矿物加工流程计算

第四章工艺流程计算4.1工艺流程计算的目的、依据和原则4.1.1工艺流程计算的目的在选煤厂设计过程中，工艺流程的计算是其中一项重要的环节，是在已确定的工艺流程和工作制度下进行的。工艺流程计算应达到以下目的：（1）计算出各作业入料和排料的数量和质量。（2）使整个工艺流程的煤、水、介质数量和质量达到平衡，为绘制数、质量工艺流程图提供可靠的依据。（3）为计算所需各工艺设备的数量提供资料和依据。（4）为投资概算提供分析的依据。（5）为投产后的生产技术管理，生产指标分析对比提供参考。4.1.2工艺流程计算的依据为保证工艺流程计算结果的准确性和提供数字的可靠性，在工艺流程计算时必须依据：（1）已经科学合理地选择确定的工艺流程。（2）已经整理合格的入选原料煤的筛分、浮沉及可选性试验资料。（3）设计规范规定选择并符合实际的各种技术参数。（4）设计委托书中规定的选煤厂年生产能力和工作制度。由此推算出的小时处理量：0tQQT（4-1）式中：Q——选煤厂小时处理量，t/h；0Q——选煤厂年生产能力，t/a；T——选煤厂年工作日数，d/a；t——选煤厂日工作小时数，h/d①非用户型选煤厂年工作日数可选为330天,每日两班生产，工作按16小时计，即T=330，t=16。②用户型选煤厂的年工作制度可以与所服务的用户厂一致。4.1.3工艺流程计算的原则和应注意的事项（1）工艺流程计算时必须遵守数、质量平衡的原则。所谓平衡，是指进入某作业各种物料数、质量总和应等于该作业排出的各种物料数、质量总和。（2）工艺流程计算时应注意的事项：①对于灰分、硫分等指标必须用加权平均的方法进行计算。②水分指标采用水量平衡原理进行计算。③百分数必须是同一基础量时才可以运算；计量单位必须相同才可以运算。例如，计算各作业的质量百分数时，必须以入选原煤100%为基数；又例如，水量必须均采用t/h或m3/h同一计量单位方可进行运算。④计算固体物料数量平衡时，应采用干燥基进行。⑤进行工艺流程计算时，必须按照作业顺序进行。4.2准备作业的计算4.2.1入料数、质量的计算根据给定的厂型——年处理量240万吨（原煤），可计算出选煤厂的小时处理量。把240万吨/年代入公式4-1得：424010454.5533016Q(t/h)现规定入选原煤的水分为5%，则可以计算出原煤含水量和干煤量（不含水）：W=Q×5%=22.73（m3/h）454.5522.73431.82QQW(t/h)式中：W——原煤含水量，m3/h；Q——原煤中除去水后的干煤量，t/h4.2.2预先筛分作业的计算预先筛分的筛孔尺寸为50mm，筛分效率直接取100%计算即可。检查性手选只拣出木块、铁器和少量的大块矸石，因此经过检查性手选，认为在数量和质量指标方面不变。本流程采用开路破碎流程（只有对入料的粒度有严格要求的时候才采取闭路破碎），经过破碎作业认为只有粒度上的变化，而破碎前后的数、质量不变。经过准备作业原煤的水分不变。查原煤筛分资料综合表得：筛下物-50=80.76%，dA=25.05%（1）筛下物数、质量计算γ筛下=η-50=100%×80.76%=80.76%Q筛下=筛下Q=80.76%×431.82=358.67（t/h）A1=25.05%（2）筛上物数、质量计算Q筛上=Q-Q筛下=431.82-358.67=73.15（t/h）γ筛上=100-γ筛下=100%-80.76%=19.24%A2=111100-10026.88-80.7625.05100-100-80.76AA=34.56%4.2.3破碎作业的计算本流程采用开路破碎作业。经破碎后，认为只有粒度的变化，而破碎前后数、质量不变。4.2.4选矸作业的计算检查性手选只拣出木块、铁器和少量过大块矸石，因此经过检查性手选，认为在数、质量方面的指标不变。经过准备作业原煤的水分不变。