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1、摘要 本设计完成了孤山子矿3.0 Mt/a动力煤选煤厂初步设计。该选煤厂属矿井型选煤厂，为铁法煤业（集团）有限责任公司下属的现代化大型矿井，主要产品为特低灰动力煤。设计首先对孤山子矿的原煤质量情况进行综合分析，全面了解具体煤质特点，在此基础上完成了选煤流程的确定，流程计算，设备选型，厂房布置，经济概算，图纸绘制等工作。参照选煤厂设计规范选择合理的选煤工艺方法，尽可能采用回收率、自动化程度高的重介选煤方法，实现模块化结构及设备大型化，并保证生产工艺系统具有足够灵活性功能，以便根据市场变化，科学组织生产方案，实现企业效益最大化。关键词：选煤厂;初步设计;混合入选;跳汰选煤工艺AbstractThi
2、s design has completed the GUSHANZI coal washery 3.0 Mt/a coal preparation plant preliminary design.This type is coal mine, services for coal mine TIEFA in the Pacific group, the main products is steaming coal. Design of the coal mine first Pacific quality analysis, to fully understand the specific
3、characteristics of coal, on the basis of coal preparation process completed, process, equipment selection, workshop layout, economical, drawing budget. With reference to “the design code for coal” reasonably select the coal preparation process, use as far as possible recovery, a high degree of autom
4、ation curve method, to realize modularize structure and equipment heavy section-rization, ensure the production process system has enough flexibility to change according to the market function and scientific organization, enterprise production plan to maximize profits.Key words: coal preparation pla
5、nt; preliminary design; Hybrid selected;Jigging process前言煤炭是中国的主要能源和重要的生产原料，在一次能源消费中始终占70左右，保证了国民经济的发展和人民生活的提高。建国初期，我国煤炭工业非常落后，1949年原煤产量只有3243万吨，经过60年的发展、改革和创新，2008年原煤产量已经达到27.93亿吨，今年预计达到30亿吨左右，位居世界第一。煤炭洗选加工是煤炭生产和高效利用过程不可缺少的一个重要环节，是实现煤炭洁净利用、节能降耗和可持续发展的基础和前提，建国以后选煤的发展取得了辉煌的成就，从1949年的入选量约200万吨，到2008年达
6、到12.5亿吨，今年预计超过13亿吨，成为世界第一选煤大国。煤炭工业是我国国民经济的基础产业，在我国以煤炭作为主要能源的格局在今后50年内不会有根本性的变化。可以预计，到2020年，随着我国经济总量翻两番，对煤炭这一基础能源的需求也将翻一番。根据我国能源结构和资源特点，为了适应国民经济和社会注意市场经济的发展，以适合环境保护的需求，国家煤炭工业发展规划提出，要大力推进煤炭洁净生产和使用，促进洁净煤技术的产业化。发展洁净煤技术，其重要内容之一是大力推广煤炭的分选加工，用先进技术改造和建设选煤厂，提高煤炭入选比例。1随着中国经济的持续、快速、健康地发展，能源工业要实现新的突破。但受到油气资源量的制
