the flotation tailings will be treated in the pressure filtration department.

KEY WORDS：coal preparation plant, cyclone, sludge, floatation

72

目 录
前 言 1
第一章 设计概要 2
1.1 项目背景和历史 2
1.2 可行性研究概要 2
1.3 产品用户和拟建规模 2
1.3.1 市场预测 2
1.3.2 生产能力 3
第二章 煤源及煤质特征 4
2.1 煤源概况 4
2.2 煤质特征 4
2.3 煤的可选性 5
2.3.1 煤质资料依据 5
2.3.2 可选性曲线 18
2.3.3 筛分资料分析 18
2.3.4 原煤入选方式的确定—混合与分组 19
2.3.5 选煤流程 19
第三章 选煤工艺 20
3.1 选煤方法的确定 20
3.1.1 跳汰分选指标计算 20
3.1.2 重介（三产品）分选指标计算 23
3.1.3 选煤方法确定 27
3.2 流程的简述及特点 27
3.2.1 原煤准备 33
3.2.2 主选部分 33
3.2.3 流程特点如下 34
3.3 工艺流程图 35
3.4 工艺流程的计算 36
3.4.1 准备作业的计算 36
3.4.2 分选作业的计算 37
第四章 工艺设备的选型与计算 55
4.1 准备车间的选型与计算 55
4.2 分选设备选型与计算 56
4.3 浮选部分的设备选型 57
4.4 煤及煤泥脱水设备的选型与计算 58
4.5 介质浓缩设备 59
第五章 工艺布置 60
5.1 地面工艺总布置 60
5.2 主厂房工艺布置 61
5.3 场地运输 61
第六章 生产辅助设施 62
6.1 设施概况 62
6.2 生产技术检查 62
6.3 给排水 63
6.4 电气 64
6.5 自动化 65
6.6 检测、计量、保护装置 66
6.7 生产管理系统及通信 66
6.8 采暖、通风及供热 67
第七章 环境保护 69
7.1 环境保护 69
7.2 消防 工业卫生 70
第八章 节能措施综述 73
8.1 耗能指标及分析 73
8.2 节能措施综述 73
8.3 生产组织和劳动定员 73
8.4 职业安全与工业卫生 74
第九章 技术经济 75
9.1 劳动定员及劳动生产率 75
9.2 透支估算及投资筹措 75
参考文献 76
致 谢 77

前 言

煤炭作为国民经济发展的重要能源和原材料，在整个国民经济体系中占据重要的地位。2000年，我国能源消费结构中煤炭占65.9%。据专家测算，煤炭在我国能源消费结构中的比例在今后10年内不会下降很多,仍将占到一半以上。按照中国能源“九五”计划和2010规划，煤炭的生产和消费将在目前水平上有较大增长，但在煤炭的使用上又存在着利用效率低和污染环境等问题。为了中国经济和社会能实现可持续发展，必须发展符合我国国情的洁净煤技术。煤炭洗选加工是国际上公认的实现煤炭高效洁净利用的首选方案，又是发展洁净煤技术的主要内容之一。而精煤是炼焦和其他工业不可缺少的原料之一。目前，我国在能源利用方面正在加大对原煤的入选比例，使煤炭工业走可持续发展道路。因此，设计适合我国国情工艺先进、效率高的现代化选煤厂，具有非常重要的现实意义。
本次设计为200万吨/年的大型矿井型选煤厂。入洗的原煤为A矿原煤和B矿原煤按5：5的比例混合后的煤，原煤的灰分为22.49%是中灰、低硫，中等可选煤。设计任务要求精煤产品灰分小于9%,水分小于10%，精煤产品作为炼焦煤，中煤与煤泥就地混合代销，矸石外运。
设计力求达到工艺先进，技术合理，工程量省，投资少的效果。通过各方案的对比后，在满足任务要求的基础上选择了不脱泥无压三产品重介旋流器，煤泥采用煤泥重介旋流器及浮选的联合工艺。此流程对介质的回收和煤泥水的处理都十分有利。设备选型尽量考虑引进国外的处理能力大，效率高的设备。
主厂房布置吸取了国外模块式选煤厂单层厂房大厅式布置优点，在满足工艺要求的前提下，采用设备大型化，单机化的布置形式，最大限度的减少中间转载环节，大大减少了厂房的体积和高度，为实现洗水闭路循环，宜采用洗水净化再生系统。