由上述计算可得如下计算表4-1：4-1准备作业计算选煤厂年生产能力0Q=240Mt/a原煤Q，t/hγ，%A，%431.82100．0026.88预先筛分筛上73.1519.2434.56筛下358.6780.7625.054.3主选作业的计算主选作业指的是重介旋流器分选的有关计算，它是选煤过程中最重要的一个环节，也是流程计算中的一个重点。4.3.1旋流器入料及产品预测的计算（1）入料组成的计算三产品无压旋流器的入料为准备作业完成后的煤流，可以看做与毛煤的数质量不变。其入料组成为50-0mm粒级煤以及入料中的50-0.5粒级含量的7%的次生煤泥。因为在旋流器的分选过程中0.5mm粒级的煤泥是不参与分选而作为悬浮液组成的一部分，所以必须计算出0.5mm粒级的煤泥含量。次生煤泥的量占旋流器入料除去带入的煤泥为100%后的7%（从错误!未找到引用源。中可以看出原煤中小于0.5含量为10.81%在10-15%范围内，由原料煤为肥、焦、瘦煤种所以取7%）。次生煤泥百分率见表4-2：表4-2次生煤泥百分率选煤方法煤类原煤中小于0.5mm粒级的含量/%2020-1515-1010不分级选煤肥、焦、瘦10-129-107-85-7其他煤种7-86-75-63-4旋流器入料组成计算见表4-3：表错误!文档中没有指定样式的文字。-3旋流器入料的组成计算Q,t/h占全样γ,%Ad,%旋流器入料431.82100.0026.88入料中带入煤泥57.9913.4323.51次生煤泥27.086.2727.84其中入料中煤泥数质量见表4-4：表4-4旋流器入料中煤泥数质量煤泥名称dA原生煤泥10.4218.74浮沉煤泥3.0131.08次生煤泥6.2727.84总计19.7123.52参与分选分选物料煤是除去表4-3中的煤泥的量，数量上用旋流器入料的总量减去0.5mm含量即可，灰分可通过加权平均的办法求得。结果见表4-5：表4-5旋流器入料中50-0.5mm含量旋流器入料组成Q，t/h占全样，γ，%灰分，%50-0.5mm364.9680.2927.71（2）分选指标的选取分选指标的选取的目的是使得全厂的精煤产率最大。根据等灰分原则，根据要生产精煤的等级（即精煤的灰分）在全部原煤即50-0mm粒级的可选性曲线上取得基元灰分即边界灰分，然后根据等灰分原则在重介旋流器的入料的实际参与分选的50-0.5mm粒级可选性曲线上可取得一系列指标。此时可保证全厂精煤产率的最大化。（3）原煤50-0mm可选性曲线的绘制及边界灰分的选取原煤50-0的浮沉综合可以由原始资料中50-0.5mm的浮沉组成、原生煤泥的浮沉组成和浮沉煤泥浮沉组成三个表综合而来。而原始资料中没有给出浮沉煤泥的浮沉组成，认为其密度组成和原生煤泥的煤泥的组成相同，然后通过校正灰分的方法进行调整。校正方法同表2-17中的校正办法。原生和浮沉煤泥校正浮沉表见表4-6：表错误!文档中没有指定样式的文字。-6原生煤泥和浮沉煤泥综合浮沉校正表密度级/kg/L校正前/%产率校正值/%校正后/%产率灰分产率灰分1.3014.404.42-2.6011.794.421.30-1.4042.568.19-2.1440.428.191.40-1.5015.7914.94-1.3014.4814.941.50-1.6011.3424.25-0.1511.1924.251.60-1.805.5636.591.386.9336.591.8010.3664.404.8115.1864.40合计100.0017.940.00100.0021.02将表4-6和表4-7综合可得到原煤50-0mm粒级的浮沉表，结果见表4-7：表4-750-0mm浮沉实验综合表密度级kg/L煤一（K=25）煤二(K=10)煤三(K=65)综合（K=100）占本层灰分占本层灰分占本层灰分占全样灰分1.301.182.572.056.111.963.031.773.311.3-1.46.076.872.