7、约，石油和天然气产量的增长速度有限，国内一次能源供应量的增加仍将主要依靠发展煤炭、水电和核电。据测算，到2050年，中国能源生产总量可达到35.4亿吨标准煤，其中，原煤33.5亿吨，占67.7%；原油2.3亿吨，占9.3%；天然气1500亿立方米，占5.6%，水电11540亿千瓦小时，占4.5%。在整个21世纪上半期，我国一次能源生产结构仍将以煤炭为主，有明显变化的是水电在能源生产总量中的比例将超过原油，水能资源的开发程度将接近60%，电力能源结构仍将以火电为主。由于能源生产的增长不能满足能源需求的增长，我国国内能源供应的缺口量，在21世纪初期将超过1亿吨标准煤，2030年约为2.5亿吨标准煤
8、，到2050年约为4.6亿吨标准煤，规模约占年能源需求量的十分之一。虽然我国的煤炭资源丰富，但是这种不可再生资源是取之有尽的，所以煤炭资源的合理综合利用显现出相当重要的意义。煤炭经过洗选，若将炼焦精煤的灰分降低1，则焦炭灰分可降低1.3，燃料比降低2.7，生铁产量提高2.74.0；若焦炭硫分降低0.1，燃料比可降低1.5，生铁产量提高2。工业锅炉或窑炉按设计要求燃烧块煤，可节煤18左右，减少烟尘排放量40以上；电厂粉煤锅炉燃烧6mm的末煤，可降低制粉煤电耗。可见，用户使用经过洗选加工后的煤炭，其节能效果相当显著，并且由燃煤产生的烟尘和SO2的排放量也相应减少了。因此，应加大煤炭洗选力度，使用户
9、用上符合自己质量要求的产品，既可提高能源利用效率，还可减少环境污染，又可节约矿产资源。对于煤炭企业，为了使煤炭资源得到充分的利用，必须进行机械加工和化学加工。实践证明，选煤是提高煤炭使用价值，充分利用煤炭资源最经济而有效的加工方法之一。原煤通过选煤和筛分加工后，可改善煤炭产品质量，生产出满足不同用户需求的、不同规格的产品，进而减少矸石的无效运输，提高煤炭利用率，节约能源，同时会给企业带来丰厚的经济效益。因此，对煤炭进行洗选加工，建立选煤厂是非常必要的。中国的能源结构以煤为主，煤炭产量居世界第一，与此同时也“产”出了1500 多座煤矸石山，累计堆存量达30 亿吨 以上，相当于全国3 年的原煤产量
10、，并以每年超过1.2 亿吨的速度继续增加。这些煤矸石已占去了20 万亩以上的土地。中国的土地资源非常紧缺，人均耕地仅1.5亩，而煤矸石是目前中国排放量最大的工业固体废弃物之一，浪费了大量宝贵的土地资源，而且还造成大量污染。煤矸石到底沾着“煤”字，是一种低热值燃料。因此，把煤矸石转化为可用资源，是中国节约土地和合理利用资源、实现可持续发展的必然选择2。本设计任务是设计年处理量为3.0Mt的大型矿井型选煤厂。工作制度为330d/a，每天三班制，每班工作8h，两班生产，一班检修。要求完成对原煤煤质资料分析，煤可选性评定，工艺流程选择与计算，设备选型，厂房布置，经济概算，图纸绘制等初步设计任务。1 厂
11、区概况1.1 地理位置、行政管理及交通情况孤山子矿为铁法煤业（集团）有限责任公司下属的现代化大型矿井。矿所在地行政区划隶属于辽宁省调兵山市孤山子镇。孤山子井田位于铁法煤田的东南部，南北走向长约5.35km，东西宽约4.2km，总面积约为22.5 km2。北以 FW313断层为界，与小青井田相邻；南以煤层最低可采边界线为界，上水平局部以人为技术边界与蔡牛井田相邻；西以F3、F2、FW25、F35-1断层为界与大兴井田相邻；东至14#煤层最低可采边界线。晓南井田平面直角座标和地理座标分别为： X= 46895484697640 Y= 4154799241554247 北纬 422019422442
12、 东经 12334571233921孤山子矿东距铁岭市30km，南距沈阳市130km，与外界交通方便。矿区铁路直达矿井并在大青站与国铁接轨，可通往全国各地。矿区公路网已经形成，纵横交错、四通八达，康铁线、四梅线公路由本区东西向穿过，孤山子矿可以通过两条公路直达铁岭市，与哈大公路相接，详见图1.1。图1-1 铁法矿区交通位置图Fig. 1-1 Chart of Tiefa areas transportation1.2 厂区地理概况 铁法矿区地势平坦，属于冲积平原地貌。其西部为调兵山复背斜，是由一套古老岩系隆起而成的低矮山丘，由于长期风化剥蚀，植被较为发育。晓南井田地形较为平坦开阔，起伏不大，海
