什么是原煤洗选加工?
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。
一般要先经过脱水筛进行脱水处理,把水分脱去一部分,使水分降低在40%一下,再用烘干机进行烘干。
精煤煤脱水筛一种应用于煤炭行业选煤厂的高效细粒煤脱水的煤泥离析脱水筛,脱水振动筛运动轨迹为直线,是根据标准生产的,全系列共有十六种规格,可供选煤、选矿、发电、制糖、制盐等工业部门,对中细粒度物料进行干湿式筛分、脱水、脱介、脱泥。
应用物料:铁尾矿、金尾矿、铜尾矿、钒尾矿、铅锌尾矿、石墨尾矿、石英砂、锆英砂、玻璃砂、建筑砂、铸造砂、建材砂、钾长石脱水、城市污水、工业污水、河道污泥的固液分离,污水处理厂的过滤。
1褐煤资源
1.1世界的褐煤资源
据测算,全世界褐煤地质储量约为4万亿吨。约占全球煤炭储量的40%。褐煤资源可分为硬褐煤和软褐煤两大类,主要分布在欧洲,其次为亚洲和北美洲。硬褐煤储量最多的国家分别是美国、俄罗斯和中国。软褐煤储量最多的国家是俄罗斯.约占世界软褐煤总储量的30%.德国、澳大利亚、美国、前南斯拉夫和波兰,软褐煤储量合计约占世界软褐煤总储量的40%。
1.2我国的褐煤资源
据第三次全国煤炭资源调查(中国煤炭地质总局,1999年),我国煤炭资源总量为5.57万亿吨,保有储量10032.6亿吨,已探明的褐煤保有储量为1311.42亿吨。约占煤炭保有储量的13%。
煤田地质勘探结果表明.我国褐煤资源主要分布在华北地区,约占全国褐煤资源量的3/4以上,其中又以内蒙古东部地区赋存最多,煤种以中生代侏罗纪硬褐煤为主。西南地区是我国仅次于华北地区的第二大褐煤基地。其储量约占全国褐煤总储量的l/8.其中大部分分布在云南省境内,主要是新生代第三纪软褐煤。东北、中南、西北和华东各区褐煤资源量均不到全国资源褐煤资源总量的3%。
2 我国褐煤资源的利用现状及其加工提质的必要性
2.1 褐煤是我国东北地区未来可利用的主要能源
东北地区经济以重工业为主导.对能源有高度依赖性。而东北三省煤炭资源总储量仅277.2l亿吨,除黑龙江省煤炭资源比较丰富(煤炭资源总储量211.92亿吨).产能较大外,辽宁、吉林都是煤炭调入省,整体上属于煤炭资源调人地区.供求缺口较大。与其相邻的蒙东地区煤炭资源十分丰富,煤炭资源总储量达857.87亿t.是东北地区总储量的3倍以上。绝大部分是褐煤资源,只有呼伦贝尔市伊敏河矿区的五牧场区、河东区.以及扎赉诺尔矿区的灵东矿为长焰煤。
随着国家实行振兴东北老工业基地战略的深入,东北地区能源(主要是煤炭)需求量不断增加,使得本地区煤炭供求之间的矛盾更加突出。这就为距离东北地区较近的内蒙古东部褐煤提供了巨大市场,蒙东地区的褐煤资源必将成为我国东北地区未来可利用的主要能源。
2.2 褐煤提质的必要性
褐煤是煤化程度最低的煤种,煤化程度介于泥炭和烟煤之间,含水量高,在空气中易风化;含一定量的原生腐殖酸,碳含量低,氧含量高,氢含量变化大:挥发分一般在45%~55%。
