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1、选煤基础知识,第一章 煤的基本知识,一、煤的形成 煤是由古代的植物在湖泊、沼泽地带埋没在水底、泥沙中，经过漫长的地质年代和地壳运动，在隔绝空气的情况下，在细菌、高温、高压的作用下，经过生物、物理、化学作用，逐步演变而成的。,二、煤的分类 根据煤的形成过程，煤可以分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。我国是以煤化程度及工艺性能作为煤的分类标准。根据煤化程度可将煤分为无烟煤、烟煤和褐煤。无烟煤有无烟煤一号、无烟煤二号和无烟煤三号。烟煤有贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤共十二类。,表1-1不同煤化程度的煤炭特征,三、煤的组成 煤是不均质的混
2、合物，由有机物质和无机物质两部分组成，主要是有机物质。有机物质主要由碳、氢、氧、氮、硫、磷六种元素组成，可以燃烧，所以也叫可燃体。无机物质主要是各种矿物杂质，通常不能燃烧。,四、煤的性质 煤的性质分为物理性质、化学组成、工艺性能和燃烧性能。（一）物理性质 煤的物理性质包括煤岩组成、颜色、光泽、密度、硬度、导电性、导热性、耐热性、磁性、粒度组成、泥化程度等（二）化学组成 煤的化学组成包括元素组成和工业分析。,1.煤的元素组成 煤主要由碳、氢、氧、氮、硫、磷六种元素组成，还含有少量的氟、氯、砷、硼、铅、汞等元素及微量的锗、镓、钒、铀等稀有元素。碳和氢是煤中的重要成分，在燃烧时能放出大量的热量。煤化
3、程度越高，碳的含量越高，而氢和氧的含量越低。氮在煤中的含量不高，一般在2%以下。煤中的氮在燃烧时形成氮的氧化物NOX等有害气体，污染大气，必须设法减少。煤中的硫，分为有机硫和无机硫。硫是煤中的有害杂质。根据煤中硫的含量，把煤分为六个等级（见下表12）,表1-2 煤按硫分分级标准,煤中的硫在燃烧时形成SO2，污染大气。在光和热的作用下形成酸雨，腐蚀金属、设备，危害植物、动物的生长。我国每年因酸雨造成的经济损失十分惊人。硫分在炼焦过程中转移到焦碳中，焦碳中的硫在炼铁中又转移到铁中，使铁变脆。因此，硫分是评价煤质的重要指标。硫化铁硫可在煤炭洗选中除去一部分，硫酸盐硫和有机硫只有在燃烧过程中或在净化烟
4、道气中才能脱除。氟、氯、砷、磷、铅及稀有元素等在煤中都是有害元素，在燃烧或炼焦过程中，有的会腐蚀炉壁和管道，有的会增加产品的毒性，有的会影响产品质量。,2.煤的工业分析为了了解煤炭质量，判断煤的种类和加工利用途径，需要对煤炭进行工业分析，包括测定煤的水分、灰分、挥发分和固定碳四项。煤的水分和灰分高，则有机质含量就少，因而发热量低，经济价值就小，从煤的挥发分可以大致了解到煤中有机物质的性质、煤化程度的高低、粘结性的强弱和发热量的高低,水分：煤的水分是指单位质量的煤中水的含量。煤的水分有内在水分和外在水分两种。外在水分是指在开采、运输、洗选过程中附着在煤颗粒表面和裂缝中的水；内在水分是指吸附或凝聚
5、在煤颗粒内部毛细孔中的水。外在水分可以借助机械方法脱除；内在水分只有火力干燥才能脱出。煤的水分是评价煤炭经济价值的基本指标。,灰分：煤的灰分是指煤完全燃烧后残留物的产率。煤的灰分分为内在灰分和外在灰分。内在灰分是指煤在成煤过程中混入的矿物杂质，外在灰分是指煤在开采、运输、贮存过程中混入的矿物杂质，即矸石，它可以通过洗选方法除去。煤的灰分对煤的加工利用有不利影响。外在灰分越高，在洗选时排除的矸石量越大。内在灰分越高，煤就越难选。煤的灰分是衡量煤炭质量的一个重要指标，灰分越高，质量就越差，发热量越低。,挥发分：煤的挥发分是指煤在与空气隔绝的容器中在一定高温下加热一定时间后，从煤中分解出来的液体（蒸
6、汽状态）和气体减去其水分后的产物。它是评价煤炭质量的重要指标和进行煤的分类的重要依据。煤的挥发分越高，煤的煤化程度越低，在燃烧中越容易点燃。,固定碳：煤的固定碳是指煤在隔绝空气的条件下有机物质高温分解后剩下的残余物质减去其灰分后的产物，主要成分是碳元素。固定碳含量越高，挥发分越低，煤化程度越高，煤的发热量也越高。,（三）工艺性能 煤的工艺性能包括煤的粘结性、发热量、化学活性、热稳定性、可磨性、成浆性等。1.煤的粘结性：煤的粘结性是指煤粒在隔绝空气的条件下加热到一定温度后，能够熔融、粘结成焦块的性能。2.煤的发热量：煤的发热量也是煤质的一个重要指标。它是指每单位质量的煤在完全燃烧时所产生的热量，
