煤炭洗选的原理
物理选煤是根据煤炭和杂质物理性质(如粒度、密度、硬度、磁性及电性等)上的差异进行分选,主要的物理分选方法有①重力选煤,包括跳汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇床选煤、风力选煤
等。②电磁选,利用煤和杂质的电磁性能差异进行分选,这种方法在选煤实际生产中没有应用。 是用某些自养性和异养性微生物,直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫,达到脱硫的目的。
物理选煤和物理化学选煤技术是实际选煤生产中常用的技术,一般可有效脱除煤中无机硫(黄铁矿硫),化学选煤和微生物选煤还可脱除煤中的有机硫。工业化生产中常用的选煤方法为跳汰、重介、浮选等选煤方法,此外干法选煤近几年发展也很快。
原煤洗选加工是指由地下采出的含有矸石和其它杂质的毛煤,经过手选,筛选和洗选,清除杂质和矸石,使煤中的灰分、磷和硫等成分降低到国家规定的允许含量。 手选是利用人工把煤里的大块矸石和杂物拣出,要求块煤含矸率降低到1%-2%,拣出的矸石中的含煤率一般应不超过1%。 干燥和筛选:干燥的目的是去掉水份,一般都采用自然干燥法。煤的筛选是采用一组不同孔径的筛子,通过振动的作用,把不同粒度级的煤分开。筛选不能直接选出矸石,但能间接地提高煤的质量。如通过筛选可以使硬度较高的黄铁矿颗粒大部分集中在大块煤中,便于用手选的方法把它拣出。 洗选,使用机械加工的方法,把原煤中的杂质排除,降低煤的灰分、磷和硫的含量。常用的洗选加工方法按其工作原理可分为重力选煤法和浮游选煤法两种。 1.重力选煤法。依据煤和矸石的不同比重进行分选的方法、将原煤送入重力选煤机中,能得出精煤、中煤、煤泥、矸石等产物。重力选煤可细分为跳汰选、流槽选、重介质选等。 (1)跳汰选煤,使混有矸石的毛煤在时上时下的变速脉动水流中,按比重进行分选。其加工过程,毛煤进入煤仓后,经原煤分机筛分级,筛下物经缓冲煤仓进入跳汰机,跳汰中的煤、矸石经脱水后装仓外运, (2)流糟选煤,把毛煤和水一起送入倾斜的流洗槽(即洗煤槽)中,重的矸石逐渐沉到槽底,缓缓移动.最后通过槽底上的排料口漏出,轻的煤块则被流速较快的上层水流带走。在水流冲力的作用下,煤与矸石在洗煤槽中按比重分离。 (3)重介质选煤,是采用磨细的高比重磁铁矿粉作为加重剂(也可使用高炉渣、黄铁矿渣、重晶石、砂子等)与水混合成具有一定比重的悬浮液,在重力或离心力场中,低于该比重的精煤上浮,大于该比重的中煤或矸石就下沉,使入选原煤按比重不同精确地分离。改变悬浮液的比重,就可得到不同质量的选后产品。 2.浮游选煤法。主要是根据煤和矸石的物理化学性质不同的原理,依据煤粒和矸石颗粒表面润湿性的差别,实现细粒(0.5毫米以下)物料分选的方法。其浮选流程是,在强化浮选过程中,加进一些药剂(如松节油、煤油、轻柴油等),旋转机叶轮形成负压,则矿浆从机体下部被吸入,同时从叶轮轴的空心套筒吸入空气由于叶轮的搅拌吸入的空气被分散成微小的气泡,在药剂的作用下,精煤很快附着在气泡上飘浮液面,被刮板不断刮出,亲水的矸石颗粒不能与气泡粘附,仍留在矿浆中,这样就完成了浮选的分离过程。 浮游选煤是精选煤泥或煤粉的方法,但因成本较高,一般只适用于炼焦煤选煤厂。 洗煤设备主要有卸煤机、给煤机、跳汰机、重介质选煤机、磁选机、破碎机、搅拌机、分级筛、脱水机等。 原煤洗选加工不仅为各行业用煤提供了较为优质的煤炭,同时也减少了煤的运输量。