13、拔标高为+57m+75m，并全部被第四系松散沉积物所覆盖。区内无大河流发育，仅有长沟河等季节性河流，夏流冬涸，由西向东横贯全区，在前往户屯汇集后转向南流入辽河。1.3 气象及地震该区为大陆性寒温带干旱半干旱气候，风多雨少，春冬两季多为西北风，夏秋两季多为西南风，风力一般34级，大者高达78级，无风季节少见。年平均降雨量Q = 500 mm/a左右，最大达到1009.1mm (1954年)，降雨一般集中在七、八、九三个月。年平均气温7左右，历史最高气温 37.6(2000年7月8日)，最低达到34.6(2001年1月13日)。冻结期为34个月，冻结深度1.4m左右。本区地震强度较小，该煤田地区历
14、年来未超过二级。2 原料煤基地2.1 地层铁法煤田为一内陆山间盆地，属同沉积断陷盆地。这种特定的古构造及古地理环境，控制了盆地内的建造与改造。孤山子井田作为铁法沉积盆地的一个次级构造单元(孤山子背斜)，除了具有铁法盆地的沉积特点之外，在沉积建造与构造演化上，还有其自身的若干特征。2.1.1区域地层铁法煤田为一套中生代侏罗纪晚期及白垩纪早期的陆相沉积地层，其上被第四系沉积物覆盖，为全隐伏式煤田。整个煤田位于松辽盆地的东南侧，地势较为低平。以前震旦系花岗片麻岩结晶片岩构成煤田之基底，其上依次沉积了侏罗系、白垩系及第四系。煤田南北长为29.5km，东西宽为17.4km，总面积为513.3km2。2.
15、1.2井田地层孤山子井田位于铁法断陷盆地的东南角，其地层层序和煤层生成年代与区域地层一致，以前震旦系构成基底，其上依次发育了中生界之晚侏罗统、早白垩统及新生界之第四系地层(图2.1)，现由下而上分述如下：（1）元古界 前震旦系(AnZ) 主要由肉红色花岗片麻岩、黑云母片岩、石英片岩、角闪石片岩组成。广泛出露于调兵山、柏家沟一带，在本井田没有发现出露，因其埋藏过深，钻孔也未曾揭露。 （2）中生界 上侏罗统(J3) 前震旦系地层形成以后，本区长期处于被剥蚀状态，使整个古生界和部分中生界地层缺失。直到燕山运动的中期，即中侏罗世之前，地壳活动频繁，才有安山岩喷出，伴随着集块岩的生成。新华夏系与纬向构造
16、体系发生复合，形成了铁法断陷盆地，并伴有广泛的岩浆活动，使本区下降并接受了晚侏罗世的含煤沉积。（3）下白垩统(K1) 该地层普遍发育，假整合于侏罗系地层之上，厚度最大为450m，一般厚320m。在井田南部边缘434 号钻孔没见到该地层，419号孔附近很薄。在井田北部及中部，该系地层普遍发育。在白垩系中，有玄武岩喷出。玄武岩喷发前形成了一套还原条件下的绿色砂质砾岩，喷发之后，该地区气候干燥，因而，又形成了一套氧化环境下的红色砂质砾岩层。所以，本井田白垩系地层从颜色上可以分为两个岩段，即灰绿色砂岩砾岩段及紫色砾岩砂岩段。在地层划分上，相当于区域性的孙家湾组。 （4）新生界之第四系(Q)孤山子井田完
17、全被第四系冲积层所掩盖，盖层厚度为4.7335.46m，一般为21.61m左右。成分以粘土和亚粘土为主，局部地段内有坡积层，该层与其下部岩层呈明显的不整合接触。2.2 原料煤矿井说明及开采技术条件孤山子煤层赋存于-170 m740 m之间，埋存较深，倾角平缓，该矿井采用竖井开拓方式。该井井下有十一个采区，即南一至南七，北一至北四，前二十年采区为北一、北二、南一三个采区。采用长壁分层采煤法，采区全部按综合机械化采煤装备。矿井设计能力每年3.0Mt，年工作日数为300 d，每天三班生产，一班检修。每天工作16 h。矿井服务年限为60年左右。矿井井下的煤用箕斗提升至煤仓，仓下设有给煤设备，直接将煤给
