洗煤工艺流程简述

洗煤工艺流程简述

一、煤的形成

二、煤炭的灰分

三、为什么要洗煤

四、洗煤的工艺

五、浮选柱的工作原理

一、煤的形成

煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中，以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多，是重要的成煤时代。煤的含碳量一般为46～97%，呈褐色至黑色，具有暗淡至金属光泽。根据煤化程度的不同，煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。

成煤作用的两个阶段：第一阶段是腐泥化阶段或泥炭化阶段。在这一阶段，植物的遗体被微生物分解、化合、聚积，低等植物转变为腐泥，高等植物转变为泥炭。第二阶段为煤化作用阶段。由于地壳沉降，植物死亡后形成的泥炭或腐泥埋藏于地下深处，在温度和压力条件下发生固结成岩作用和变质作用。

1、煤的用途

火力发电31%，工业锅炉31%，民用20%，炼焦8%，蒸汽机4%，煤化工3%，出口3%

2、中国煤的分类

14大类：褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤。3、煤中矿物质种类

粘土矿、碳酸盐矿、氧化物、硫化物、氢氧化物等。

二、煤炭的灰分

煤炭的灰分是煤炭质量的基础指标，煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰分。煤炭的灰分又分外在灰分和内在灰分。外在灰分是来自顶板和夹矸石中的岩石碎块，它与采矿方法的合理与否有很大关系。外在灰分通过分选大部分能去掉。内在灰分是煤的原始植物本身所含的无机物，内在灰分越高，煤的可选性越差。

灰分是有害物质。动力煤中灰分增加，发热量降低、排渣量增加，煤容易结渣；一般灰分每增加2%，发热量降低100kcz1/kg 左右。冶炼精煤中灰分增加，高炉利用系数降低，焦炭强度下降，石灰石用量增加；灰分每增加1%，焦炭强度下降2%，高炉生产能力下降3%，石灰石用量增加4%。

三、为什么要洗煤

从矿井中直接开采出来的煤炭叫原煤，原煤在开采过程中混入了许多杂质，而且煤炭的品质也不同，内在灰分小和内在灰分大的煤混杂在一起。洗煤就是将原煤中的杂质剔除，或将优质煤和劣质煤炭进行分门别类的一种工业工艺。洗煤过程后所产生的产品一般分为有矸石、中煤、乙级精煤、甲级精煤，经过洗煤过程后的成品煤通常叫精

煤，通过洗煤，可以降低煤炭运输成本，提高煤炭的利用率，精煤是一般可做燃料用的能源，烟煤的精煤一般主要用于炼焦，它要去硫，去杂质等工业过程，以达到炼焦用的标准。

洗煤是煤炭深加工的一个不可缺少的工序。既然要洗煤，就要有一套科学合理的工艺流程。

四、洗煤的工艺

按照洗煤厂的位置与煤矿的关系洗煤厂可以分为：矿井洗煤厂、群矿洗煤厂、中心洗煤厂和用户洗煤厂。现代化的洗煤厂是一个由许多作业组成的连续机械加工过程。

流程示意图一

1、洗煤工艺

洗煤工艺大致可分为以下几种：风选、螺旋分选、跳汰、

重介、筛分等工艺方法。

2、跳汰洗煤

跳汰选煤是选煤工艺中常见的一种选煤工艺方法，跳汰是在垂直脉动的介质中按颗粒密度差别进行选煤过程。跳汰选煤的介质是水或空气，个别的也用悬浮液。选煤中以水力跳汰的最多。跳汰机是利用跳汰分选原理将入选原料按密度大小分选为精煤、中煤和矸煤等产品的设备。

跳汰机原理图一

3、洗煤的工艺流程

洗煤是一个由许多作业工艺组成的连续机械加工过程。

（如下图所示）

洗煤的工艺过程大致如下：受煤、筛分、人工分拣、破碎、跳汰、离心脱水煤泥、浮选、压滤、浓缩等。（见附图）

附图是洗煤厂的工艺流程简图，下面将具体讲述该洗煤厂的工艺流程供参考交流。

五、浮选柱的工作原理

浮选柱是洗煤工艺流程中的主要工艺设备之一。浮选柱将压缩空气透过多孔介质（充气器）对矿浆进行充气和搅拌的充气式浮选机。该机的主体结构通常是一个带充气器（气泡发生器）的圆柱形筒体（亦可是正方形或矩形柱），筒体内附有给矿装置，泡沫溢出或刮出装置以及泡沫槽、压缩空气输入管网和风包等。（见附图）