作用:
1、煤炭洗选可脱除煤中50%-80%的灰分、30%-40%的全硫(或60%~80%的无机硫),燃用洗选煤可有效减少烟尘、SO2和NOx的排放,入洗1亿t动力煤一般可减排60~70万tSO2,去除矸石16Mt。
2、提高煤炭利用效率,节约能源。煤炭质量提高,将显著提高煤炭利用效率。
3、优化产品结构,提高产品竞争能力。
4、减少运力浪费。
一般来说,选煤厂由以下主要工艺组成:
(1)原煤准备:包括原煤的接受、储存、破碎和筛分。
(2)原煤的分选:目前国内的主要分选工艺包括跳汰-浮选联合流程;重介-浮选联合流程;跳汰-重介-浮选联合流程;块煤重介-末煤重介旋流器分选流程;此外还有单跳汰和单重介流程。
(3)产品脱水:包括块煤和末煤的脱水,浮选精煤脱水,煤泥脱水。
(4)产品干燥:利用热能对煤进行干燥,一般在比较严寒的地区采用。
(5)煤泥水的处理。
选煤原则流程
煤炭洗选的作用:
(1)提高煤炭质量,减少燃煤污染物排放
煤炭洗选可脱除煤中50%-80%的灰分、30%-40%的全硫(或60%~80%的无机硫),燃用洗选煤可有效减少烟尘、SO2和NOx的排放,入洗1亿t动力煤一般可减排60~70万tSO2,去除矸石16Mt。
(2)提高煤炭利用效率,节约能源
煤炭质量提高,将显著提高煤炭利用效率。一些研究表明:炼焦煤的灰分降低1%,炼铁的焦炭耗量降低2.66%,炼铁高炉的利用系数可提高3.99%;合成氨生产使用洗选的无烟煤可节煤20%;发电用煤灰分每增加1%,发热量下降200~360J/g,每度电的标准煤耗增加2~5g;工业锅炉和窑炉燃用洗选煤,热效率可提高3%~8%;
(3)优化产品结构,提高产品竞争能力
发展煤炭洗选有利于煤炭产品由单结构、低质量向多品种、高质量转变,实现产品的优质化。我国煤炭消费的用户多,对煤炭质量和品种的要求不断提高。有些城市,要求煤炭硫分小于0.5%,灰分小于10%,若不发展选煤便无法满足市场要求。
(4)减少运力浪费
由于我国的产煤区多远离用煤多的经济发达地区,煤炭的运量大,运距长,平均煤炭运距约为600公里,煤炭经过洗选,可去除大量杂质,每入洗100Mt原煤,可节省运力9600Mt.km。
洗选方式一般有跳汰工艺、重介工艺、风力选煤等。
当然,随着科技的进步及时代的发展,处于攻关或业已投入生产的某些特殊洗选工艺也将得到进一步的发展并替代传统工艺。
煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。那么你煤炭对了解多少呢?以下是由我整理关于煤炭知识的内容,希望大家喜欢!