第一章 设计概要
1.1 项目背景和历史
拟建项目的隶属关系及所在位置：
拟建的选煤厂位于，为矿井型选煤厂。
1.2 可行性研究概要
1、西曲和马兰矿井型选煤厂入洗原煤为对应矿原煤，可采储量较大，设计年生产能力为200万吨资源可靠，所产煤种为主焦煤，为国家环保型奇缺煤种。精煤灰分要求为9%时，其可选性为中等可选煤。
2、推荐的产品结构为精煤、中煤、矸石。
3、选煤厂设计规模与所采原煤矿井的生产能力相配套，为年处理原煤200万吨。
4、选煤厂水源取自地下水，电源自设变电所，交通运输便利。
5、为了确定适合本厂入洗原煤的合理洗选加工，本次设计分别对不同的选煤方法进行比较，为了保证生产出高质量的精煤，使精煤的产量达到最大的回收率，满足产品结构多元化的要求，确定本次设计推荐的选煤方法为50-0mm无压三产品重介旋流器分选，煤泥浮选联合工艺。
6、工艺流程共包括50-0mm不脱泥无压三产品重介旋流器分选，煤泥浮选，煤泥水处理和尾煤压滤环节四大部分。该工艺流程系统简单灵活适应性强，效率高。产品满足设计的要求，洗水闭路循环。
7、设备选型先进可靠，凡是国内不过关的设备都考虑引进国外技术先进性能可靠的设备予以弥补。全厂集控和自动化程度高，介质密度控制手段先进，调节快捷，精确度高。
1.3 产品用户和拟建规模
1.3.1 市场预测
根据煤质特征结果分析，A和B煤质为低硫、中高发热量，属优质的主焦煤资源，目前由于国家各种拉动内需的政策出台，国内对于钢铁产品的需求正在逐渐增大，但国际国内对环境保护要求非常严格，随着发起污染防止法律法规和标准体系的建立，对大气环境质量的要求日益严格。对于该厂原煤经洗选加后，可以进一步降低灰分和硫分，精煤产品可以出口，也可供应国内其他大型钢厂。经洗选后，该产品属低灰，特低硫的优质炼焦煤，能满足环保要求，其市场前景广阔。
1.3.2 生产能力
1、生产能力
根据原煤的最终生产规模。确定该选煤厂生产能力为：入洗原煤200万吨每年。
2、工作制度 服务年限
（1）工作制度；选煤厂设计工作为：每年330天生产，每天16小时两班生产，一班检修。
（2）小时处理能力：选煤厂每小时入选原煤378.79吨。
（3）服务年限：选煤厂设计服务年限同原煤可采年限相同。

第二章 煤源及煤质特征
2.1 煤源概况
1、原料煤的矿井位置：
设计的选煤厂位于漳村矿附近，在是山西省长治市，隶属于潞安集团。铁路，公路交通都较为便利。
2、主要煤源:
设计选煤厂煤源来自A和B矿，属矿井型选煤厂。选煤厂的设计规模与矿井一致。
根据矿井规划，设计选煤厂入选煤层为A、B层煤。
2.2 煤质特征
1、煤的化学性质:
表2-1 筛分总样工业分析结果
Results of the industrial analysis to the total sample of screening
A矿筛分总样化验结果表
化验项目
水分/%
灰分/%
挥发分/%
发热量
MJ/kg
全硫/%
胶质层(之字形)
X毫米
Y毫米
原煤

18.78
18.05
25.02
0.39
27
16
浮精(-1.4)

10.71
21.19

0.51

B矿筛分总样化验结果表
化验项目
水分/%
灰分/%
挥发分/%
发热量
MJ/kg
全硫/%
胶质层(之字形)
X毫米
Y毫米
原煤

26.19
21.66
23.50
0.87

浮精(-1.4)

7.58
25.59

0.50
40
20

通过表2—1可知：
（1）灰分分析:A矿煤灰分为18.78%，B煤灰分为26.19%，均属于中灰煤。
（2）有害物质和元素分析:
硫分分析: A矿煤硫分平均为0.39%,为特低硫煤，B煤硫分平均为0.87%,按比例20：80混合入洗，原煤为特低硫煤。
按中国煤炭分类标准（GB5751-86）划分，以精煤挥发分（900℃Vdaf%）和粘结指数（GR。I。）为主要分类指标，角质层厚度（Ymm）、奥亚膨胀度（b%）为辅助指标进行。
选煤厂入选的煤层都属主焦煤。
2.3 煤的可选性
煤质资料主要是筛分、浮沉试验资料，应用在工艺流程设计之前，经过审查、考证、调整和综合。
2.3.1 煤质资料依据
该选煤厂设计资料内容如下：
ØA矿煤原煤筛分浮沉实验报告
ØB矿煤原煤筛分浮沉实验报告

