对无烟煤洗选加工的特点分析.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. ★加工转化 ★ 对无烟煤洗选加工的特点分析 聂其英 焦作煤业集团有限责任公司,河南省焦作市,454002 摘 要 介绍了无烟煤的煤质特征以及多元化的产品结构,分析了无烟煤洗选加工的特 点,指出无烟煤选煤厂具有既不同于炼焦煤选煤厂也不同于动力煤选煤厂的独特性。 关键词 无烟煤洗选加工 煤质特征 产品结构 1 概述 中国无烟煤资源丰富,约占煤炭总储量的 1118 ,产量占全国原煤产量近1617 。无烟煤资 源分布广泛,在全国20多个省、 市、 自治区都不同程 度地赋存,但主要储量在山西和贵州两省,其次为河 南、 宁夏等地,其中最为著名的号称中国六大无烟煤 生产基地的是阳泉、 晋城、 焦作、 永城、 宁夏太西汝 萁沟矿区和京西。无烟煤的洗选加工随着无烟煤 用途的变化、 市场对产品质量要求的变化、 环境保护 对选煤过程中污染排放控制标准的变化,在工艺特 点、 技术环节、 设备性能种类以及储装运细化方面都 发生了根本性的变化。 过去,我国无烟煤的主要用途是末煤作民用,块 煤作化工行业合成氨造气原料,因此,无烟煤的洗选 起步较晚,大部分从20世纪60年代开始建简易筛 选厂、 风选厂,大于13mm块煤采用滑板跳台和槽 洗等方法如焦作的小马矿选煤厂、 中马矿选煤厂。 到20世纪70年代后期,才开始建设现代化的选煤 厂,但大都是块煤 13mm重介选或跳汰选,末煤 不入洗的工艺如焦作的王封矿选煤厂。直到20 世纪80年代,焦作才建成全国第1座原煤全部入洗 的无烟煤选煤厂朱村矿选煤厂。近年来,由于无 烟煤用途的扩展,无烟煤的洗选加工得到快速发展。 全国相继新建、 在建、 改造了十几座大型现代化的无 烟煤选煤厂,主要集中在阳泉、 晋城、 焦作、 永城等矿 区。由于无烟煤自身的煤质特征及产品用途多样 化,使得无烟煤选煤厂和其他类型选煤厂炼焦煤选 煤厂、 动力煤选煤厂相比具有产品规格多,洗选工 艺复杂,产品储装运要求高等特点,无烟煤选煤厂在 设计时往往也是难度最大的,生产运行过程也是最 复杂的。 2 无烟煤的煤质特征 1根据煤的形成过程,煤可以分为泥炭、 褐煤、 烟煤和无烟煤4大类。无烟煤是变质程度最高的煤 类,挥发分 V daf≤10 ,固定碳 FC daf高于80 , 外观有明显的光泽,燃烧时不冒烟,密度大,硬度高, 按其挥发分大小又分为3个小类,Vdaf≤315 的无 烟煤1号,亦称古老无烟煤,Vdaf315～615 的为无 烟煤2号典型无烟煤,Vdaf 615 的为无烟煤3号, 亦称年轻无烟煤。 2在焦作煤田的煤层中存在不少夹矸煤,在焦 作矿区俗称 “砎石” 。在井下煤层的开采过程中,属 于不能单独开采的夹矸煤。其夹矸属于次生矿物 质,根据分析推测可能由于焦作的地下水丰富,通过 地下水的淋滤,由于浓度发生变化等原因,方解石 碳酸钙、 石膏硫酸铁等矿物质沉淀下来,填充在 煤的裂隙中,砎石夹矸煤的特征是灰分平均在 23 ～30 之间,高于洗块煤10～16个百分点,发 热量平均在22100MJ/ kg左右,较块煤低7100MJ/ kg ,真密度大于煤的真密度,介于煤与矸石之间,属 中间物,洗选时分离困难。 3 产品结构多元化特征 无烟煤的用途极其广泛,包括作为冶金高炉喷 吹、 烧结、 化工造气、 水泥、 电力、 民用、 陶瓷、 玻璃等 行业的原料和燃料,是用途单一的烟煤绝非能比的, 正是由于无烟煤用途的多样化造成了无烟煤洗选产 品的多元化,如焦作煤业集团的煤炭产品多达10余 种,主要产品可以归纳为3大类,即块煤、 洗末精煤、 末煤。 45 中国煤炭第32卷第2期2006年2月 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 311 洗块煤 1粒度。无烟块煤粒度和均匀性是影响气化 操作的主要因素之一,粒度过小或过大,对气化效率 和气体质量都有一定的影响。一般要求粒度为13 ～100mm ,而 且 应 该 分 档 使 用,如 大 块 40 ～ 100mm、 中块 20 ～40mm、 小块 13 ～20mm等。 近年来焦作煤业集团和一些化肥企业联合开发了小 粒煤 6 ～13mm用于造气,取得了良好的使用效 果,既降低了化肥企业的采购成本,又提高了煤炭企 业的经济效益。 2机械强度。煤炭的机械强度是指煤炭抗破 碎能力。机械强度差的煤炭,在运输、 装卸和加入气 化炉时容易破碎成小粒和煤屑,造成块煤利用率降 低。一般选用机械强度高的煤炭,抗碎强度 25mm≥65 就很好。 3块煤的限下率。一般要求越低越好,其中大 中块不应超过12 ,小块不应超过15 ,否则块煤 利用率就降低了,这也是为什么无烟煤选煤厂在储 装运各环节要有防破碎措施的理由之一。 4灰分要求。是越低越好,集团公司生产的块 煤Ad≤14 。 5其他指标要求。固定碳是越高越好。挥发 分越低越好,一般要求不超过10 ,所以必须使用 无烟煤作气化原料。 312 洗末精煤 无烟洗末精煤目前主要用于冶金行业的高炉喷 吹,高炉喷吹对煤质性能的要求及相关的指标有工 业分析指标、 发热量、 粒度及均匀性、 可磨性、 燃烧 性、 反应性、 灰熔点、 着火点、 煤岩结构、 灰成分分析、 比表面积和密度等。通过洗选加工能够改变的指标 如下所述。 