7、用MJ/kg表示。发热量与煤化程度呈规律性的变化，一般煤化程度越高，煤的发热量也越高。,3.煤的化学活性：煤的化学活性是指煤在一定温度下与水蒸汽、氧气等相互作用的反应能力，是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。4.煤的热稳定性：煤的热稳定性是指煤块在高温条件下保持原来块状的能力，它也是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。5.煤的可磨性、成浆性：煤的可磨性、成浆性确定煤被磨成粉状的难易程度和制成水煤浆的可能性。,五、煤的用途 不同牌号的煤有不同的性质和用途。现分述如下：1.泥炭：经热化学加工可以制取煤气和化学产品，其中的腐植酸可加工成植物生长促进剂和肥料。2.褐煤：主要用作发电燃料，也可生产
8、民用和工业煤气。3.长焰煤：作为肥煤炼焦的配煤，也可作为工业和民用燃料。,4.不粘煤：主要用于民用燃料，发电和工业燃料、气化原料，也可作为配焦煤。5.弱粘煤：与不粘煤基本一样。6.气煤：是生产城市煤气的好原料，作炼焦配煤可增加焦炉煤气和煤化工产品，也可用于发电。7.肥煤：有很好的粘结性，是炼焦配煤的主要煤种，可增加焦碳强度。8.焦煤：有较高的粘结性和机械强度，是极好的炼焦原料，可单独炼焦。,9.瘦煤：炼焦配煤的重要原料，可提高焦碳的机械强度。10.贫煤：民用或工业燃料。11.无烟煤：用途很多，可作为工业及民用燃料，主要用于工业原料。根据我国煤炭分类标准，气煤、1/3焦煤、气肥煤、肥煤、1/2中
9、粘煤、焦煤、瘦煤和贫煤共八类均属于炼焦煤范围。,第二章 选煤基本知识,一、选煤 选煤是利用煤炭与其他矿物质的不同物理、物理化学性质，在选煤厂内用机械方法除去原煤中的杂质，把它分成不同质量、规格的产品，以适应不同用户的要求的过程。,二、选煤的主要目的1除去原煤中的杂质，降低灰分和硫分，提高煤炭质量，适应用户的需要。2把煤炭分成不同质量、规格的产品，供应用户需要的产品，以便有效的、合理地利用煤炭，节约用煤。3煤炭经过洗选，矸石可以就地废弃，可以减少无效运输，同时为综合利用煤矸石创造条件。4煤炭洗选可以除去大部分的灰分和50%70%的黄铁矿硫，减少燃煤对大气的污染。它是洁净煤技术的前提。,三、我国煤
10、炭主要用户对煤炭质量的要求1.冶金焦碳用煤：用于生产冶金焦碳的洗精煤灰分必须低于12.5%，硫分一般低于1.5%。2.化肥造气用煤：化肥造气对煤的品种、块度、灰熔点、热稳定性、化学活性、粘结性、灰分、水分、硫分、挥发分、机械强度等均有特殊要求。,3.蒸汽机车用煤：要求发热量大于25.10MJ/kg，灰分小于25%，硫分小于2.5%，挥发分约16%，灰熔点大于1200，粒度1350的气煤、长焰煤或弱粘煤。4.高炉喷吹用煤：一般用粒度小于13的末煤或粉煤，灰分小于12.5%，水分要尽量低，固定碳含量要高，硬度要相对小。,5.电厂用煤：不同设备的火力发电厂，所燃用的煤种和质量规格也不同。6.民用煤：
11、应该用无烟块煤，或无烟末煤成型的煤球和蜂窝煤。为了减少大气污染，应该用煤气代替烧煤，同时采用集中供热。,四、选煤方法分类1.选煤方法种类很多，可概括分为两大类：干法选煤和湿法选煤。干法选煤：选煤过程在空气中进行的作业。湿法选煤：选煤过程在水、重液或悬浮液中进行的作业。2.选煤方法还可以分为重力选煤、浮游选煤和特殊选煤等。,重力选煤：主要是依据煤和矸石的密度差别而实现煤与矸石分选的方法。煤的密度通常在1.21.8g/cm3之间，而矸石的密度在1.8g/cm3以上，在选煤机内借助重力把不同密度的煤和矸石分开。重力选煤又可分为跳汰选、重介质选、溜槽选和摇床选等。,浮游选煤：又叫做浮选，主要是依据煤和
12、矸石表面润湿性的差别，分选细粒（小于0.5）煤的选煤方法。特殊选煤：主要是利用煤与矸石的导电率、导磁率、摩擦系数、射线穿透能力等的不同，把煤和矸石分开。它包括静电选、磁选、摩擦选、放射性同位选和X射线选等。,此外，还有手选，即人工拣矸。它是根据块煤与矸石在颜色、光泽及外形上的差别由人工拣除的。对煤与矸石硬度差别较大的块煤，可以采用滚筒碎选机进行选择性破碎，实现煤与矸石的分离。,五、我国选煤厂采用的选煤方法我国选煤厂中采用最广泛的选煤方法是跳汰选，重介选和浮选，其它方法均用的较少。六、选煤产品选煤的主要产品是精煤，副产品有中煤、混煤、煤泥等。选后的矸石和尾煤为废弃物，由于它含有一些夹矸煤等可燃物