浮选柱工作时，经药剂调和好的矿浆由柱体中上部的给矿装置给入；压缩空气经输入管网和风包，然后透过多孔介质（如微孔塑料短管）从柱体底部鼓入，使在柱体内形成大量细小气泡。矿粒在重力作用下缓缓下降，气泡穿过向下流动的矿浆升浮，矿粒与气泡通过逆流接触与碰撞，实现气泡选择性矿化。矿化气泡升浮至矿液面聚集形成泡沫层，溢出或用刮板刮出后得泡沫产品（一般为精矿）；尾矿则由柱底借助提升装置排出。柱体内自矿浆给入口至柱顶称为精选区，主要作用是提高泡沫产品的品位；由矿浆给入口至柱底称为捕集区，主要作用是捕集欲浮出的目的矿物，提高回收率。

浮选柱的特点是结构简单，能耗低、占地面积小，操作控制容易，适用于处理微细粒矿物。但充气器易结垢堵塞，矿浆在柱体内易上下翻腾以及对各类矿石的适应性不强。20世纪80年代以后，许多

国家都加强了对浮选柱的研究工作，出现了一批比较新颖的的浮选柱，如柱内充以波浪板迭置成的介质床层，分层处于“静态”条件，泡沫层稳定且不用专门的发泡器的充填介质浮选柱；在柱底采用电解发泡方式产生微泡的电浮选柱；在给料下方柱周加线圈，使柱轴向产生纵向磁场，有利于矿浆充分分散的磁浮选柱；内置多孔介质柱体，重选作用和浮选作用相结合，强化浮选效应的的旋流充气浮选柱；柱体高度低、给料与空气预先混合给入，矿化好，浮选速度快的詹姆森（Jameson）浮选柱等。工业上应用的浮选柱最大直径已达2.5m，高12m。(见附图)

浮选柱具有结构简单、高效节能、对微细粒浮选优势明显且选别指标优越等特点，特别是近年来改进了柱体和发泡器结构之后，浮选柱成为今后新型、高效浮选设备发展的重要趋势之一。但是，浮选柱的研究虽然已经有了突破性的进展，其结构和分选效果仍有待完善和提高，并逐渐显现了一定的发展趋势。

2 浮选柱的结构及其工作原理

2.1 浮选柱的结构

浮选柱构造简单。自溢式浮选柱是由上体、中间圆筒和下体组成，整个柱体为圆形。刮板式浮选柱还有泡沫刮板和传动装置，其柱体形状为上方下圆形，这种形状不但节省材料，而且受力情况及稳定性也较好。浮选柱中的给矿管有多种深度，其给矿点数目视柱径大小而异，分别为三、四和八点。浮选柱的充气是由风源经柱体下端的风室通过风管进入竖置的微孔塑料空气管。刮板式浮选柱的传动装置采用效率

高、重量轻的单轴或双轴圆弧齿圆柱蜗杆减速器。刮板轴承采用寿命较高的铁基合油石墨球面轴承。

2.2 浮选柱的工作原理

浮选柱为一个高达9～15m的柱体，矿浆从上部给矿管给入，由空气压缩机充气，通过下面的竖置空气管形成细小气泡，均匀分布于整个断面上，矿浆在重力作用下缓缓沉降，气泡由下往上缓缓升起，与矿浆中所要选取的有用矿物在柱中不断相遇。在对流运动中由于浮选药剂的作用，所要选取的矿物便附着于升起的气泡面上，其余矿物则从下面锥底排出成为尾矿，由刮板刮入或自流到泡沫槽中的泡沫为精矿，从而完成整个分选过程。另外，矿化气泡中可能夹杂部分连生体及脉石粒子。这是因为，这些粒子的一部分由于表面附着了捕收剂，形成较弱的疏水性，在适当条件下吸附于气泡被带入泡沫。但是，这些粒子的大部分是由于气泡在矿浆中上升时，因携带矿浆而机械夹杂进来的。在上述对流过程中，新给入的矿浆及被抑制的下沉与矿化气泡的上升，发生对流冲刷作用，是气泡中夹杂的连生体和脉石粒子被冲落，重又落入矿浆，形成“二次富集作用”，有利于加强分选并能提高精矿品位。