1灰分越低越好。煤的灰分在提炼过程中会 转变成炉渣,灰分是影响煤与焦炭置换比的主要因 素,灰分每降低1 ,置换可提高115 ～2 ,并且 要求喷吹煤灰分低于焦炭灰分,以减少炉渣量。一 般要求灰分低于11 。 2硫分要求越低越好。硫分不仅影响生铁和 钢的质量,而且为脱去钢铁中的硫,要求高炉和炼钢 炉中多加石灰石,这就增加了成本,所以一般要求硫 分低于015 。 3 水分要求越低越好 。 从目前脱水技术 来 看,没有浮选 工艺,洗末精煤水 分 Mt 可 以达到8 以下,有浮选工艺水分可以达到10 以下。 4可磨性。高炉喷吹煤需要将煤磨到一定细 度,可磨性好,制粉消耗电能就低,可降低煤粉加工 成本,无烟洗末精煤的可磨指数一般在40～90之 间,大于70最好。 表1 焦作煤业集团煤炭产品结构及质量技术指标 品 种 粒度 / mm 灰分 Ad/ 全水分 Mt/ 挥发分 Vdaf/ 含硫 St ,d/ 低位发热量 kcalkg - 1 MJkg - 1 限下率 / 特优洗中块40 - 80≤14100410 - 510 7000 2913≤12 优质洗中块25 - 80≤14100410 - 510 7000 2913≤12 2 洗中块20 - 40≤14100410 - 510 7000 2913≤12 洗小块13 - 25≤14100610 - 710 7000 2913≤15 1 洗小块10 - 20≤14100610 - 710 7000 2913≤15 洗粒煤6 - 13≤14100610 - 710 7000 2913≤15 洗末煤0 - 20≤11100≤10100 6800 2814 末 煤0 - 13≤25100≤9100 25mmDTSTFTTS 6TS3 - 6TS - 3DCHN 851300132013509018815016116393216111 313 筛末煤 无烟末煤主要用于电力、 建材、 民用,近年来城 市民用燃料使用煤气、 天然气、 液化气大幅度增加, 无烟末煤民用已萎缩,而作为发电用煤需求量很大。 一般要求挥发分615 ～10 ,发热量20191MJ/ kg 5000kcal/ kg以上。集团公司煤炭产品结构及质 量技术指标见表1。 4 无烟煤洗选加工的一些特点 411 选煤工艺 55 对无烟煤洗选加工的特点分析 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 目前国内无烟煤选煤厂采用的选煤工艺繁多, 主要有块煤重介-筛末煤,单一跳汰全入洗,跳汰- 浮选,块煤跳汰-末煤重介旋流器 - 煤泥浮选 , 块 煤重介-末煤重介旋流器 - 煤泥浮选等等。入洗 方式有混合入洗,也有分级入洗,混合入洗有出两 产品的也有出三产品的,分级入洗和末煤入洗也一 样。 412 与矿井生产能力的关系 无烟煤选煤厂大多是矿井型选煤厂,选煤厂必 须适应矿井生产能力,不能因为自身问题而影响矿 井的正常生产,这就要求选煤厂原煤准备运转可靠, 不发生事故,既能入洗也能去原煤储煤场,还能通过 原煤缓冲仓的作用,减少瞬间过大的原煤量对生产 造成的影响,同时原煤储煤场能够具有返煤入洗加 工的能力。 另外,选煤厂的入洗能力要与矿井的生产能力 相匹配,要考虑矿井的主提升能力和矿井扩产的可 能性。在新建选煤厂中,在能力设计上还应有一定 的前瞻性,使已有的设备能够满足矿井产量升级的 变化,包括洗选设备、 皮带运输、 煤泥水处理等。 413 与矿井原煤质量变化的关系 根据焦作矿区多年的经验,提供给选煤厂设计 所用的煤质资料,在不同时期,不同开采煤层,矿井 服务年限不同,煤炭质量是不同的,甚至同层煤炭随 着开采深度的变化,内在质量随之变化后,可选性也 发生了变化。在进行设计时应充分注意这一点,在 工艺选择上应以煤炭偏难选考虑为上,无论原煤质 量如何变化,或易选或难选,使已确定的工艺都能够 不必改造也能适应,以充分显示工艺的适应性和前 瞻性,避免选煤厂投产之日,就是选煤厂不断改造之 时。 414 产品结构要有调整的灵活性 无烟煤选煤厂的产品结构具有多元化特点,主 要产品一般分为3大类,即块煤、 洗末煤、 筛末煤, 其中块煤可分为各种粒级的品种,具体到一个选煤 厂,其产品结构应以市场为导向,这就要求选煤厂产 品结构的调整要具有灵活性。既可以全部入洗生产 出洗块煤和洗末煤品种,又可以部分入洗生产出筛 末煤,另外洗块煤可以根据需求生产出不同粒级的 块煤品种。 415 产品储装运 由于产品结构的多样性和产品结构调整的灵活 性,产品储存装运也具有多样性和调整的灵活性,除 了洗块煤、 洗末煤、 筛末煤的储存外,中煤、 砎石、 洗 矸、 煤泥这些产品都有一定的利用价值,都要求有适 当的储存仓场 , 有些产品同时要求具有装汽车和 装火车外运的功能,比如筛末煤等。块煤储存要求 很高,主要是防破碎。 表2 无烟煤选煤厂与其他类型选煤厂特点比较 类 型选煤方法入洗范围工艺流程品种结构设计难度防破碎要求产品质量 无烟煤选煤厂全全入洗可部分入洗复杂多大有高 炼焦煤选煤厂较全全入洗较复杂单一一般无高 动力煤选煤厂简单部分入洗排矸简单单一小无低 416 块煤防破碎 由于无烟块煤的稀缺性和高附加值原因,要求 选煤厂从原煤准备、洗选、筛分、转载、运输、入 仓、储装运等各种有可能造成块煤破碎损失的环 节,都要有防止块煤破碎的设施和措施,而且要求 矿井在生产过程的各个环节也应该有防止块煤破碎 的设施和措施。