焦煤排矸干选设计方案.docx
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焦煤排矸干选设计方案
焦煤排矸石干法选煤设计方案
2019年10月
一、原煤提质的必要性
原煤升井后经过筛分破碎到50mm以下，再长距离运到重介洗煤厂进行洗选。
由于原煤含矸量在30%以上，造成了巨大的运力浪费；增加了重介洗煤厂的洗煤成本；降低了洗煤厂的处理能力，对重介洗煤厂设备磨损也相当很严重，因此需要优化洗选工艺，考虑对原煤直接预排矸。
二、干选提质的适合性
2.1、干法选煤
干法选煤工艺具有投资少、见效快、运行成本低、建设周期短，特别是不产生煤泥以获得高回收率和减少环境污染的显著优势，干选技术近年得到大范围推广应用。
干法选煤技术目前应用范围主要有以下几个领域：
（1）动力煤分选;
例如褐煤、长焰煤、不粘煤、无烟煤等。
（2）焦煤预排矸；
（3）其它高密度矿物分选。
2.2、干法焦煤预排矸技术的适用性
1、提高重介选煤厂的处理能力。
重介选煤厂和处理能力与入选原煤的粒度上限，粒度组成，密度组成及旋流器结构参数有密切关系。
原煤中矸石含量增多，直接影响粒度组成和密度组成，入料大颗粒增多，密度增大，旋流器处理能力下降。
同时矸石含量大易造成重介旋流器堵塞，为了解决堵塞问题也不得不降低其处理量。
故原煤入洗前进行预排矸可大大提高重介洗煤厂的处理能力。
2、减少重介选煤设备的磨损。
重介质选煤系统要用许多管路连接，当煤浆流速较低时，坚硬的矸石颗粒主要是沿管路底部滑动，造成严重磨损，流速变化时，矸石颗粒与其它煤粒一起处于间歇的悬浮状态，作不连续的跳跃，矸石颗粒越多，产生的磨损越严重。
煤浆在流动过程中，流动方向或过水断面有所改变时，会产生旋涡和冲击，流动的矿浆具有一定的能量，其能量越大，冲击力越大，磨损越严重。
能量的大小与固体颗粒的密度有关，密度越大，能量越大。
密度大的矸石越多，磨损越严重。
原煤入洗前进行预排矸可减少旋流器以及管路的磨损。
3、提高重介选煤的选煤效果。
入洗原煤矸石含量增多，会恶化旋流器的分选环境，影响分选效果。
同时如果有部分矸石易泥化，首先会使煤泥水粘度增加，改变重介悬浮液性质，分选介质的密度不能有效的得到控制与调节，从而影响重介分选效果；第二，易泥化颗粒造成煤泥水粘度增大，高灰细泥粘附在精煤颗粒上，既影响脱介效果，也影响精煤产品灰分，从而降低分选效率；第三，易矸石颗粒越多地进入重介选煤系统，煤泥水处理越困难，严重影响煤泥的回收，还会造成洗水浓度拉高，形成恶性循环，分选效果越来越差。
4、降低选煤成本。
大量的矸石进入重介系统，它最终得以排出，会带走介质，增加介耗；加大脱水筛和脱介筛喷水量，增加水耗；从而增加重介选煤成本，同时在进入重介前，进行预排矸，可减少重介的入洗量，而重介的选煤成本大大高于预排矸的成本，故预排矸可降低总体的选煤成本。
三、ZM矿物高效分离技术介绍
ZM矿物高效分离技术是赛博瑞特（北京）技术发展有限公司与美国公司共同研发的最新干法分离技术，公司拥有权威的美国专家支持及强大的技术研发、投资和工程咨询队伍。
设备完全按美标制造，集成模块式矿物分离加工站，可专门对矿物混料中的高、低密度物料进行分离。
3.1、公司简介
唐山市神州机械有限公司是国内外率先研发推广干法选煤工艺装备的国家高新技术企业，经过多年的开拓创新，构建了集选煤新装备研发、工程设计、技术咨询、加工服务等为一体的新型经济实体，辖唐山、鄂尔多斯、锡林浩特、北京以及美国、澳大利亚等7家法人企业，员工总数800余人，总资产6亿元。
赛博瑞特（北京）技术发展有限公司是唐山市神州机械集团有限公司控股的公司，拥有专业的技术研发团队，针对国内矿物分离，特别是干法分选等领域，提供专业解决方案和技术咨询。