13、，也可以作制砖、烧水泥的原料，进行综合利用。,第三章 选煤厂基本知识,一、选煤厂 选煤厂是对煤进行分选，生产不同质量、规格产品的加工厂。二、选煤厂分类1.根据处理原料煤性质和用途不同，可分为炼焦煤选煤厂、动力煤选煤厂、筛选厂。,2.按照选煤厂的位置及其与煤矿的关系，选煤厂可分为五种类型：a矿井选煤厂 b群矿选煤厂 c矿区选煤厂 d中心选煤厂 e用户选煤厂我国现有选煤厂大部分是矿井选煤厂,第四章 选煤方法及工艺流程,一、选煤方法 常用的选煤方法主要有跳汰选、重介选和浮选等。此外，还有槽选、摇床和风选等1跳汰选煤法跳汰选煤法是目前应用很广泛的一种选煤方法。该方法对原煤性质适应性强，适宜处理易选和中
14、等可选煤。它的分选粒度较宽，上限可达50100，甚至更大些，下限为0.50.3。它的优点是工艺流程简单易行，生产能力大。跳汰选煤的维护管理方便，分选易选、中等可选煤数量效率和精煤质量指标较高，选煤成本低，在处理难选煤时，其工艺指标仅次于重介选。,2重介选煤法重介选是当前最先进的选煤方法。与跳汰选相比，煤越难选，重介选的优越性越大，它具有分选精确度和数量效率高的优点，因此，可以获得高质量的精煤和较好的分选指标。分选粒度范围宽，上限可达300500，甚至更大些，在离心力场中分选时，下限可达0.30.5，可以有效地分选难选煤和极难选煤。我国的煤大部分属于难选和极难选，采用重介选煤可获得较好的分选效果
15、。近年来，随着重介选技术的发展，实现了自动化控制，其生产操作和工艺调整都简单易行，易于实现生产指标。特别是大型三产品重介旋流器的研制成功和使用，其处理粒度可达1000.5，因此，重介选获得了迅速发展。但是重介质选煤还存在不少缺点，如介质流程比较复杂、设备、管路、闸门的磨损维修养护困难，介质消耗量大等。,3浮游选煤法目前浮游选煤法仍是精选细煤泥和洗水净化有效的选煤方法，尤其是随着采煤机械化程度不断提高，粉煤量也大量增加（可达20%30%），因而回收这部分精煤更加重要，虽然浮选成本较高，但从合理利用煤炭资源、节约能源及环保角度出发，浮选仍是唯一有效的精选煤泥的方法。,4槽选法槽选法是处理易选煤和动
16、力用煤的简易选煤方法。尤其是当煤中矸石呈片状的情况下，分层效果较好，此时块煤槽选的分选效果与跳汰的分选效果相仿。它的优点是生产工艺流程简单，基建投资省。5摇床选煤法摇床选煤法是一种处理13（或6）以下的末煤和煤泥的选煤方法（设备）。其优点是分选效果好，分选下限可达120网目，脱硫效果明显（尤其对黄铁矿高的高硫煤）；其缺点是单位面积处理能力低，占地面积大。,6风选煤法风选煤法（主要指干法风力跳汰）是一种分选效率极低的选煤方法。而且要求分级比很小，对于水分较高的原煤是不能采用的。因需要复杂的供风设备，因此，一般应用在特殊缺水地区。天地科技有限公司即生产干法选煤成套设备。,二、工艺流程选煤厂生产可分
17、为若干个作业，整个选煤工艺流程，就是由许多个分作业单元组合而成。其按工艺性质可分为五部分：1.选前准备流程 2.选煤流程 3.选后产品脱水流程 4.煤泥水流程 5.悬浮液循环、净化和回收流程,选煤厂的生产过程可以用工艺原则流程图和设备流程图来表示。工艺原则流程图就是按原料煤加工顺序表明工艺过程中各作业相互联系的示意图。设备流程图就是用图示符号表明工艺过程中所使用的设备和设施及其相互联系的系统图。1.选前准备流程选前准备作业的任务，除确定合适的选矸方法外，应采取适当的技术措施，确保入选粒度的上、下限。筛分、手选、破碎是常见的准备作业流程。,选前准备工艺流程图,2.选煤流程（1）重力选煤流程1）不
18、分级入选流程,2）分级入选流程,（2）浮选流程,（3）粗煤泥分选流程,3.选后产品脱水流程（1）重选产品脱水流程跳汰选煤脱水，主要指精煤脱水作业。中煤、矸石一般经斗式提升机一次脱水后，即装仓作为最终产品，或经脱水筛脱水后再进仓。,（2）浮选产品脱水浮选精煤的脱水，一般采用（加压）过滤机或快开压滤机进行一次性脱水；浮选尾矿可经浓缩机浓缩后，用压滤机或挤压机回收。,工艺原则流程图,设备流程图,第五章 选煤厂设计基本知识(与设备相关的内容),一、根据GB50359-2005煤炭洗选工程设计规范规定（一）选煤厂设计生产能力宜符合表5.1规 定。选煤厂工作制度宜按每年工作330天，每天工作16小时计算。