（1） 原煤筛分试验报告表：
表2-2 A矿筛分试验报告表
Results of industrial screening test to Coal A
A矿原煤筛分实验结果
粒级/mm
产物名称
产率
质量
重量/kg
占全样/%
筛上产物/%
灰分Ad/%
>100
煤
122.20
2.40

11.07
夹矸煤
59.40
1.17

26.78
硫铁矿

矸石
33.20
0.65

65.72
小计
214.80
4.22
4.22
23.86
100～50
煤
239.60
4.71

13.33
夹矸煤
48.40
0.95

47.68
硫铁矿
2.00
0.04

56.64
矸石
80.20
1.58

58.96
小计
370.20
7.28
7.28
27.94
>50合计
585.00
11.50
11.50
26.44
50～25
煤
656.90
12.92
24.42
23.25
25～13
煤
464.40
9.13
33.55
19.98
13～6
煤
920.70
18.10
51.65
17.55
6～3
煤
679.60
13.36
65.01
17.46
3～0.5
煤
1129.80
22.22
87.23
15.50
0.5～0
煤
649.50
12.77
100.00
15.36
50～0合计
4500.90
88.50

17.79
毛煤总计
5085.90
100.00

18.78
原煤总计
4970.50
97.73

17.81

表2-3 B矿筛分试验报告表
Results of industrial screening test to Coal B
B矿原煤筛分实验结果
粒级/mm
产物名称
产率
质量
重量/kg
占全样/%
筛上产物/%
灰分Ad/%
>100
煤
201.20
3.57

12.02
夹矸煤
53.80
0.96

40.67
硫铁矿
21.60
0.38

61.43
矸石
241.20
4.28

79.47
小计
517.80
9.19
9.19
48.48
100～50
煤
161.80
2.87

12.74
夹矸煤
29.60
0.53

28.43
硫铁矿
23.60
0.42

60.64
矸石
135.80
2.41

80.30
小计
350.80
6.23
6.23
43.44
>50合计

868.60
15.42
15.42
46.44
50～25
煤
536.00
9.52
24.94
39.86
25～13
煤
669.80
11.89
36.83
29.66
13～6
煤
834.40
14.82
51.65
24.77
6～3
煤
570.90
10.14
61.79
22.14
3～0.5
煤
1492.80
26.51
88.30
16.51
0.5～0
煤
658.70
11.70
100.00
12.12
50～0合计
4762.60
84.58

22.50
毛煤总计
5631.20
100.00

26.19
原煤总计
5209.00
92.51

22.01

表2-4 A矿小筛分试验结果报告表
Results of sieving test to Coal A
煤样名称
自 然 级
破 碎 级
煤样重量
500g
500g
煤样灰分
15.36%
12.95%
粒级
mm
重量
（G）
占本级
（%）
灰分
（%）
重量
（G）
占本级
（%）
灰分
（%）
0.50-0.250
58
31.66
13.32
235
47.09
10.46
0.250-0.125
122
24.45
13.18
109
21.85
12.95
0.125-0.075
48
9.62
16.00
53
10.62
15.61
0.075-0.045
42
8.42
16.62
24
4.81
16.58
-0.045
129
25.85
18.33
78
5.63
15.94
合计
499
100
15.12
499
100
12.92

表2-5 乙矿<0.5mm小筛分试验结果报告表
Results of sieving test to Coal B
煤样名称
自 然 级
破 碎 级
煤样重量
200g
200g
煤样灰分
12.90%
17.66%
粒级
mm
重量
（g）
占本级
（%）
灰分
（%）
重量
（G）
占本级
（%）
灰分
（%）
0.50-0.250
71.50
35.84
10.48
94.50
45.80
13.38
0.250-0.125
34.00
17.05
14.02
41.00
19.87
17.84
0.125-0.075
16.00
8.02
14.42
16.00
7.76
19.85
0.075-0.045
19.00
9.52
13.71
17.80
8.63
18.22
-0.045
59.00
29.57
13.78
37.00
17.94
27.01
合计
199.50
100.00
12.68
206.30
100.00
17.63