公司引进美国先进的集成式智能化矿物高效分离技术，设计制造了加工能力在70吨/小时-600吨/小时不同规格的ZM矿物高效分离干法选煤系统，具有投资和运行成本低、智能化程度和分选效率高、占地面积小、组装投产快、高度模块化设计、搬迁移动便捷、高效环保等特点，可根据用户的不同需求，以较低的成本把不同粒度的原料煤加工生产成不同品质的商品煤，实现煤炭降硫、排矸、脱水提质的目的，完全做到一站式解决方案，实现了提质增效，特别是降低硫排放，有助于煤炭企业增强产品的市场竞争力。
ZM矿物高效分离技术已在内蒙古鄂尔多斯、锡林郭勒，山西大同，新疆昌吉、库车，黑龙江鸡西，吉林珲春，陕西澄合，宁夏大武口等60多家煤企成功应用，主要用于煤炭排矸降硫、提高煤质，取得了非常好的效果。
2014年ZM系列矿物高效分离机被中华环保联合会能源专业委员会认定为“中国节能减排重点新技术新产品”。
3.2、技术原理及工艺
ZM高效分离机是中国干法选煤行业的最新产品，其分选原理为：
物料在分离床上进行阶梯式旋转运动，在阶梯区间进行重复分离，各阶梯区间根据物料的组成不同，形成具有密度差异的流态化自生分离介质层，流态化分离介质层的厚度及流化程度不同，导致被分离物料在各阶梯区间介质层中的埋没深度存在差异，从而在各阶梯区间不同密度物料实现最终分离。
采用ZM矿物高效分离机生产工艺简单，原料的入料最大粒度控制在100mm以下即可，井下毛煤先经过筛分破碎系统将物料破碎到100mm以下，然后通过皮带输送机给入ZM矿物高效分离机进行分选，选后出两产品，即精煤和矸石，精煤经过皮带机转载后上仓或者就地堆存，矸石可直接外排。
生产系统中采用落料点密封、喷雾降尘和引风除尘联合降尘，粉尘无外溢，除尘器回收的煤粉最终混入精矿产品中。
图1工艺流程图
图2ZM矿物高效分离机现场应用图
该技术的显著特点如下：
（1）、在流化状态下经过阶梯式多级分选，煤炭提质效果好，特别是混煤干法分离，分选精度高；
（2）、分选不需用水，终端产品只有精煤和矸石；
（3）、适合高密度物质的分离，工艺简单，能耗低，加工成本低；
（4）、全封闭运行，环保高效、低噪音、无粉尘飞扬；
（5）、采用集成模块化设计，占地面积小，安装建设迅速，自动化程度高；
（6）、产品转载系统配有喷雾降尘装置，改善生产作业环境。
四、选煤工艺方案
4.1煤质分析及干选计算
表1原煤筛分分析
粒度,mm
产率，%
含矸率，%
>13
51.0
46.0
13-6
22.0
26.0
6-3
15.0
24.0
<3
12.0
合计
100.0
+3mm合计
88.0
32.78
表2原煤煤质分析
粒度
mm
全水
%
灰分
%
挥发分
%
固定碳
%
高位发热量
Kcal/kg
低位发热量
Kcal/kg
焦渣特征
原煤
5.6
50.2
17.6
40.86
3927
3527
3
+6
3.5
62.5
19.39
30.12
3035
2757
2
-6
7.9
36.48
15.81
53.21
5498
4847
3
-3
8.5
31.2
15.50
57.88
5955
5256
4
原煤为特高灰煤，灰分随粒度减小而降低，最高灰分在+6mm粒级。
原煤>13mm中含矸率达到46.0%，块煤矸石灰分大，矸石含量高。
-13mm末煤含量大，达到49%。
随着粒度减小，原煤灰分呈逐渐下降趋势。
原煤分选时主要是+3mm块煤排矸，同时要注意末煤量较大，预计末煤水洗产品水分较大，影响精煤产品热值，因此原煤不宜直接水洗。
焦煤预排矸经验表明，当原煤理论分选为1.8-2.0g/cm3时，原煤可选性为易选或中等可选，利于干选排矸。
从以上分析可知：
本矿原煤高密度物含量高，灰分高，宜对原煤进行排矸处理；高密度排矸时中间密度物含量少，对原煤的干选分选十分有利。