另外,块煤作为最终产品,用户对 其粒度和限下率都有严格的要求。目前选煤厂及矿 井采用的防破碎设施种类比较多,一般都是减少运 输转载环节,降低落差,控制下落速度,如蠕动防 破碎技术、仓体中限位放煤技术、煤仓螺旋溜槽、 伸缩漏斗等技术装备。另外,无烟煤选煤厂具有的 另一个显著特点就是3多皮带运输机多,筛子 多,煤仓多。因此,在设计无烟煤选煤厂时一定要 注意这个特点。无烟煤选煤厂与其他类型选煤厂特 性比较见表2。 参考文献 [1] 吴式瑜,岳胜云1 选煤基本知识[M]1 北京煤炭工业 出版社,20031 [2] 曹磊明1 夹矸块煤的特性与块煤的相关关系[J ]1 煤 质技术,200131 [3] 韩春田1 煤炭合理供应[M]1 北京煤炭工业出版社 119911 [4] 程庆辉1 煤炭产销质量检测验收与选煤技术标准[M] 120031 责任编辑 康淑云 65 中国煤炭第32卷第2期2006年2月 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. Abstracts in English Special forum on coal’s liquefaction The forum consists of three papers.It elaborates on the significance of coal’s indirect liquefaction projects in Ningxia and Yankuang Group , introduces the development of these pro2 jects and the product’ s selection , demonstrates the prospect of harmonious development of Ningxia and Yankuang Group’s coal chemical industrial project. It introduces the development of China’s coal liquefaction technique and its industrialization development during the eleventh five year plan period of China and its pros2 pect in the year of 2010. Consideration on the building of China’s domestic coal trade ’s neworder The paper exposes the in - depth rea2 sons for the contradiction between China’s coal - electric supply and demand and presents the construction of building domestic coal trade’s new order. Initial analysis on the particularity of China’s domestic coal industry Through the analysis of the particularity of China’s coal industry in the aspects of resources , production , safety , transportation , taxes as well as mar2 ket , the paper try to integrate and utilize this particularity to seek the way of improving coal industry’s core competitive edge. Comparative analysis on the ecological footprint of main coal production area Using ecological footprint theo2 ry , the paper makes comparative analysis on the ecological footprint of main coal production area in China. Indicated by research , the per capita ecological footprint deficit of main coal production area is 112 time of per capita ecological carrying capacity , which is non - sustainable development situation. However , the ecologi2 cal footprint index of main coal production area basically belongs to sustainable development