18、到带式输送机，经皮带转载，送到选煤厂。2.3 煤质特征2.3.1 煤的物理性质井田内煤为褐黑色、条痕褐色；沥青弱玻璃光泽；贝壳状断口，个别为参差状断口；解理不发育；一条带状结构，层状构造。在亮煤条带中常见两组垂直层面的内生裂隙，一组发育，另一组次之。裂隙面平坦，在裂隙中常带有方解石及黄铁矿薄膜充填。宏观煤岩特征为亮煤和半亮煤，亮煤呈条带状及透镜体状。煤层中常见有薄层丝炭、疏松多孔、性脆易碎、染指有明显的纤维状结构和丝绢光泽。在透射光下观察：主要为均一镜煤、结构镜煤、凝胶化基质等。矿物常见有：石英、方解石、黄铁矿、粘土等。32.3.2 煤的化学性质水分(Wf)：一般为813 %；灰分(Ad)：一
19、般为1825 %，属中灰分煤；挥发分(V)：一般为4044 %；粘结性：为13；发热量(Q)：一般为2123.1 MJ/kg；胶质层(Y)：05 mm；硫(S)：在2 %左右，最高达7 %。在分析各种硫的样品中，硫酸盐硫含量低。硫化铁硫含量高，有机硫次之，属中硫煤；磷(P)：含量在0.0100.030 %之间，属低磷煤；碳(C)：多数在7680 %之间；灰熔点(T)：12001350 之间。2.3.3 密度分析1）两层煤低密度的含量大，主要集中在-1.301.40两个密度级中，而中间密度物含量较少。4层煤两个密度级含量占整个浮沉煤样的48.4%，灰分小于12.77%。6层煤两个密度级含量占整个
20、浮沉煤样的48.37%，灰分小于8.12%。2）4层煤+2.0密度级的灰分在86.02%，6层煤+2.0密度级的灰分在70.52%，灰分不是很高，说明6层矸石不是很纯。3 煤质资料分析及可选性评定3.1 煤样工业分析指标及筛分浮沉结果3.1.1 煤样工业分析指标该选煤厂煤样的工业分析指标见表3-1。表3-1 工业分析指标表Tab.3-1 Table of industry analysis indicators煤层牌号外在水分Wf/%灰分Ad/%挥发分Vdcf/%硫分St,d/%发热量Qdrad/MJkg-1粘结性G1-1#长焰煤11.1321.4342.051.8220.8421-2#长焰煤
21、12.0521.8940.741.3424.5723.1.2 煤样筛分浮沉结果表本设计采用的煤样是孤山子矿4、6煤两层煤样。两层煤的入选比例为40/60。基本数据见下表：表3-2 4煤层筛分试验结果表Tab.3-2 Table of 4coal bed screen test results级别/mm产品名称占本层/%灰分/%1234100煤0.818.24夹矸煤0.164.73矸石183.8750100小计1.955.23煤3.419.85夹矸煤0.363.43矸石2.386.24小计647.4850mm合计7.949.342550煤9.949.91325煤22.848.3613煤31.34
22、0.8536煤15.636.980.53煤9.236.1600.5煤3.344.72050mm合计92.142.68总计10043.21表3-3 4煤层破碎级试验结果表Tab.3-3 Table of 4 coal bed crash grade screen test results粒级/mm破碎级占本层/%占全样/%灰分/%123450254.061.626025131.820.7348.981360.960.3841.73630.430.1736.8430.50.370.1536.50.500.260.1051.95合 计7.93.1652.61表3-4 6煤层自然级试验结果表Tab.3
23、-4 Table of 4coal bed screen test results级别/mm产品名称占本层/%灰分/%1234100煤4.3811.54夹矸煤1.3530.68矸石3.9182.36小计9.6442.9550100煤4.9110.56夹矸煤1.9927.52矸石4.7884.35小计11.6843.6550mm合计21.3243.332550煤15.7328.681325煤15.7727.54613煤10.9826.3836煤18.2125.250.53煤8.6324.5600.5煤9.3620.54050mm合计78.6825.92总计10029.63表3-5 6煤层破碎级试
