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Xi’anuniversityofscienceandtechnology煤炭洗选技术讲座Xi’anuniversityofscienceandtechnology一、矿物加工、选矿与选煤二、煤炭洗选主要方法三、煤炭洗选工艺流程主要内容Xi’anuniversityofscienceandtechnology矿物加工学科是我校优势学科之一，也是就有明显的行业特色学科之一，2002年被评为陕西省重点学科。1994年，我校获矿物加工工程硕士学位授予权；2001年，获矿物加工工程博士学位授予权；2006年，矿物加工工程本科开始招生，2001年招收工程硕士。目前，我校是西北地区唯一具有矿物加工本科、硕士、博士教育的单位，同时具有本学科博士后流动站。近年来，国家西部大开发政策和能源开发政策的实施促进了矿物加工行业的兴旺发展，这些都有利于矿物加工学科的快速发展。“十二五”期间争取建设成为国家级重点学科。Xi’anuniversityofscienceandtechnology一、矿物加工、选矿和选煤Xi’anuniversityofscienceandtechnology矿物加工与选矿Xi’anuniversityofscienceandtechnology矿物加工工程是国民经济的基础产业之一。矿物加工就是利用物理、化学甚至微生物学方法对天然矿物资源（如煤、金属矿、非金属矿等）、非传统矿物资源（如工业固体废弃物、海洋矿产、盐湖和湖泊矿产等）、二次资源（如废旧电器、废旧金属制品等）和非矿物资源（如城市垃圾、废纸、废塑料等）进行分离、提纯、富集、提取和深加工等，以获取有用物质的过程。从学科衔接上讲，矿物加工工程是介于采矿工程与化工工艺、冶金工程、材料工程之间的学科。Xi’anuniversityofscienceandtechnology第一阶段，从远古至上世纪20年代，从天然矿石中分选出有用矿物的“选矿”技术的起源与形成；矿物加工学科的形成与发展从远古时代的淘金，到现代的各种矿物加工技术，矿物加工学科的形成与发展大致经历了三个阶段：人类利用的矿物资源主要是通过手工作业从天然矿石中得到。如淘金、人工溜槽、手动跳汰筛、洗矿槽等原始重选方法及鹅毛粘油刮取浮在水面上的金粉等原始浮选方法。Xi’anuniversityofscienceandtechnology第二阶段，从上世纪20年代至60年代前后，选矿技术的发展、选矿理论与选矿学科的形成；选矿是用物理、化学的方法，对天然矿物资源（金属矿物、非金属矿物、煤炭等）进行选别、分离、富集其中的有用矿物的科学技术，其目的是为冶金、化工、材料等行业提供合格原料。19世纪末至上世纪20年代，世界工业生产快速发展，对矿物原料的需求增大，手工作业向工业技术的真正转变。近代大部分的选矿工艺与设备属于这一时期选矿领域的技术发明，如颚式破碎机，球磨机，重选、电磁选的设备与工艺及浮选药剂、工艺与设备等。Xi’anuniversityofscienceandtechnology浮选重选工业技术手工作业基础理论实际经验选矿学科磁电选Xi’anuniversityofscienceandtechnology第三阶段，从上世纪60年代至今，学科发展已远超出了传统意义上的“选矿”范围，而用“矿物加工”才能更确切地反映其学科范畴与科技发展。矿物加工学科从其学科基础，学科领域及其研究对象方面远比传统选矿学科更广、更深。就是综合利用多学科的知识与新成就，开发新的科学技术，以实现矿物资源的综合利用，包括分离、富集矿物资源新技术、工艺和设备；对矿物的提纯与精加工；环境的综合治理；矿物新用途的开发等。国外从60年代开始，就逐步采用“MineralProcessing”代替“OreDressing”。1998年，国家教委招生目录上将“选矿工程”更名为“矿物加工工程”。