由于褐煤水分高、热值低、易风化和自燃。单位能量的运输成本高,不利于长距离输送和贮存。褐煤直接燃烧的热效率较低,且温室气体的排放量也很大.难以大规模开发利用。此外,褐煤作为原料转化利用也受到限制。褐煤液化、干馏和气化都需要把煤中水分降至10%以下。褐煤若不经过提质加工.将难以满足多种用户的质量要求。褐煤提质加工成为褐煤高效开发利用的关键。这里所说的褐煤提质.是指褐煤在脱水、成型和热分解等过程中,煤的组成和结构发生变化。转化成具有近似烟煤性质的提质煤。褐煤脱水提质加工后.水分显著降低,发热量大幅度提高,既可防止煤炭自燃、便于运输和贮存,又有利于发电、造气、化工等使用。
3 国内外褐煤提质技术概况
德国作为褐煤资源大国和工业强国,是现代褐煤加工技术的发源地。上世纪70年代后,澳大利亚、美国等褐煤生产大国的褐煤提质技术研发也非常活跃。日本作为能源缺乏的国家对廉价褐煤的利用也非常重视。近年来.随着国内煤炭价格大幅上涨,价格相对低廉的褐煤资源又重新引起能源化工行业的重视。一批新建煤化工项目纷纷改用褐煤作为原料,开发出了多种褐煤提质加工技术。国内外褐煤提质加工技术归纳起来大体可分为非蒸发脱水提质技术、成型提质技术、热解提质技术三大类。
3.1 非蒸发脱水提质技术
以高温高压蒸汽(或高温热油)干燥技术为代表的褐煤非蒸发脱水提质技术。是一种通过高温高压等条件来改变褐煤的物理和化学结构。将之转变成为洁净、高效的烟煤燃料的提质方法。这种新型提质技术是将褐煤与高温高压蒸汽(或高温热油)直接接触,使水分脱出。从而使褐煤收缩变得更加致密,疏水性增强。该方法热效率及其安全性都比较高。
3.2 成型提质技术
长期以来。欧洲许多盛产褐煤的国家除将褐煤用于发电和大型锅炉外.其余都是将其加工成型煤后用于工业和民用,澳大利亚亦不例外。褐煤在成型过程中,经过高压或剪切等物理作用,使其凝胶结构及孔隙系统受到了不可逆的破坏。因而从本质上改变了煤样的煤阶,煤化度也随之提高。
4 热解提质技术
褐煤热解始于20世纪初。其目的是制取石蜡油和固体无烟燃料,二战期间,德国基于战争目的建立了大型褐煤低温千馏厂.开发了褐煤制取汽油、柴油等发动机燃料的工艺。上世纪50年代,随着石油、天然气的开发应用.煤的热解加工发展速度减缓甚至停顿。但在一些褐煤资源丰富的国家,并没有间断对褐煤热解技术的研发。特别是上世纪70年代石油危机后。人们重新重视廉价的褐煤资源的开发利用,对褐煤热解工艺进行了研究,开发了一些新工艺。国内外典型的褐煤热解工艺包括:德国的L—R工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、中国的多段回转炉工艺、中国固体热载体新法干馏工艺等。
5 国内褐煤提质加工技术发展趋势
目前.在褐煤非蒸发脱水提质方面国内只有中科院山西煤化所、黑龙江科技学院等少数科研单位进行过基础研究。在褐煤成型提质方面,由于种种原因我国过去一直发展较为缓慢。近年来才在技术和设备方面有所突破,开始工业化应用,技术逐步成熟。
由于国内褐煤提质加工利用还处在起步阶段。目前我国褐煤提质加工技术发展应该稳步推进。不宜操之过急.技术研发需要国内自主开发和国外引进相结合。在起步阶段可积极稳妥推进工艺简单、技术风险较小的非蒸发脱水和成型提质技术.例如K—fuel工艺、BBC工艺及蒸汽干燥成型等工艺技术。
在此基础上,逐步推进资金和技术密集型的热解提质加工技术.生产半焦、煤焦油和焦炉煤气等用途广泛的多种产品.同时推进与其产品应用相关的煤化工技术发展,以提高资源利用效率。