24、验结果表Tab.3-5 Table of 6 coal bed crash grade screen test results6层破碎级筛分试验结果表粒级/mm破碎级占本层/%占全样/%灰分/%123450254.302.5842.6225134.042.4238.341363.301.9838.24634.762.8636.2530.52.191.3230.280.502.731.6426.86合 计21.3212.7936.42表3-6 4煤层自然级浮沉试验综合表Tab. 3-6 Table of 4 coal bed natural grade float-and-sink test r
25、esults密度级50-25mm25-13mm13-6mm重量/%灰分/%重量/%灰分/%重量/%灰分/%占本级占全样占本级占全样占本级占全样-1.38.4810.8057.298.3711.7644.7216.0563.8764.791.30-1.4022.9682.18115.5731.2696.58814.0135.2538.5111.861.40-1.504.9470.4727.9710.1612.14129.6410.1222.44325.071.50-.6014.1341.34228.954.5410.95740.14.1881.01137.711.60-1.707.0670.67
26、146.866.5661.38353.376.6321.60139.871.70-1.803.5340.33663.174.7691.00568.554.7121.13766.191.838.8693.69288.6434.3217.23187.7323.0375.56184.51小计1009.49749.66710021.06946.49310024.13834.298不含煤泥95.9329.49749.66792.40721.06946.49377.1224.13834.298煤 泥4.060.40373.637.5931.73160.0322.87.16261.41总计1009.950.
27、64210022.847.52110031.340.502表3-6 4煤层自然级浮沉试验综合表Tab. 3-6 Table of 4 coal bed natural grade float-and-sink test results续表3-66-3mm3-0.5mm合计重量/%灰分/%重量/%灰分/%重量/%灰分/%占本级占全样占本级占全样占本级占全样22.5592.6333.6258.1313.9335.7117.78813.014.97737.0374.3229.5412.4570.84318.2330.68622.44412.6448.0810.94327.274.1520.20132
28、.38.5846.27827.4994.040.47235.292.4220.16442.695.3953.94635.2276.3970.74749.43.460.23451.356.3394.63647.0253.3670.39369.633.460.23463.734.2453.10566.87718.5192.16180.8215.9170.07772.7726.96419.72185.41810011.67128.4511006.76523.5310073.1437.87874.81111.67128.45173.5376.76523.5382.36573.1437.87825.18
29、93.92962.3826.4632.43573.0617.63515.6663.62610015.636.9971009.236.63710088.842.418表3-7 4煤层破碎级浮沉试验综合表Tab. 3-7 Table of 4 coal bed crash grade float-and-sink test results密度级50-25mm25-13mm13-6mm重量/%灰分/%重量/%灰分/%重量/%灰分/%占本级占全样占本级占全样占本级占全样-1.37.590.305.321.710.035.5214.640.146.951.30-1.4020.000.8015.3832.