煤炭应用历史
虽然煤炭的重要位置已被石油所替代,但在相当长的一段时间内,由于石油的日渐枯竭,导致它必然走向衰败,而煤炭因储量巨大,加之科学技术的飞速发展,煤炭汽化等新技术日趋成熟,并得到广泛应用,煤炭必将成为人类生产生活中的无法替代的能源之一。
根据成煤的原始物质和条件不同,自然界的煤可分为三大类,即腐植煤、残植煤和腐泥煤。
中国是世界上最早利用煤的国家。辽宁省新乐古文化遗址中,就发现有煤制工艺品,河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。《山海经》中称煤为石涅,魏、晋时称煤为石墨或石炭。明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。希腊和古罗马也是用煤较早的国家,希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有《石史》,其中记载有煤的性质和产地古罗马大约在2000年前已开始用煤加热。
煤炭形成原因
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,由于地壳的变动不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素,形成的黑色可燃沉积岩,这就是煤炭的形成过程。 一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。地壳下降的速度快,植物遗骸堆积得厚,这座煤矿的煤层就厚,反之,地壳下降的速度缓慢,植物遗骸堆积的薄,这座煤矿的煤层就薄。又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂,有一些煤层埋到地下更深的地方,有的又被排挤到地表,甚至露出地面,比较容易被人们发现。还有一些煤层相对比较薄,而且面积也不大,所以没有开采价值,有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。 煤炭是这样形成的吗?有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。一座大的煤矿,煤层很厚,煤质很优,但总的来说它的面积并不算很大。如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然堆积而成的,它的面积应当是很大的。因为在远古时期地球上到处都是森林和草原,因此,地下也应当到处有储存煤炭的痕迹煤层也不一定很厚,因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质,又会被植物吸收,如此反复,最终被埋入地下时也不会那么集中,土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。 但是,无可否认的事实和依据,煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的,这是颠簸不破的真理,只要仔细观察一下煤块,就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹如果把煤切成薄片放到显微镜下观察,就能发现非常清楚的植物组织和构造,而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西,有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。在地表常温、常压下,由堆积在停滞水体中的植物遗体经泥炭化作用或腐泥化作用,转变成泥炭或腐泥泥炭或腐泥被埋藏后, 由于盆地基底下降而沉至地下深部,经成岩作用而转变成褐煤当温度和压力逐渐增高,再经变质作用转变成烟煤至无烟煤。泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。腐泥化作用是指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。冰川过程可能有助于成煤植物遗体汇集和保存。
煤炭造成的环境问题
1、排烟脱硫
大气中的SO2污染主要由包括煤炭在内的燃料燃烧所致。燃烧前脱硫可由煤炭洗选及转化中完成。燃烧中脱硫可以用加入脱硫剂办法除掉部分硫分,常用的脱硫剂为白云石和石灰石。