19、（二）矿井、群矿型选煤厂的服务年限与矿井相同；用户型选煤厂的服务年限与主体项目相同；其它类型选煤厂根据具体情况合理确定。,表5.1 设计生产能力,注：原煤量按干基计算。,（三）选煤厂各环节设备处理能力的不均衡系 数，应符合下列规定：1.矿井来煤时，从井口或受煤仓到配（原）煤仓的设备处理能力应与矿井最大提升能力一致；2.由标准轨距车辆来煤时，受煤坑到配（原）煤仓设备处理能力的不均衡系数不应大于1.50；当采用翻车机卸煤时，配（原）煤仓前设备的处理能力应与翻车机能力相适应；,3.在配（原）煤仓后设备处理能力的不均衡系数，在额定小时能力的基础上，煤流系统取1.15，矸石系统取1.50，煤泥水系统和重
20、介悬浮液系统取1.25。二、设备处理能力依据选煤厂常用设备的处理能力可参照煤炭洗选工程设计规范中的常用设备处理能力表选取或采用厂家提供的保证值。,三、设备选型（一）选型计算设备选型和计算是根据已经计算确定的数质量工艺流程，并考虑原煤特征和对产品的需求，选出适合生产工艺要求的设备型号和台数，从而使选煤厂投产后达到设计所要求的各项生产指标。在选择设备的型号、规格和台数时，需确定设备的生产能力。设计中常用的确定设备生产能力方法有：单位负荷定额计算、单台设备处理能力等。,例如：筛分设备的选型计算：1.已知单位面积负荷定额q1）确定所需筛分面积F F=kQ/q 式中 F-所需筛分面积，m2 Q-入料量，
21、t/h k-不均衡系数（按三（3）规定选取）q-单位负荷定额（由常用设备处理能 力表选取）,2）确定所需台数 n=F/F 式中n-筛分机台数，F-选用筛分机的有效面积，m22.单位负荷未知情况下，可按厂家提供的保证值计算 n=kQ/Qe 式中Qe-筛分机单台处理量，t/h.,（二）技术要求所选设备应能满足生产工艺要求，例如原煤分级筛，应考虑入料粒度，筛分粒度、筛分效率、筛分面积、处理量等。技术先进，性能可靠。经济适用，并综合考虑节能、使用寿命和备品备件等因素。噪音小于85dB。,第六章 选煤厂洗选环节知识及主要设备介绍,第一节 原煤准备,原煤准备：入厂原煤经筛分破碎进入主洗系统前的各环节称之。
22、原煤准备系统的作用：将大块矸石、杂物和煤进行分离，物料中大于入洗粒度的物料经破碎机破碎后进入洗选系统。原煤准备作业包括原煤入厂、运输、选前准备作业。下面按作业流程所涉及到的主要设备分为卸车、给煤、筛分、选矸、破碎进行说明。,一、卸车：不同类型的选煤厂入厂原煤有不同的方式，矿井型选煤厂多采用输送机来煤，中央型选煤厂有铁路来煤、公路来煤多种方式。铁路来煤可采用螺旋卸煤机、翻车机将煤卸入受煤坑。二、给煤：生产时需将煤仓中的煤给入运输设备进入生产系统中，此环节采用给煤机进行作业。给煤机种类繁多，有振动给煤机、往复给煤机、圆盘给煤机、叶轮给煤机和板式给煤机等。选煤厂应用最多的是振动给煤机。,三、筛分：1
23、.筛分：是指用带孔的筛面把颗粒大小不同的 混合物料分成各种粒级的作业。2.在选煤厂和筛选厂，筛分作业广泛地应用 于原煤准备和产品处理上。3.按筛分方式的不同，筛分作业分为干法筛分和湿法筛分。（1）干法筛分：是不借助水的作用，对不同粒度的固体物料进行筛分。（2）湿法筛分：是借助水的作用，对不同粒度的固体物料进行筛分，以提高筛分效果。,4.按筛分任务划分，筛分作业分为准备筛分、检查筛分、最终筛分、脱水筛分、脱泥筛分、脱介筛分、选择性筛分。5.筛分机：筛分所用的机器或装置叫做筛分 机，简称筛子。6.筛分机的基本工作部分是筛面，其上有一 定形状和尺寸的筛孔。7.通常用一个筛面可以得到两种产物，留在筛面
24、上的物料称为筛上物，透过筛面的物料称为筛下物。,8.筛面有五种类型：1）穿孔筛面：简称筛板，用钢板冲孔或钻孔而成。常用的筛孔形状是圆形，也有方形或长方形。各种筛孔的排列方法如下图所示：,筛孔尺寸的表示法：圆孔用直径；正方孔用边长；长方孔用宽度。为避免物料堵塞筛孔，筛孔稍呈锥形（锥角约为7），使筛孔向下逐渐扩大。筛面的有效面积以开孔率表示：筛面上筛孔总面积 开孔率=100%筛面总面积,开孔率越大越好，但受筛面强度的限制，圆孔筛板的孔径可以从7mm到100mm，相应的开孔率为40%63%。穿孔筛面的优点是比较牢固，但开孔率较低，适用于13100mm物料分级（最好是25100mm）,2）网状筛面：有
25、筛网和筛布两种，前者筛孔大，后者筛孔小。筛孔多为正方形，也有长方形。金属筛网的开孔率可达70%75%，丝布一般为40%50%。优点是开孔率高、重量轻、制造方便，缺点为牢固性差、使用寿命短。在选煤厂筛网多用于筛孔小于13mm的筛分作业上，而丝布多用于脱泥筛及过滤机上。,3）条缝筛面：由梯形断面的不锈钢条或尼龙条等平行排列而成。结构形式有穿条式、焊接式和编织式3种。开孔率为14%25%。条缝筛面比网状筛面强度大，但其缺点是开孔率低。条缝筛面的筛缝尺寸已经标准化，目前有0.25、0.5、0.75mm三种规格，适合用于选后产品的脱水以及脱泥和脱介。,4）棒条筛面：由平行排列的钢棒组成。钢棒的断面有多种