矿物加工与其它学科的联系Xi’anuniversityofscienceandtechnology矿物加工学数学、物理学、化学、流体力学、生物学矿床学、矿物学、晶体化学化工工艺学、环境学自动化、计算机、控制机械材料学、冶金学Xi’anuniversityofscienceandtechnology常用矿物加工方法序号矿物加工方法主要用途1重选法黑色、有色、稀有金属及煤炭的分选；固体废弃物处理。2浮选法金属及非金属矿物、煤炭的分选；废水处理；菌种分离。3磁选法黑色金属、稀有金属的分选；非金属矿物原料中除铁。4电选法有色金属矿石和稀有金属矿石、黑色金属（铁、锰、铬）矿石的分选；非金属矿石（煤粉、金刚石、石墨、高岭土等）的分选。5化学分选煤炭等。6生物分选硫化矿物、煤炭等。7特殊选矿金属和非金属矿。各种矿物加工方法可以单独使用，也可以几种方法联合使用。重介质选矿跳汰选矿摇床选矿溜槽选矿水力分级等Xi’anuniversityofscienceandtechnology选煤（洗煤）煤层的埋藏特征煤层赋存状态1）煤层的形态层状煤层：煤层呈层状，在一定范围内保持连续，厚度基本稳定。似层状煤层：形状象藕节或串珠，呈不完全连续，或虽然大致连续，但厚度变化较大。不规则状煤层：形状不规则，多呈鸡窝状、透镜状、扁豆状。Xi’anuniversityofscienceandtechnologyXi’anuniversityofscienceandtechnology2）煤层的结构煤层中往往含有厚度很薄，而且有时很不稳定的岩层。这种岩层称为煤层的夹石层（或夹矸）。根据煤层中有无夹石层，将煤层分为简单结构煤层和复杂结构煤层。不含夹石层的简单结构煤层在实际当中并不多见。复杂结构煤层由于含有一层或多层夹石，不仅提高了煤层灰分乃至生产原煤的灰分，而且也增加了开采的难度。Xi’anuniversityofscienceandtechnology3）煤层的厚度薄煤层：煤层厚度从最小可采厚度(0.5～0.8m)至1.3m；中厚煤层：煤层厚度1.3m至3.5m；厚煤层：煤层厚度3.5m以上。煤层顶底板岩石是指煤系中位于煤层上下一定距离内的岩层。Xi’anuniversityofscienceandtechnology4）煤层的倾角缓斜煤层0°～25°倾斜煤层25°～45°急斜煤层45°～90°通常又把8°以下的煤层称为近水平煤层。Xi’anuniversityofscienceandtechnology地质构造对煤层的影响地质构造的形态多种多样，概括起来可分为单斜构造、褶皱构造和断层构造。岩层的空间位置及特征通常用产状要素来描述。产状要素有走向、倾向和倾角。根据断层两盘相对运动的方向，断层分为：正断层、逆断层、平推断层。Xi’anuniversityofscienceandtechnology（1）单斜构造在一定范围内煤层向一个方向倾斜的构造形态称为单斜构造。单斜构造是最基本的一种构造形态。根据每层的倾斜程度，单斜构造进一步分为水平构造和倾斜构造。Xi’anuniversityofscienceandtechnology（2）褶皱构造地壳运动中所产生的地应力，使岩层发生塑性变形，形成一系列波状弯曲，这种构造形态称为褶皱构造。地壳运动所产生的力，使岩层发生塑性变形，岩层的一个弯曲，叫做褶曲。褶曲的基本形态是向斜和背斜。向斜中间向下凹的褶曲。背斜中间向上拱起的褶曲。Xi’anuniversityofscienceandtechnology（3）断层构造断层是构造运动中产生的一种很广泛的构造形态。岩石在应力作用下发生断裂，岩体或岩层的连续性和完整性丧失了，而且沿着断裂面（带）两侧的岩层发生显著位移，这种断裂面称为断层。断层的种类很多，根据两盘的相对位移可分为正断层、逆断层和平推断层三种。正断层上盘相对下降，下盘相对上升的断层，称为正断层。逆断层上盘相对上升，下盘相对下降的断层，叫做逆断层。平推断层上盘和下盘在水平方向发生相对位移，称为平推断层。