30、420.5913.5731.520.2912.371.40-1.508.970.3624.7312.290.2227.0911.580.1126.811.50-1.603.100.1236.655.200.0938.396.970.0638.891.60-1.804.830.1945.686.830.1251.256.970.0650.131.80-2.004.480.1862.972.730.0564.872.930.0364.26251.032.0490.6038.910.7089.1825.380.2387.84小计100.003.9958.10100.001.8149.76100.00
31、0.9238.41不含煤泥98.313.9958.1099.321.8149.7695.980.9238.41煤 泥1.700.0774.360.680.0169.344.820.0461.33总计100.004.0658.38100.001.8249.89100.008.9640.13表3-7 4煤层破碎级浮沉试验综合表Tab. 3-7 Table of 4 coal bed crash grade float-and-sink test results续表3-76-3mm3-0.5mm合计重量/%灰分/%重量/%灰分/%重量/%灰分/%占本级占全样占本级占全样占本级占全样28.501.12
32、4.9548.070.155.119.901.745.5325.000.1013.8012.760.0419.2624.411.8214.318.070.0327.564.510.0133.009.860.7326.044.300.0237.963.320.0140.964.150.3137.867.530.0350.936.290.0252.365.790.4348.625.110.0264.655.100.0265.743.930.2963.3821.510.0985.3519.940.0683.6241.973.1389.79100.000.4134.21100.000.3231.091
33、00.007.4551.1894.900.4134.2185.750.3231.0997.467.4551.185.100.0283.0014.250.0563.062.540.2073.33100.000.4336.70100.000.3735.64100.0015.6451.74表3-8 6煤层自然级浮沉试验综合表Tab. 3-8 Table of 6 coal bed natural grade float-and-sink test results筛分2550mm1325mm613mm特性产率灰分产率灰分产率灰分15.7328.6815.7727.5410.9826.38密度本级本层灰
34、分本级本层灰分本级本层灰分123456789101.829.904.6272.1127.014.1870.2625.892.7372.12小计100.0015.4429.34100.0015.4928.32100.0010.5626.43占总计98.1415.4429.3498.2415.4928.3296.1510.5626.43煤泥1.860.2934.561.760.2835.873.850.4236.99总计100.0015.7329.44100.0015.7728.45100.0010.9826.84表3-8 6煤层自然级浮沉试验综合表Tab. 3-8 Table of 6 coal
35、 bed natural grade float-and-sink test results续表3-836mm0.53mm0.550mm产率灰分产率灰分产率灰分18.2125.258.6324.5669.3226.64本级本层灰分本级本层灰分本级本层全样灰分1112131415161718192030.685.324.8935.692.874.5426.1417.4710.485.1922.813.958.8421.981.778.8424.6616.489.898.047.881.3714.315.650.4514.967.865.253.1512.886.981.2124.186.020.
36、4821.366.814.562.7321.205.370.9332.363.580.2931.184.723.163.1629.692.720.4741.323.010.2440.253.552.381.4337.5823.564.0870.2124.071.9370.2826.2517.5510.5371.03100.0017.3225.74100.008.0424.94100.0066.8540.1127.1895.1417.3225.7493.128.0424.9496.4366.8540.1127.184.860.8938.236.880.5938.893.572.471.4837.
37、48100.0018.2126.34100.008.6325.90100.0069.3241.5927.55表3-9 6煤层破碎级浮沉试验综合表Tab. 3-9 Table of 6 coal bed natural grade float-and-sink test results筛分2550mm1325mm613mm特性产率灰分产率灰分产率灰分4.3042.624.0438.343.3038.24密度本级全样灰分本级全样灰分本级全样灰分123456789101.849.962.1272.1846.541.8470.3546.021.4870.31小计100.004.2441.46100.0
38、03.9638.47100.003.2238.05占总计98.694.2441.4698.123.9638.4797.583.2238.05煤泥1.310.0625.861.880.0826.262.420.0826.32总计100.004.3041.25100.004.0438.24100.003.3037.77表3-9 6煤层破碎级浮沉试验综合表Tab. 3-9 Table of 6 coal bed crash grade float-and-sink test results续表3-936mm0.53mm0.550mm产率灰分产率灰分产率灰分4.7636.252.1930.2818.5927.97本级全样灰分本级全样灰分本级本层全样灰分1112131415161718192021.961.014.6926.390.55