26、形状，如下图。开孔率为50%60%。棒条筛面强度大、结构简单。通常用在固定筛、重型振动筛和概率筛分级上，适合对粒度大于50mm的粗粒物料筛分。,5）模压筛面：用橡胶和聚氨酯等非金属材料在模具中压制而成。筛孔有方形、圆形和条缝形，前两种用于煤炭分级，后一种用于产品的脱水、脱泥和脱介。优点是重量轻、噪音小、耐磨损，缺点是开孔率低。,9.筛分机有多种类别：固定格筛、弧形筛、旋流筛、滚轴筛、等厚筛、概率筛、滚筒筛、摇动筛、振动筛等。10.振动筛：具有工艺效果好、结构简单、操作维修方便等优点。主要型号有圆运动振动筛、直线振动筛、高频振动筛和共振筛。在选煤厂中，圆运动筛多用于分级作业，直线振动筛多用于脱水
27、、脱介作业。高频筛用于细粒煤泥的脱水、脱介。,四、选矸：1.对含矸量高的毛煤或原煤，应该进行选矸。2.矿井毛煤选矸，可采用机械选矸，如：动筛跳汰排矸机、重介浅槽分选机、选择性破碎机选矸等。3.炼焦煤选煤厂多设置手选作业。手选作业劳动强度大，多数选煤厂一般采用检查性手选或机械除矸。检查性手选只拣除大块矸石、铁器、木片等杂物。,五、破碎：1.破碎：把大块物料破碎成小颗粒的加工过程叫做破 碎。2.破碎机：用于破碎的机器叫做破碎机。3.在选煤厂或筛选厂，破碎作业主要有以下用途：适应入选粒度的要求。有些煤块是煤与矸石夹杂共生的夹矸煤，为了从中选出精煤，需要将它破碎成更小的粒度，使煤与矸石分离。满足用户对
28、粒度的要求。,4.物料破碎主要采用机械方式。基本的破碎方式有以下五种：压碎、劈碎、折断、击碎、磨碎。,图6-3 基本的破碎方式,1）压碎（图6-3a）：是利用两个破碎工作面靠近时，使夹在其间的物块受挤压而破碎。此法多用于硬物块（如硬煤及混入的矸石）的破碎。2）劈碎（图6-3b）：将物块放在两个带有尖棱的工作面之间，两工作面靠近时产生劈力，尖棱劈入物块，使其裂开。此法适用于脆而不太硬的物块的破碎。3）折断（图6-3d）：使物块受弯曲作用而断开。此法适用于破碎脆而硬的物块。,4）击碎（图6-3c）：物块受冲击力作用而破碎。此法适用于破碎脆性物块。5）磨碎（图6-3e）：使破碎工作面在物块上相对滑动
29、，物块表面受研磨作用，被逐渐磨剥掉而成碎末。此法用于要求破碎产品是粉末的情况。在各种破碎机中，往往是以一种破碎方式为主，同时伴有其他破碎方式。,5.破碎比：物料破碎时采用以哪种破碎方式为主的破碎机，则需要根据物料的物理机械性质、粒度大小以及要求的破碎比来决定。破碎比：通常是由物料破碎前的最大直径Dmax与破碎后物料中最大颗粒直径dmax的比值来表示。即：Dmax 破碎比 i=dmax,6.破碎机的种类繁多，有颚式破碎机、齿辊破碎机、锤式破碎机、反击式破碎机、滚筒式碎选机、强力分级破碎机等。7.齿辊破碎机:齿辊破碎机:是以劈碎作用为主,兼有冲击和弯曲等作用的破碎机。选煤厂使用的有单齿辊破碎机和双
30、齿辊破碎机两种。,齿辊破碎机的工作原理:如下图所示，双齿辊破碎机由两个旋转方向相反的齿辊组成，单齿辊破碎机由一个旋转的齿辊和一段弧形的破碎板组成。齿辊转动时，辊面上的齿牙可将煤块咬住并加以劈碎。物料由上部给入，破碎后的产物随着齿辊的转动从下部带出。,齿辊的构造：通常有两种型式：一种是在铸铁芯上套有高锰钢铸成的齿圈，两端用螺栓紧固；另一种是由高锰钢铸成的弓形齿板，装配在多边形截面的铸铁轮毂上。,在双齿辊破碎机中，为了得到接近立方体的破碎产物，必须把齿辊调整好，使一个齿辊的齿放在另一个齿辊的四个齿中间。优点：齿辊破碎机的优点是破碎产品粉化程度小，动力消耗较低。缺点：是齿辊易磨损，不能破碎坚硬物料，
31、生产率较低。在选煤厂中适合用于对大块原煤的破碎。,2PFQG50AM齿板式直联型分级破碎机结构,2PFQG强力分级破碎机,第二节 跳汰选煤,一、跳汰选矿的发展距今已有400多年的历史，后来才逐渐应用于煤炭分选。第一台跳汰选煤机是1830年出现的。1840年应用了偏心传动的活塞跳汰机，1892年出现了第一台采用压缩空气驱动的无活塞跳汰机，即著名的鲍姆跳台机。此后，随着工业技术的发展，选煤技术也在不断发展，跳汰机也逐渐获得改进与完善，出现了具有各种不同结构形式的煤用跳汰机。,如唐山分院的SKT系列跳汰机采用了多室共用风阀技术、安装了能随床层上下脉动的随动溢流堰、在自动排料控制系统中采用灰色预测控制