（2） 煤质资料的综合报告表：

表2-6 A、B两矿筛分综合报告表
Consolidated results of the industrial screening Coal A and B
A、B两矿筛分实验综合表
粒级/mm
产品名称
A矿（K1=50%）
B矿（K2=50%）
综合（K=100%）
占本级/%
占全样/%
灰分Ad/%
占本级/%
占全样/%
灰分Ad/%
占本级/%
占全样/%
灰分Ad/%
>100
煤
2.40
1.20
11.07
3.57
1.79
12.02
2.99
2.99
11.64
夹矸煤
1.17
0.58
26.78
0.96
0.48
40.67
1.06
1.06
33.03
硫铁矿

0.38
0.19
61.43
0.19
0.19
61.43
矸石
0.65
0.33
65.72
4.28
2.14
79.47
2.47
2.47
77.65
小计
4.22
2.11
23.86
9.19
4.60
48.48
6.71
6.71
40.73
100～50
煤
4.71
2.35
13.33
2.87
1.44
12.74
3.79
3.79
13.11
夹矸煤
0.95
0.48
47.68
0.53
0.26
28.43
0.74
0.74
40.83
硫铁矿
0.04
0.02
56.64
0.42
0.21
60.64
0.23
0.23
60.30
矸石
1.58
0.79
58.96
2.41
1.21
80.30
1.99
1.99
71.86
小计
7.28
3.64
27.94
6.23
3.11
43.44
6.75
6.75
35.09
>50合计
11.50
5.75
26.44
15.42
7.71
46.44
13.46
13.46
37.90
50～25
煤
12.92
6.46
23.25
9.52
4.76
39.86
11.22
11.22
30.30
25～13
煤
9.13
4.56
19.98
11.89
5.95
29.66
10.51
10.51
25.46
13～6
煤
18.10
9.05
17.55
14.82
7.41
24.77
16.46
16.46
20.80
6～3
煤
13.36
6.68
17.46
10.14
5.07
22.14
11.75
11.75
19.48
3～0.5
煤
22.22
11.11
15.50
26.51
13.25
16.51
24.37
24.37
16.05
0.5～0
煤
12.77
6.39
15.36
11.70
5.85
12.12
12.23
12.23
13.81
50～0合计
88.50
44.25
17.79
84.58
42.29
22.50
86.54
86.54
20.09
毛煤总计
100.00
50.00
18.78
100.00
50.00
26.19
100.00
100.00
22.49

表2-7 A、B两矿破碎级筛分综合报告表
Consolidated results of screening test to comminuted class in Coal A and B

A、B两矿+50mm破碎级筛分实验结果综合表
粒级/mm
A矿（K1=5.75%)
B矿（K2=7.71%)
综合(K=13.46%)
占本级/%
占全样/%
灰分Ad/%
占本级/%
占全样/%
灰分Ad/%
占本级/%
占全样/%
灰分Ad/%
校正/%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
50～25
47.48
2.73
27.22
26.07
4.02
57.15
25.07
6.75
45.04
44.89
25～13
13.57
0.78
28.74
8.50
1.31
44.44
7.76
2.09
38.58
38.43
13～6
13.22
0.76
25.82
6.16
0.95
37.42
6.35
1.71
32.26
32.11
6～3
9.04
0.52
23.94
2.46
0.38
35.44
3.34
0.90
28.80
28.65
3～0.5
9.39
0.54
21.78
5.32
0.82
24.65
5.05
1.36
23.51
23.36
0.5～0
7.30
0.42
24.31
1.49
0.23
18.00
2.41
0.65
22.08
21.93
合计
100.00
5.75
26.22
50.00
7.71
46.86
50.00
13.46
38.05
37.90

表2-8 A、B两矿自然级与破碎级筛分综合报告表
A、B两矿自然级与破碎级筛分实验结果综合表
粒级/mm
自然级
破碎级
综合
占本级/%
占全样/%
灰分Ad/%
占本级/%
占全样/%
灰分Ad/%
占本级/%
占全样/%
灰分Ad/%

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
50～25
12.96
11.22
30.30
50.15
6.75
44.89
17.97
17.97
35.78
50～0.5mm灰分为:23.69%
25～13
12.14
10.51
25.46
15.53
2.09
38.43
12.60
12.60
27.61
13～6
19.02
16.46
20.80
12.70
1.71
32.11
18.17
18.17
21.86
6～3
13.58
11.75
19.48
6.69
0.90
28.65
12.65
12.65
20.13
3～0.5
28.16
24.37
16.05
10.10
1.36
23.36
25.73
25.73
16.43
0.5～0
14.14
12.23
13.81
4.83
0.65
21.93
12.88
12.88
14.37