更常用的脱硫技术为排烟脱硫,即将排放的含硫烟气或废气通入吸收剂和吸附剂去掉硫氧化物,又可分为干法、半干法及湿法三种。干法采用固态吸附剂、吸收剂,其装备庞大,费用较高。半干法包括将半固态脱硫剂吹入烟道,也可将排烟气和空气同时吹入半固态脱硫剂,以除去烟气中的SO2、湿法用液态吸收剂,包括碱性吸收剂法和碱土金属类吸收剂法等,前者使用铵、钠、钾溶液,后者使用有钙镁的氧化物或氢氧化物溶液。
2、烟尘污染及防治
煤在燃烧过程中产生烟气、尘粒可形成环境污染。其污染物可分为两类,即气溶胶状态污染物和气态污染物。烟尘属于前者。
煤炭在燃烧过程中经过三个阶段,首先是干燥挥发阶段,其次为燃烧阶段,最后为燃尽阶段,不同阶段需要不同的空气量,过大或过小的空气量都会使燃烧不完全,而使炭粒排入空中形成黑烟。煤中不可燃成分如灰分,燃烧中部分留于灰渣,部分随烟气排入大气形成烟尘,不同灰分的煤其烟尘量也有很大差别。按烟尘粒径不同可分为降尘和飘尘,后者可以长期不降落且可输送距离更远。
烟尘可致人体呼吸道疾病,或作为其他污染物及细菌载体。还可影响植物生长及降低大气的能见度。防治方法是改进燃烧设备和燃烧方式,减少烟尘排放量,还要安装除尘装备,降低烟尘排放浓度。
煤炭开采方法
矸石排放
煤矿生产排放量最大的固体废物, 也是中国工业固体废物中产生量和堆积量最大的固体废物,产生量一般为煤炭产量的10%左右。中国煤矸石年排放量大约在1、5 亿~2、0 亿吨之间。截止2002 年底, 全国煤矸石积存量约34亿吨,占地2、6 万公顷, 是中国工业固体废物中产出量和累计积存量最大的固体废物。2004 年,全国煤矸石综合利用量为1、35 亿吨, 利用率54%。
矿井排水
在煤矿建设和生产过程中,各种类型的水源水会通过不同的途径进入巷道和工作面, 为了保证采矿安全,防止水害发生,需将矿井涌水排出。据不完全统计,在采煤过程中, 2004 年全国煤矿矿井水排放约30 亿m³,平均每吨煤涌水量约为2m³。资源化利用率仅占22%左右。
瓦斯抽放与矿井通风
在煤炭开采前和开采中抽放瓦斯气, 是保证煤矿安全的重要措施。但将抽放的瓦斯排入大气,会产生强烈的温室效应,瓦斯中所含甲烷的温室效应比二氧化碳大20 倍。另外煤矿在生产过程中, 井下巷道每秒钟都需要数十万乃至数百万立方米的空气,它们主要是通过矿井通风来完成, 矿井通风同样含有瓦斯,并且还有大量粉尘。据近几年有关评价估算,全国煤层瓦斯资源量为3×106 。2002 年中国重点煤矿煤层瓦斯产生量为9773、37,其中利用瓦斯量为517、49 ,利用率5%左右。
开采造成的生态破坏
传统煤炭开采忽略其它共生、伴生矿物的开采、加工、利用, 造成了资源的浪费。中国煤系共生、伴生20 多种矿产,绝大多数没有利用, 另外矿物的随意存放丢弃还会造成环境污染,破坏生态环境。
指以有机或无机形态富集于煤层及其围岩中的元素。有些元素在煤中富集程度很高,可以形成工业性矿床,如富锗煤、富铀煤、富钒石煤等,其价值远高于煤本身。
根据煤中伴生元素的性质和用途,可分为有益元素、有害元素和指相元素3类。有益元素主要有锗、镓、铀、钒等,可被利用。有害元素主要有硫、磷、氟、氯、砷、铍、铅、硼、镉、汞、硒、铬等。硫是煤中常见的有害成分,其他有害元素在煤中含量一般不高,但危害极大,如砷是一种有毒元素。煤在燃烧中,硫是造成城镇环境污染的主要物质源。当然,对有害元素如果收集、处理得当也可变成对人有用的财富。煤中伴生元素,有各自的地球化学性质,形成于不同的沉积环境中。因此,可根据元素的相对含量、元素的共生组合关系及元素的比值,来判断相和沉积环境。 煤炭液化是把固态状态的煤炭通过化学加工,使其转化为液体产品(液态烃类燃料,如汽油、柴油等产品或化工原料)的技术。煤炭通过液化可将硫等有害元素以及灰分脱除,得到洁净的二次能源,对优化终端能源结构、解决石油短缺、减少环境污染具有重要的战略意义。
煤的液化方法主要分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类。
(1)煤直接液化煤在氢气和催化剂作用下,通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为煤炭直接液化。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段,故又称煤的加氢液化法。