32、仪表、简化控制系统等多项先进技术，对简化结构、提高分选效果起了一定效果。目前，我国跳汰机在机械结构、风阀和自动排料系统及分选指标等方面与国外先进跳汰机相比水平相当，但在设备制作水平、使用可靠性及检测技术、自动化程度等方面存在较大差距。,二、跳汰选煤的基本知识1.跳汰选煤：在垂直脉动的介质中物料按密度 差别进行分选的过程叫跳汰选煤。2.跳汰选煤所用介质：跳汰选煤所用介质为水、空气或重悬浮液。以水作分选介质的叫水力跳汰；以空气作分选介质的叫风力跳汰；以重悬浮液作分选介质的叫重介跳汰；选煤生产中，以水力跳汰用的最多。,3.水力跳汰机：水力跳汰机的脉动水流可用活塞、动筛或压缩空气建立。脉动水流的建立方
33、式见下图：1）活塞式跳汰机 活塞式跳汰机的筛板是固定的，筛板旁侧是活塞。当活塞向下运动时，迫使跳汰室水流上升，活塞向上提起时，跳汰室水流下降。活塞往复运动产生脉动水流实现物料的分选。2）动筛式跳汰机 动筛式跳汰机的筛板在水中上下运动，当筛床向下运动时，水从筛孔进入形成上升水流；当筛床向上运动时，水从筛孔外流，形成下降水流；筛床上的物料在脉动水流中作干扰沉降，实现物料按密度有效分层。,脉动水流的建立方式1机壳；2跳汰室；3活塞（空气）室；4筛蓝；5筛板；6活塞；7偏心套；8拉杆；9风阀,3）空气式跳汰机空气式跳汰机的筛板也是固定的。脉动水流是借风阀周期性给入和排出压缩空气来建立。压缩空气进入空气
34、室时，迫使跳汰室水流上升；压缩空气从空气室排出时，跳汰室形成下降水流。动筛跳汰机与空气脉动跳汰机的区别在于：不用风、也不用冲水和顶水；物料的松散度由动筛机构的运动特性所决定。,三、跳汰机（一）动筛式跳汰机 1、动筛跳汰机的结构特征和工作原理1.1结构特征动筛跳汰机主要由提升轮、驱动装置、槽体、筛板、排矸轮、入排料溜槽组成。根据驱动装置的不同,动筛跳汰机分为液压驱动式和机械驱动式2类。见图1、图2。,1.2 工作原理物料进入动筛跳汰机槽体之后,物料和筛板在驱动装置的驱动下在水中上下运动。在运动的过程中,当驱动装置驱动上升时,物料与筛板没有相对运动,而水介质相对于物料是向下运动的;当驱动装置驱动筛
35、板下降时,物料颗粒因重力和水介质的阻力作用,所产生的加速度小于筛板下降的加速度时,水介质形成相对于动筛筛板的上升流,床层才能悬浮。当颗粒下降速度小于动筛筛板的下降速度时,物料在水中作干扰沉降,并使床层有足够的松散度和松散时间,实现物料按密度有效分层。分层的轻、重产物分别进入双道提升轮中,依靠双道提升轮脱去水分,并将分离出来的煤及矸石送入各自的排料溜槽中。透筛细粒物料由底部槽体排料口排出。,LTD机械动筛跳汰排矸机,2、动筛跳汰机的应用2.1 块煤动筛排矸的优点动筛排矸方式是近年来国内选煤厂设计中普遍采用的工艺。可用于块原煤的预加工、原煤排矸、块原煤选出精煤、动力煤分选、处理脏杂煤等。动筛排矸有
36、以下优点:系统比较简单,自动化程度高。分选精度及数量效率与重介排矸工艺相近。洗水自身循环,仅需补充产品带走的水量。工艺简单,投资省,运营、维修费用较低。,2.2 动筛跳汰机运行的可靠性从使用情况看,引进设备工作比较可靠,而国产设备故障相对较多,主要原因是液压元件质量较差。机械驱动的动筛跳汰机构造简单,便于操作维护,运行的可靠性较国产液压动筛跳汰机高,但是其操作参数的调节不如液压动筛跳汰方便灵活。,2.3 动筛式跳汰机特点（1）动筛式跳汰机具有设备结构紧凑、工艺简单、用水量少、基建投资省、运营费用低等优点。（2）动筛式跳汰机吨煤循环水量0.3m3，吨煤耗水量0.08 m3，所以在高寒和缺水干旱地
37、区更能发挥优势。（3）对环境要求不苛刻，可用于大型选煤厂的准备车间预排矸，也可在简易动力煤选煤厂洗选块煤。还适合从废矸石山中回收煤炭，在露天坑下洗选次杂煤和井下巷道中排矸。（4）我国研制成功的TD系列动筛跳汰机是采用先进的液压驱动和带有自动排矸控制系统的块煤分选和排矸设备。GDT系列动筛跳汰机是采用机械驱动。（目前国内跳汰面积最大可达4.6 m2）,（二）空气脉动跳汰机的分类煤用跳汰机的种类很多。目前，国内外广泛采用的是空气脉动跳汰机，按其结构可分为两类：筛侧空气室跳汰机和筛下空气室跳汰机。这两类跳汰机还可根据其用途、入选粒度和机械结构进行分类，如表6-1。,表6空气室跳汰机的类型,（二）跳汰