合计
100.00
86.54
20.09
100.00
13.46
37.90
100.00
100.00
22.49

Consolidated results of screening test to the comminuted class and natural class in Coal A and B

表2-9 A矿自然级浮沉报告表表
Results of the floating test to the natural class in Coal A
A矿自然级浮沉实验报告表

粒度/mm
50～25mm
25～13mm
13～6mm
6～3mm
3～0.5mm
50～0.5mm
数 量
灰分（%）
数 量
灰分（%）
数 量
灰分（%）
数 量
灰分（%）
数 量
灰分（%）
数 量
灰分（%）
密度(kg/l)
占本级/%
占全样/%
占本级/%
占全样/%
占本级/%
占全样/%
占本级/%
占全样/%
占本级/%
占全样/%
占本级/%
占全样/%
占入选全样/%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
<1.3
0.91
0.11
5.54
1.15
0.10
6.30
1.19
0.21
5.30
5.11
0.65
5.46
9.77
2.12
4.05
4.36
3.20
1.60
4.54
1.3-1.4
57.11
7.06
8.59
61.28
5.52
8.46
65.08
11.33
8.49
65.05
8.29
7.85
53.47
11.61
6.78
59.82
43.82
21.91
7.93
1.4-1.5
5.66
0.70
15.24
6.05
0.55
15.90
7.41
1.29
16.63
6.18
0.79
15.59
12.34
2.68
11.12
8.19
6.00
3.00
13.81
1.5-1.6
9.68
1.20
24.40
10.05
0.91
25.27
9.79
1.70
25.20
8.60
1.10
23.87
8.74
1.90
18.97
9.29
6.80
3.40
23.12
1.6-1.7
4.82
0.60
35.10
3.74
0.34
35.32
2.91
0.51
35.63
2.96
0.38
34.61
3.86
0.84
40.83
3.62
2.66
1.33
36.97
1.7-1.8
2.66
0.33
43.43
1.83
0.16
41.11
2.12
0.37
44.48
1.61
0.21
40.68
1.80
0.39
45.04
1.99
1.46
0.73
43.48
1.8-2.0
9.02
1.12
52.74
6.45
0.58
52.71
4.76
0.83
5.52
4.84
0.62
50.75
3.34
0.73
50.20
5.28
3.87
1.93
41.82
〉2.0
10.14
1.25
64.31
9.45
0.85
67.91
6.74
1.17
67.71
5.65
0.72
60.51
6.68
1.45
58.05
7.44
5.45
2.72
63.44
合计
100.00
12.37
22.31
100.00
9.01
20.65
100.00
17.41
16.09
100.00
12.75
15.96
100.00
21.71
14.99
100.00
73.25
36.62
17.35
合计占总计
95.95
12.37
22.31
98.68
9.01
20.65
96.32
17.41
16.09
95.58
12.75
15.96
97.79
21.71
14.99
96.73
73.25
36.62
17.35
煤泥
4.22
0.55
15.22
1.34
0.12
14.73
3.82
0.69
15.13
4.62
0.62
14.82
2.26
0.50
15.06
3.27
2.48
1.24
15.04
总计
100.00
12.92
22.01
100.00
9.13
20.57
100.00
18.10
16.06
100.00
13.36
15.91
100.00
22.22
14.99
100.00
75.73
37.86
17.28

表2-10 A矿破碎级浮沉报告表表
Results of the floating test to the comminuted class in Coal A

A矿破碎级浮沉实验报告表
粒 度 /mm
50～25mm
25～13mm
13～6mm
6～3mm
3～0.5mm
50～0.5mm
数 量
灰分(%)
数 量
灰分(%)
数 量
灰分(%)
数 量
灰分(%)
数 量
灰分(%)
数 量
灰分(%)
密度（Kg/L)
占本级/%
占全样/%
占本级/%
占全样/%
占本级/%
占全样/%
占本级/%
占全样/%
占本级/%
占全样/%
占本级/%
占全样/%
占入选全样
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
<1.3
1.31
0.07
4.58
5.44
0.08
5.22
4.58
0.07
5.98
7.29
0.07
4.71
12.87
0.13
3.50
4.08
0.42
0.21
4.62
1.3-1.4
64.54
3.44
8.80
54.42
0.80
8.28
53.59
0.82
7.94
51.04
0.49
7.79
49.51
0.50
6.97
58.74
6.05
3.03
8.38
1.4-1.5
6.38