Xi’anuniversityofscienceandtechnology煤层的层理、结核、化石层理：是指煤层垂直方向上，由于煤和夹石在组成、粒度、颜色、形状不同而显示出的成层现象。层理现象有助于煤炭的破碎和解离，对煤层颗粒的形状也具有直接影响。结核：是指煤层中存在的与周围物质成分不同的团块状物质。煤层中的结核是在成煤过程中形成的，常见的有黄铁矿结核和菱铁矿结核等。Xi’anuniversityofscienceandtechnology化石：在成煤过程中，大量生物（植物、动物）遗体被掩埋，其有机质被矿物质所替代、充填，或者留下印模和铸型。这些古生物的遗体和遗迹成为化石。我国云南的褐煤层中便有大量的哺乳动物化石。层理现象以及含有结核和化石，说明煤的沉积岩特性。Xi’anuniversityofscienceandtechnology在煤的形成过程中，煤层上下还形成了许多岩层。煤系是指含有煤层的沉积岩系，它们彼此间大致连续沉积，并在成因上有密切联系。煤系岩石煤系以煤和煤系岩石为主要物质组成，此外还经常伴生一些有用矿物。Xi’anuniversityofscienceandtechnology煤系岩石的组成是以各种粒度的碎屑岩、粘土岩为主，如角砾岩、砾岩、砂岩、粉砂岩及泥(页)岩等，并含有某些化学岩及生物化学遣，如油页岩、铝质岩、石灰岩等。煤层岩石或以夹石形式存在于煤层中，或位于煤层上下构成顶底板。但无论何种存在形式，煤系岩石的组成和性质对煤炭的开采和加工利用都具有重要的影响。煤中矿物质包括煤中独立存在的矿物质（高岭土、蒙脱石、硫铁矿、石英等），也包括与煤的有机质结合的各种无机元素。按成因划分，煤中矿物质可分为三类。(1)植物成因的原生矿物质：来自原始植物的无机成分。(2)陆源碎屑成因的次生矿物质：煤化作用第一阶段或煤矿床形成时由水或风带入其中的无机成分。(3)外来矿物质：这种矿物质原来不含于煤层中，它是在采煤过程中混入煤中的顶、底板和夹矸层中的矸石所形成的。Xi’anuniversityofscienceandtechnology煤中矿物质Xi’anuniversityofscienceandtechnology(一)粘土类矿物煤中最常见、最重要的矿物质。它在煤中所占比例很大，分布极广。常见粘土类矿物有高岭石、水云母、伊利石等。在煤中常呈透镜状、薄层状[见图]，也有的呈细分散的微粒状，散布于基质中或充填在植物细胞腔中，这种浸染状的细分散的粘土类矿物，很难通过分选加以清除。(二)硫化物类矿物多为不透明矿物，在反射光下具有耀眼的金属光泽。此类矿物包括黄铁矿、白铁矿等。其中黄铁矿是煤中大量存在的矿物之一，常呈晶粒、透镜体、鲕状和球状结核[见图]在煤中出现，有时也见到充填于植物细胞腔中。按矿物成分和性质，可将煤中矿物质分为以下几类。Xi’anuniversityofscienceandtechnology(三)碳酸盐类矿物碳酸盐类矿物主要包括方解石和菱铁矿。方解石常呈薄膜充填于煤的裂隙和层面内，镜下观察多呈脉状[见图]，菱铁矿多呈球状或粒状分布在基质中。(四)氧化物类矿物氧化物类矿物主要是石英等。最常见的是陆源碎屑沉积的石英，多呈粉砂状、棱角状、半棱角状存在于煤中；其次是化学成因的自生石英颗粒，多以不规则的细粒或微粒分布于基质中[见图]。(五)硫酸盐类矿物硫酸盐类矿物主要是石膏，往往沿裂隙或层面呈微小晶粒出现，常在煤层近地表处可见到。Xi’anuniversityofscienceandtechnology煤炭的分选是选矿技术在煤炭工业中的重要应用。煤炭是我国的主要能源，占一次能源的70%左右。原煤在生成过程中混入了各种矿物杂质，在开采和运输过程中不可避免地又混入顶板和底板的岩石及其他杂质。随着采煤机械化程度的提高和地质条件的变化，原煤质量将会越来越差。选煤的主要任务就是除去原煤中的杂质，降低煤炭的灰分和硫分，提高原煤质量，适应用户需要。Xi’anuniversityofscienceandtechnology例如