38、选煤工作原理:在跳汰室中水流运动包括垂直升降的变速脉动水流和水平水流。前者对颗粒按密度分层起主要作用，后者对颗粒按密度分层也有影响，但主要作用是运输物料。所谓跳汰，是指物料在垂直升降的变速水流中按密度进行分选的过程。在跳汰过程中，物料给到跳汰机筛板上，形成一个跳汰床层。在给料的同时，从跳汰机下部透过筛板周期地给入一个上下交变的水流，物料就在水流作用下进行分选。,首先，在上升水流的作用下，密集的床层逐渐松散、呈浮游状态，床层中的颗料按密度和粒度的差别作上升运动，并进行分层。上升水流结束后，在膨胀期以及下降水流期间，床层逐渐收拢并继续进行分层，当全部颗粒都沉降到筛板后，床层趋于紧密，这时大部分颗粒
39、彼此间已失了发生相对运动的可能性，只有小部分极细的颗粒才能穿过床层缝隙继续向下运动进行分层。当下降水流结束后，分层作用终止，即完成了一个跳汰循环。,在每一个跳汰循环中颗粒都受到一定的分选作用，经过多次反复，分层趋近完善。低密度颗粒随溢流排出；高密度大颗粒由跳汰机各段末端的底部开口排出，而小于筛板孔径的高密度细颗粒，直接透过筛孔排到筛下，两者合并由脱水斗式提升机排出机外。,图6-5 各密度层在跳汰室中的分布1、精煤；2、精煤与中煤；3、中煤；4、原煤；5、矸石；6、中煤与矸石,（三）跳汰机的基本构造1.筛侧空气室跳汰机简介：图6-6为筛侧空气室跳汰机的基本构造。机体：机体的作用是容纳洗水和分选物
40、料，构成分选空间，支承跳汰机的部件和附属装置。机体上部为长方形，下部为半圆形、角锥形或过渡形。,图6-6筛侧空气室跳汰机1、机体；2、风阀；3、筛板；4、排料装置；、补充水管,机体内用纵隔板分为空气室和跳汰室。跳汰室内装有筛板及控制排料的闸门。空气室上部装有风阀，中部装有补充水管。机体沿纵向用横隔板分为矸石段和中煤段。每段又分为二个或三个格室及排料筒。每个格室有单独的风阀和补充水管，可单独调节风量和水量。一般在每段末端设重产物排料筒及排料装置，采用倒排矸时，第一段起始端设排料筒。为防止格室之间及格室与排料筒之间水流相互窜扰，隔板几乎伸到机体底部。,跳汰室的宽度决定着跳汰机的允许给煤量，从而影响
41、跳汰机的处理能力。由于受到水流运动均匀性的限制，目前跳汰室的宽度最大只达到2.53m，因而筛侧空气室跳汰机难以大型化。跳汰机每段的长度决定物料在跳汰机中分层的时间，长度过大，重产物向排料口移动困难，所以跳汰机各室的长度一般为1.01.2m。,工作过程：风阀周期性给入和排出压缩空气，推动跳汰室形成脉动水流。顶水从空气室下部的补充水管给入，以改变跳汰机的跳汰周期特性，并在跳汰室形成水平水流，运输物料。物料在机头被冲水润湿后给入跳汰机。经过分层，矸石和中煤分别经矸石段和中煤段的排料闸门排到机体下部，与透筛排出的细粒矸石和中煤汇合，由脱水斗式提升机运出；精煤经溢流堰随水流出。,2、筛下空气室跳汰机简介
42、筛下空气室跳汰机是使跳汰机进一步大型化，提高跳汰机处理能力的另一种新型设备。这种跳汰机把空气室移到跳汰室筛板下，克服了筛侧空气室跳汰机脉动水流不均匀的缺点。筛下空气室跳汰机除了把空气室移到筛板下面以外，其他部分与筛侧空气室跳汰机结构相似。它的工作原理也是压缩空气经风阀控制，交替地压入和排出筛板下面的空气室，使其水位交替地下降和上升，从而形成穿过筛板的脉动水流。所产生的脉动水流特性，实测结果与一般筛侧室跳汰机的典型特性相似。筛下空气室跳汰机基本构造如图6-7。,图6-7 SKT系列跳汰机1、数控气动风阀；2、侧壁；3、出料端；4、浮动闸门；5、上机体；6、蝶阀;7、中煤机体；8、总水管；9、接管
43、；10、分水管；11、排料装置；12、矸石锥体；13、浮标；14、进料端,（四）跳汰机的主要部件1、筛板1）筛板的作用筛板的作用是承托床层，与机体一起形成床层分层的空间，控制重产物水平移动速度和透筛排料速度。因此，筛板要有足够的刚性和耐磨性，适当的开孔率和合理的孔形。,2）筛板倾角跳汰机筛板倾斜安装，作用在于调整重产物的排放速度和床层按密度分选时间。筛板安装倾角的选择应与床层按密度分层的速度相适应，对于矸石含量多中间煤含量少的可选性好的原料煤，特别是黄铁矿较多的原料煤，床层按密度分层的速度快，矸石段筛板倾角应大些，以加快床层水平移动速度。因为在矸石含量多的情况下，筛板倾角小，床层下部的矸石层运
44、动速度慢，势必影响跳汰机的生产能力。,但是，对矸石含量少中间煤含量多的可选性差的原料煤，筛板倾角就应小一些，因为倾角太大，床层不均匀，增加透筛损失，另外倾角大床层水平移动速度快，缩短了分选时间，影响分选效果，甚至造成排料口堆积。前者协调量，后者协调质，在具体工作中，两者都不容忽视。筛板倾角合适的特征是床层厚度均匀，这可在跳汰机正常生产时满载进行测试。跳汰机矸石段筛板倾角通常是35，中煤段接近水平或12。,3）筛孔尺寸及形状筛孔的大小对松散床层、生产能力以及透排细矸都有直接影响。扩大筛孔，可增加生产力和床层松散，加强下降水流的吸啜作用，加强透筛排料；但筛孔过大须防止由于透筛量大，增加浮煤的损失，