(2)煤间接液化间接液化是以煤为原料,先气化制成合成气,然后,通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。 煤变成油通常有直接液化和间接液化两种方法。直接液化又称“加氢液化”,主要是指在高温高压和催化剂作用下,对煤直接催化加氢裂化,使其降解和加氢转化为液体油品的工艺过程;煤的间接液化是先将煤气化,生产出原料气,经净化后再进行合成反应,生成油的过程。煤直接液化就是用化学方法,把氢加到煤分子中,提高它的氢碳原子比。在煤直接液化过程中,催化剂是降低生产成本和降低反应条件苛刻度的关键。
按煤的加工方法和质量规格可分为原煤、精煤、粒级煤、洗选煤和低质煤等五类。
原煤
是指从地下或地下采掘出的毛煤经筛选加工去掉矸石、黄铁矿等后的煤。煤矿生产出来的未经洗选、未经加工的毛煤也叫原煤。包括天然焦及劣质煤,不包括低热值煤等。
精煤
是指经过精选(干选或湿选)后生产出来的,符合质量要求的产品。
粒级煤
是指煤通过筛选或精选生产的,粒度下限大于6mm,灰分小于或等于40%的煤。按不同的粒度可分为洗中块、中块、洗混中块、混中块、洗混块和混块、洗大块和大块、洗特大块和特大块、洗小块和小块、洗粒煤和粒煤。
洗选煤
是指将原煤经过洗选和筛选加工后,已除或减少原煤中所含的矸石、硫分等杂质,并按不同煤种、灰分、热值和粒度分成若干品种等级的煤。其粒度分级为50mm、258mm、20mm、13mm、6mm以下。洗选煤可分为洗原煤、洗混煤、混煤、洗混末煤、混末煤、洗末煤、末煤、洗粉煤、粉煤等品种。除洗混煤的灰分要求小于等于32%外,其余均要求小于等于40%。
低质煤
是指灰分含量很高的各种煤炭产品。低劣煤用于锅炉燃烧,不仅经济性差,而且造成燃烧辅助系统和对流受热面的严重磨损以及维修费用的增加,因为低劣煤灰分比较大,经济性差,灰分量大,对受热面的冲刷、磨损严重。
分析化验基准间的换算
煤质分析化严重,有些基准在实际中是不存在的,是根据需要换算出来的;有些基准在实际存在,但为了方便,有时不进行测试,而是根据已知基准的分析化验结果进行换算,这样就简单多了。
化验室中进行煤质分析化验时,使用的煤样为分析煤样。分析煤样是经过一次次破碎和缩分得到的,它所处的状态为空气干燥状态。所以,化验室中用分析煤样进行分析化验时,其基准为分析基(又称为空气干燥基)。
分析煤样分析基化验结果,是化验室中直接测到的,是最基础的化验结果,是换算其它基准的分析化验结果的基础。
各种基准间的换算公式:
干基的换算: Xd=100xad/(100-Mad)%
式中: Xad——分析基的化验结果;Mad——分析基水分; Xd——换算干燥基的化验结果。
煤炭质量
煤炭质量是指煤炭的物理、化学特性及其适用性,其主要指标有灰分、水分、硫分、发热量、挥发分、块煤限率、含矸率以及结焦性、粘结性等。
正确使用微机量热仪、升降式微机全自动量热仪、微机灰熔点测定仪、自动测氢仪、工业分析仪、快速灰化炉、微电脑粘结指数测定仪、奥亚膨胀度测定仪煤燃点测定仪、煤炭结渣性测定仪、活性炭测定仪等煤炭化验设备,可以测试出煤炭的不同指标,从而可以确定煤炭质量。
1.产品质量。产品质量是企业赖以生存和发展的基础,是企业各项工作的综合反映。生产适销对路、品种优良的产品,是社会主义生产企业的重要任务和社会主义生产目的的客观要求。
产品质量是指产品、过程或服务满足规定或潜在要求(或需要)的特征或特性的总和。质量有狭义质量和广义质量之分。狭义质量是指产品质量和有关的工作质量;广义质量不仅指产品质量和有关的工作质量,而且还包括产品形成的过程质量和服务质量等,它把产品质量、过程质量和服务质量三者放在同等重要的地位加以考虑,更加体现了在市场经济条件下,人们对产品质量的高度重视和质量在竞争中的决定作用。
从产品质量的定义可以看出,它包含两层涵义:一是指产品自身所具有的特征和特性,即产品的客观属性;另一是指产品在使用过程中用户需求的满足程度,即产品的适用性。当二者有机结合时,产品的特征和特性得以充分利用,用户的需求得以充分的满足;社会的生产目的得以实现。如无烟块煤用于合成氨生产,就便煤炭的特性与适用性达到了较好的结合。但若将无烟块煤用作普通锅炉燃料,就失去了其适用性。可见,对产品质量高低的评价是由用户的不同需求来确定的。 作 者:邓寅生等着
出版 社:中国环境科学出版社
出版时间:2008-8-1
印刷时间:2008-8-1
I S B N:9787802097865
包 装:平装 本书系统地阐述了煤炭固体废物——煤矸石、粉煤灰的形成、分类、物质组成和性能,在水泥、混凝土、墙体材料、化工、冶金、农业、环境保护、发电等领域的资源化利用技术,以及填埋、填充的无害化最终处置技术。
本书可供煤炭、电力、环境保护、建筑、建材、科研和设计部门的工程技术人员和管理人员使用,也可供大专院校相关专业师生参考。