situation from a global perspective. Research for the’division of three cuts ’in combined mining goaf of very thick self - ignition coal seam The paper introduces a of extravating smoothly the very thick self - ignition coal seam , which is laying pipeline in gaof area along the alley wall in district sublevel , through gathering the mixture of gas in goaf area , ana2 lyzing its different elements of gas using aero - chromatogram machine and get its regression curve , then de2 cide the width of’three cuts ’ of goaf. This presents a scientific basis for the selection of rational meas2 ures for the prevention of the self - ignition of coal goaf area. Research for the law of coal cross overlying goaf’s pillar’s pressure during short - distance coal seam ’s mining During the mining of No. 12 layer 402 panel of Sitai coal mine , repeated crossing overlying goaf area’s coal pillar is needed , through various rock pressure observation measures , it analyses the pressure’s occurrence law and rock pressure’s law of the stress concentration coal pillar , which could serves as reference for the en2 gineering ’s decision - making of wall rock control in the stoping field under the same mining face and similar condition in this panel. Analysis on the feature of anthracite ’s preparation and in - depth processing The paper introduces the quality of anthracite and its multi - element product’s structure , analyses the feature of anthracite’s preparation and processing , and points out the particularity of anthracite plant which is different from both coking coal plant and steam coal plant. Discussion on the ways and approach of improving the safety production level of coal mine Starting from the current situation of China’s coal - mine safety production , the paper analyses the reasons for the low level of China’s coal - mine safety production management , points out the ways and of improving coal - mine safety production management level. It presents that safety supervision system should be enhanced and the theory of ’human as the center’ should be carried through , the paper emphasizes the application of manned machine engineering in coal mine in order to improve the coal - mine safety production management level in an all - around way.