45、降低回收率。减小筛孔，则减小生产能力，床层较紧密，吸啜作用减弱。一般来说，只要筛孔不过大，并能保持适当厚度的床层，就完全可以避免透排损失。筛孔适当加大，能改善分选效果和分选深度。合适筛孔的选择应根据原料煤的性质适当加以考虑。,2、风阀跳汰机风阀是无活塞跳汰机的重要部件，其功能是控制压缩空气交替进入和排出跳汰室的装置。风阀的结构和工作周期对水流在跳汰机中的脉动特性有很大影响。风阀的结构不但直接影响跳汰机的分层效果，同时对跳汰机的生产能力影响也很大。因此，此装置在不断地加以改进和发展，从作垂直往复运动的滑动风阀发展到旋转运动的旋转风阀，而后又发展到用电子数控装置和电磁阀控制的数控风阀。,3、排料装
46、置在跳汰室中，各密度层大致呈扇形分布（图6-5），跳汰机的排料应该与分层状况相适应。跳汰机重产物的排放方法有筛上排料（闸门排料）和透筛排料两种，后者仅限于细粒物料。轻产物是随水流经溢流堰排出。,1）溢流堰：溢流堰的作用是控制床层厚度，使轻产物随溢流排出。其形式分为高堰式、无堰式和半堰式。2）排料装置：排料装置形式很多，常用的有叶轮排料装置、扇形闸门排料装置、象鼻子管排料装置。3）自动排料装置：自动排料装置主要由检测机构、控制装置和执行机构组成。,第三节 重介质选煤,一、重介质选煤知识1.重介质选煤：是用密度介于煤与矸石密度之间的液体作为分选介质的选煤方法。2.所用的分选介质有重液和悬浮液两种。
47、重液：重液是无机盐水溶液或有机溶液，由于难以回收，再生不经济而没有在工业中应用。悬浮液：目前，国内外普遍采用磁铁矿粉与水配制的悬浮液作为选煤的分选介质。,3.重介质选煤是一种高效率的重力选煤法，其突出优点是：1）分选效率高图6-8 是各种选煤设备的可能偏差E 值的比较。从图中不难看出，重介质分选机和重介质旋流器的分选效率在各种重力选煤方法中是最高的，我国各厂重介选的平均E值为0.038。,图6-8各种选煤设备的可能偏差E 值,2）分选密度调节范围宽重介选的分选密度一般为13002200kg/m3，而且易于调节，其误差可保持在0.5%范围之内。3）适应性强，分选粒度范围宽重介质选煤在入选原煤的粒
48、度、数量和质量上允许有较大的波动。4）生产过程易于实现自动化重介质选煤所用悬浮液的密度、液位、粘度、磁性物含量等工艺参数均能实现自动控制。,重介质选煤法使用范围广。对于难选煤和极难选煤，采用全重介选或部分重介选流程，都可提高精煤产率。用重介质旋流器再选跳汰中煤和精煤，可提高精煤产率和产品质量。4.重介质选煤的缺点是：增加了加重质的净化回收工序，工艺复杂，生产费用较高；设备磨损快，维护量大。,二、重介质选煤的基本原理1.重介质选煤的基本原理：重介质选煤的基本原理是阿基米德原理，即浸没在重介质中的颗粒受到的浮力等于颗粒所排开的同体积的介质重量。2.重介质旋流器分选过程：重介质旋流器选煤过程如图6-
49、9。,图6-9 重介质旋流器选煤示意图,分选过程：物料和悬浮液以一定压力沿切线方向给入旋流器形成强有力的旋涡流。液流从入料口开始沿旋流器内壁形成一个下降的外螺旋流；同时，一部分液流分离出来移向旋流器轴心附近形成一股上升的内螺旋流。由于内螺旋流具有负压而吸入空气，在旋流器轴心全长形成空气柱。入料中的精煤随内螺旋流向上，从溢流口排出；矸石随外螺旋流向下，从底流口排出。,三、重介质分选设备分类1.根据其工作原理分为两大类：一类是在重力场中进行分选的设备，通常称为重介质分选机；另一类是在离心力场中进行分选设备，通常称为重介质旋流器。,2.重介质旋流器的分类 重介质旋流器分类方法较多，下面介绍几种常规的
50、分类方法，见图6-10：（1）按其外形结构可分为：圆柱形、圆柱圆锥形重介质旋流器两种。（2）按其选后产品的种类可分为：二产品重介质旋流器；三产品重介质旋流器。（3）按给入旋流器的物料方式可分为：周边（有压）给原煤、给介质的重介质旋流器；中心（无压）给原煤、周边（有压）给介质的重介质旋流器。,（4）按旋流器的安装方式可分为：正（直）立式、倒立式和卧式三种。（5）根据加重质的磁化性能，可分为非磁性介质和磁性介质两大类。我国和大多数国家均用强磁性的磁铁矿粉配制选煤用的悬浮液。以上各种类型的重介质旋流器都有自己的特点，它们是不同时期不同条件下，结合具体需要的产物。因此，在选择使用时，应结合生产的要求，