4810.263.078.853.768.141.4—1.52.0112.151.0718.521.6318.501.6716.591.5—1.61.6822.400.5233.630.8122.851.0023.221.6-1.80.6737.080.2144.290.8731.280.7532.931.81.2967.400.5274.941.6952.461.4756.52合计12.9016.966.8618.0810.0219.6910.4218.74根据表4-7可得原煤50-0mm粒级可选性曲线，并在该表上根据所需生产的精煤的灰分可以得出整个作业的分选的边界灰分。曲线见图4-1：图4-150-0mm粒级可选曲线因为生产中的要求为9级精煤，故灰分取9%，然后从图4-1可得边界灰分为16.00%。（2）旋流器入料的可选性曲线的绘制及分选指标的选取旋流器入料量除去其中所有煤泥后可得参与分选的50-0.5mm粒级的数质量，并通过原煤50-0.5mm的浮沉表校正可得该入料中50-0.5mm粒级的浮沉组成。根据表2-9可得旋流器入料50-0.5mm的可选性曲线，并通过等边界灰分原则可以选取一系列指标，见图4-2：图4-250-0.5mm粒级可选性曲线本次设计生产灰分要求≤9.00%。从错误!未找到引用源。2可以确定理论分选密度为δ=1.390g/cm3，又δ±0.140%可选性评定为极难选。根据表4-8可以确定实际分选密度为δp1=1.35g/cm3，δp2=2.20g/cm3。表4-8实际与理论分选密度差值0.1含量≤10.010.1-20.020.1-30.030.1-40.0＞40.0可选性等级易选中等可选稍难选难选极难选密度差值范围/g·cm-30-0.040-0.050-0.060.02-0.080.04-0.10为了计算的方便，本设计中旋流器产品预测采用公式法计算产品的份分配率，见公式4-2:1(42)1.0986*()1exppE式中：——分配率p——实际分选密度——每一密度级的平均密度E——可能偏差又根据资料，重介质旋流器一段分选的可能偏差取0.03，二段分选的可能偏差取0.06。精煤段将δp1=1.35g/cm3，E1=0.03带入公式4-2：密度级-1.30g/cm3（取1.20g/cm3），1.3010.41%1.0986*(1.351.20)1exp0.03密度级1.30-1.40g/cm3（取1.35g/cm3），1.301.40150.00%1.0986*(1.351.35)1exp0.03密度级1.40-1.50g/cm3（取1.45g/cm3），1.401.50197.50%1.0986*(1.351.45)1exp0.03密度级1.50-1.60g/cm3（取1.55g/cm3），1.501.60199.93%1.0986*(1.351.55)1exp0.03密度级1.60-1.80g/cm3（取1.70g/cm3），1.601.801100.00%1.0986*(1.351.70)1exp0.03密度级1.80g/cm3（取2.10g/cm3），1.801100.00%1.0986*(1.352.10)1exp0.03中煤段将δp2=2.20g/cm3，E2=0.06带入公式4-2：密度级-1.30g/cm3（取1.20g/cm3），1.3010.00%1.0986*(2.201.20)1exp0.06密度级1.30-1.40g/cm3（取1.35g/cm3），1.30-1.4010.00%1.0986*(2.201.35)1exp0.06密度级1.40-1.50g/cm3（取1.45g/cm3），1.40-1.5010.00%1.0986*(2.201.45)1exp0.06密度级1.50-1.60g/cm3（取1.55g/cm3），1.501.6010.00%1.0986*(2