对原煤分析数据进行干选计算机模拟，+3mm粒级排矸密度为2.0g/cm3时分选结果模拟如下：
原煤破碎到80mm以下进入干选机，分选后得到精煤和矸石产品，产品平衡表如表4所示。
表3干选排矸计算
粒度
mm
产率
%
矸石含量，%
平均粒度
mm
排矸密度
g/cm3
可能偏差E
分配率
%
矸石排除率
%
矸石灰分
%
>13
51
46
25.50
1.98
0.17
11.76%
88.24%
82.00
13-6
22
26
8.83
2.05
0.22
22.84%
77.16%
78.00
6-3
15
24
4.24
2.10
0.26
30.05%
69.95%
70.00
<3
12
-
合计
100
矸石排出量
27.63
80.27
排矸率，%
84%
表4干选产品平衡表
产品
产率，%
灰分，%
原煤
100.00
50.20
矸石
27.63
80.27
精煤
72.37
38.72
原煤灰分为50.2%，在50-3mm名义分选密度为2.0g/cm3时，精煤产率和灰分分别为72.37%和38.72%，和原煤相比，精煤灰分降低了11.48个百分点，矸石产率达到27.63%,+3mm粒级总排矸率达到84%，原煤干选降灰提质效果特别明显。
4.2、工作制度及设备选型
工作制度：
每年生产330天，二班制，一班生产，一班检修。
设备选型：
煤矿要求入选能力为60万吨/年，ZM200矿物高效分离机处理能力150-200吨/小时，每天生产12个小时即可达到要求，故选用我公司ZM200矿物高效分离机一台。
4.3、工艺布置
工艺流程：
将筛分后需要分选原煤由上煤皮带机送入ZM200高效分离机进行排矸提质，选后出精煤、矸石二种产品。
精煤再经皮带机运至原有上仓皮带机，最后运送到原有筒仓内；除尘系统回收的煤粉经过加湿搅拌处理后由刮板机运至精煤皮带机，与精煤混合；矸石由皮带机转载运至矸石仓内，最后由汽由外排或销售。
详见附图。
4.4、设备型号及主要技术指标
1、设备型号：
ZM200型高效矿物分离机。
2、处理能力：
150-200t/h。
3、入料粒度：
≤80mm。
4、入料外在水分：
以原煤能在床面上松散分层为准。
5、外形尺寸：
21×18×9m
6、系统总功率:
628kw。
表5主要设备明细表
序号
名称
规格型号
数量
单位
1
矿物分离机
ZM200矿物高效分离机，N=570kw
1
套
2
上煤皮带机
B=800，L=25m，N=11kw
1
台
栈桥
单侧检修平台、支架
25
m
封闭
简易封闭
25
m
3
精煤皮带机
B=800，L=57m，N=11kw
1
台
封闭
简易封闭
44
m
4
矸石皮带机
B=650，L=13m，N=5.5kw
1
台
封闭
皮带机防雨罩
2
m
5
1号矸石转载皮带机
B=650，L=20m，N=5.5kw
1
台
栈桥
单侧检修平台、支架
20
m
封闭
简易封闭
20
m
6
2号矸石转载皮带机
B=650，L=48m，N=15kw
1
台
栈桥
单侧检修平台、支架
48
m
封闭
简易封闭
48
m
7
矸石仓
Q=200m3
1
个
7
1号煤粉刮板
B=350，L=18.5m，N=3kw
1
台
8
2号煤粉刮板
B=350，L=12m，N=3kw
1
台
9
煤粉搅拌
N=4kw
1
台
10
电控柜
自动控制，星角启动GGD
9
台
11
电气安装辅材
12
电控室
1
座
4.5、建设周期
设备制作、安装、调试总工期为60天。
五、项目投资概算
系统总投资800万元，包括以上设备明细中所有设备的制造、运输、安装及调试。
矿方负责土建基础及将电源线引至电控室。
六、合作模式
5.1、采用EPC模式