3 选柱的应用

3.1 浮选柱在国外的研究与应用

各种类型的浮选柱巳在美国、加拿大、澳大利亚、德国、俄同等国家研究成功，并先后用于工业生产。美国研制的浮选柱用于细粒铁

矿浮选及铜-镍矿、铜-钼矿、铜矿浮选厂均取得良好效果。加拿大孔明口有限公司研制的浮选柱已成功用于铁矿浮选厂、铜矿浮选厂及铜-钼矿浮选厂。俄罗斯生产的浮选柱主要用于铅、锌、铜-镍、铜-钼矿及金、银等选矿厂。

近年来，随着在气泡发生器、给料方式与排料方式和应用最新流体动力学成果，以及降低浮选柱高度等方面所取得的较大进展，浮选柱也已成为钢铁、煤炭、非金属矿、环保工程、化工行业等选矿或水处理的主要设备。

3.2 国内的应用情况

随着人们对浮选柱的不断认识，国内对其研究的力度也在逐步升级，已研制开发了充填介质式、机械搅拌式、顺流喷射式、微泡式等多种类型的浮选柱。

目前选矿厂在使用浮选柱，如内蒙古敖伦花矿业有限公司铜钼分离作业采用四台浮选柱，其中三台用作精选，一台用作扫选，四台浮选柱均采用外置式微泡发生器，部分实现了自动化控制；柿竹园有色金属公司的一粗三精流程采用旋流-静态微泡浮选柱，稳定获得了高品位合格萤石精矿，相对于以浮选机为选别设备的一粗二扫九精二精扫的十四段选别，其流程大大简化；江西铜业公司引进1台D214×10m 浮选柱替代2台浮选机，浮选柱系列总的回收率比系列浮选机高出2.13个百分点；洛阳栾川钼矿集团选矿一公司对原浮选系统改造后，粗选选用1台Φ3800×11000mm浮选柱，精选作业分别用1台Φ1200×7200mm和Φ800×6000mm浮选柱，使精矿回收率大幅度提

升到84.19%，品位由原来的46.12%提高到49.88%[10,11]。

4 浮选柱的优缺点

4.1 浮选柱的优点

与常规浮选机相比，浮选柱无机械搅拌装置，结构简单，基建投资省，总投资仅为浮选机的55%；另外其能耗比同等处理量的浮选机低很多，约为50～60%。在生产过程中，其能使流程大大简化，操作管理方便，易于实现自动控制，不仅浮选效率高，富集比也很高；同时它的单位处理量特别大，尤其适合于细粒矿物的回收。

4.2 存在的问题

根据浮选柱中气泡与颗粒作用的理论和柱浮选方程，高效浮选柱要求在较大的表观充气速率下产生微小气泡，而现行大多数浮选柱的共同缺点是要产生小气泡时，必须采用低的表观充气速率和比较小的处理量，这样使其气泡发生器易堵塞，运转不稳定，影响生产效率；同时，其对粗粒矿物的分选效果不佳，受矿浆浓度变化的影响较大，淋水用量约为入料量的50%, 加大了洗水处理的难度。另外，浮选柱外形较高 ,对厂房高度要求大，还需要另设提升装置。

5 浮选柱的发展趋势

（1）工业浮选柱的大型化和节能降耗是今后相当长时期内的研究热点。通过改进充气结构等设计，完善充气方式以及实现设备大型化和自动化，可降低浮选柱单位能耗，减轻设备零部件的磨损和提高浮选效率。

（2）降低浮选柱柱体高度和气泡发生器外置是浮选柱技术发展不可忽视的重要问题。为增强浮选柱对不同物料的适应性，应着力开发外置式微泡发生器及射流式充气器。通过发泡装置的改进和矿浆流动方式的优化，可降低浮选柱高度。

（3）应加强浮选过程和浮选设备的自动化研究，结合选矿行业特殊性，研发适用、灵敏的检测元器件，实现浮选柱液位、精矿品位的在线检测。

6 结语

（1）与传统浮选机相比，浮选柱具有分选效率高，易于控制，缩短精选作业流程，提高精矿品位的优点，其在国外选矿等行业的应用获得了巨大成功。

（2）在我国，浮选柱主要应用于选煤行业，在选矿行业的应用尚处于初始阶段（但已有显著成效），所以在金属和非金属矿选矿方面浮选柱的应用潜力会非常大；由于浮选柱在处理极细物料时有常规浮选机所不可比拟的优越性（如处理粒度＜45μm的细粒煤泥时，降灰率达到84.187%），在气、液分离等领域应用的可能性也很大。

（3）加强跨行业的联合开发及国际交流，充分利用浮选柱在矿物加

工、环保、化工等行业中表现出的巨大技术、经济优势，对拓宽应用领域，发展浮选柱技术，具有重要的现实意义。