由煤矿筹资，委托唐山市神州机械有限公司总承包该项目，系统投资800万元，负责整个系统工程的设计、制作、采购、施工建设，采用EPC模式合作方式。
生产工艺确定后，根据项目建设内容双方签订总承包合同，预付款30%，提货款60%，安装调试完成再付5%，余下5%为质保金，期限为一年。
5.2、采用BO0模式
由唐山市神州机械有限公司投资建设干选加工生产线，配备管理、生产和技术人员，负责煤炭加工、设备大中小修、日常维护以及安全生产管理，按月收取加工费作为投资回报。
投资人与煤矿签订《委托加工服务合同》，矿方负责提供加工系统电力、原料及产品的铲装并承担电费。
1、煤矿需配合工作
（1）、提供水、电接口，且数量、能力应满足选煤厂需求，提供选煤厂建设所需的建设用地及运营方办公、住宿用房。
（2）、负责将符合粒度要求的煤炭从井下运输至系统受煤坑，并及时对矸石和产品进行运销，以不影响系统运行为目的。
2、承包方工作范围
负责整个系统设计、设备投资、项目建设、安全生产以及后勤管理，生产运行范围为从干选系统上煤皮带至产品皮带机的整个生产系统。
3、合作主要条款
（1）、双方签订合同后，煤矿预付系统160万元作为项目启动资金，正常运行满半年，每月抵顶加工费20万元，留40万元合同期满后退还（由于矿方单方面违约不予退还）。
（2）系统安装调试正常后，矿方在一个星期内完成设备验收，开始计量，收取加工费。
（3）、加工费结算；
加工费由固定费用及变动费用组成，固定费用包括设备折旧、银行利息及银行利息的税金，变动费用包括人工成本、材料费、管理费用、利润及税金。
固定费用按月支付19.76万元，与设备是否运行及加工的产量无关。
变动费用7.11元/吨，按加工的原煤量每月结算。
（4）、加工量以入选原料煤皮带秤计量，双方不定期校核。
（5）、合同期限：
五年，合作期间矿方可随时回购整个系统。
（扣除折旧后的剩余价值）
5.3、承包运行服务
按照EPC模式，项目建成后，煤矿与唐山市神州机械有限公司签订《承包运行服务合同》，承包方配备管理、生产、和技术人员，负责煤炭加工、设备大中小修、日常维护以及安全生产管理，费用按加工的原煤量每月结算。
1、煤矿需配合工作
（1）、提供生活用水、用电接口及承包方办公、住宿用房。
（2）、负责将符合粒度要求的煤炭从井下运输至系统受煤坑，并及时对矸石和产品进行运销，以不影响系统运行为目的。
（3）、矿方负责提供加工系统电力、原料及产品的铲装费用。
2、承包方工作范围
负责整个系统的安全生产以及后勤管理，生产运行范围为从干选系统上煤皮带至产品皮带机的整个生产系统。
3、加工费用结算；
（1）、加工费包括人工成本、材料费、利润及税金。
加工费用按加工的原煤量每吨7.11元，每月结算。
（2）、加工量以入选原料煤皮带秤计量，双方不定期校核。
（3）、矿方提供的加工原煤量不低于50万吨。
附表一：
BOO加工服务费用明细表（系统投资800万）
序号
费用组成
吨摊销
月支付
年支付
说明
1
资产折旧
2.67
13.33
160.00
总投资800万计，按5年折算，年度原煤处理量按60万吨计算。
2
财务费用
1.07
5.33
64.00
投资贷款年限按5年计算，年利率8%
3
财务税金
0.22
1.09
13.11
税率按17%计算。
固定费用合计
3.96
19.76
237.11
1
人工成本
2.33
140.00
定员14人，年平均收入10万元，含工资、保险、福利、奖金等。
2
材料费
1.07
64.00
每年材料费按设备总价值800万元的8%计算。
3
管理费用
0.50
30.00
管理费用按吨煤0.50元计算。
4
利润
2.00
120.00
总投资800万，回报率按项目总投资的15%计算。
5
税金
1.21
72.51
税率按17%计算。
变动费用合计
7.11
426.51
升级会员 