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选煤概论授课教师：张晋霞zhangjinxia163@163.com250071913731546565引言煤炭是工业的“粮食”，它占世界一次能源消耗的30%。世界有45%的发电量来自煤炭。在我国能源生产和消耗中煤炭占75%左右。我国煤炭储量丰富，在未来30～50年内，以煤为主的能源结构不会改变，煤炭的能源基础地位不会改变。随着采煤机械化程度的提高和地质条件的变化，原煤质量有逐渐恶化的趋势。选煤是提高煤炭质量的最重要手段，是煤炭工业的重要生产环节。原煤经过洗选，可以降低60~70%的灰分和脱除50~70%的黄铁矿，减少燃煤对大气的污染，有着十分显著的环境效益。原煤经过洗选，提高了质量，增加了品种，改变了产品结构，提高了竞争力，可以提高企业的经济效益。选煤是洁净煤技术的基础，技术成熟、投资少、运行成本低，是煤炭深加工———水煤浆、煤气化、煤液化的前提。国家把洁净煤技术作为保证国民经济持续、健康发展的重要手段。第一章煤和选煤内容纲要第一章煤和选煤第一节煤的形成、性质第二节煤炭的分类第三节选煤厂的基本情况第一节煤的形成、性质煤是由植物在湖泊、沼泽地带埋没在水底、泥沙中，经过漫长的地质年代和地壳运动，在隔绝空气的情况下，在细菌、高温、高压的作用下，经过生物、物理、化学作用，逐步演变而成的。褐煤、烟煤、无烟煤—变质阶段泥炭—泥炭化阶段煤的形成泥炭在变质过程中逐渐失去氧、氮和氢，相对地增加了碳含量和硬度，变成了最年轻的煤———褐煤。一、煤的形成二、煤的组成煤的物理性质主要包括煤的表面性质、密度、光学性质、热性质、电性质、磁性质和煤的一些机械性质等。1.煤的表面性质（1）煤的光泽从宏观来看，有的煤发亮，有的煤却暗淡。所谓光泽的强弱，是指煤的断面对可见光的反光能力。光泽强，即反光能力大；光泽弱，则反光能力小，这主要与煤岩类型有关。一般镜煤光泽最强，亮煤光泽仅次于镜煤，暗煤光泽暗淡，丝炭光泽较弱，具有丝绢光泽。（2）煤的颜色煤的颜色不仅与宏观煤岩类型有关，而且随煤的变质程度而变化。由年轻褐煤到年老褐煤，颜色由褐色加深到黑褐色。烟煤则多呈黑色，无烟煤呈钢灰色。2.煤的密度真密度：煤的真密度测定国家标准中用的是密度瓶法。假密度：煤的假密度在计算煤的储量及煤的运输、粉碎、燃烧和设计贮煤仓等时都需用此指标。堆密度：煤的堆密度是指单位体积（包括煤块之间的空隙和煤块所有空隙在内的煤堆体积）煤的质量，单位为(t/m3)。在设计煤仓、装车质量等情况下使用该指标。3.煤的脆度（脆性）煤的脆度也叫脆性，它是指煤在装卸和运输过程中被破碎的倾向。煤的脆性在某种程度上取决于煤的刚性、弹性和破碎特性。脆性越大的煤，其块煤的破碎概率也越大，且块度越大，也越容易破碎成小块。三、煤的化学组成煤的化学组成包括元素组成和工业分析。1.元素组成煤的元素组成是指煤中有机组分中的主要元素。它们主要是碳、氢、氧、氮、硫、磷六种元素。（1）碳煤中的碳是组成煤的有机高分子的最主要元素。从褐煤、烟煤一直到无烟煤随着煤化程度的加深，煤中的碳含量不断增高。在我国泥炭中含碳量为55～60％范围内，成为褐煤后碳就增加。随变质作用的加深，碳含量不断提高，一直到高变质的无烟煤，因此变质作用的整个过程是增加碳含量的过程。所以煤的变质作用又可以说是增碳作用。（2）氢氢是煤中第二个重要组成元素，煤中的氢是随变质程度加深而减小。同时氢质量分数的变化范围不是很大的。总之煤化程度愈浅的煤，其氢含量愈高；煤化程度愈深的煤，氢含量愈小。（3）氧氧也是组成煤有机质的一个主要元素，且是助燃元素，煤化程度越低的煤，氧的含量越高。氧含量多少对煤的性质影响很大。（4）氮氮在煤中的含量较少，其质量分数一般约为0.5～3％。氮也随煤化程度的增高而缓慢减少。煤中的氮在燃烧时形成氮的氧化物等有害气体，污染大气。（5）硫硫虽然也是煤中有机质的一个组成元素，且是有害元素，但它在煤中含量多少，似乎与煤化程度无明显的关系。有机硫：有机硫是在成煤过程中与有机物一起进入煤中的。无机硫硫酸盐硫黄铁矿硫：可在煤炭洗选中除去一部分在燃烧过程中或在净化烟道气中才能脱除硫是煤中的有害杂质。根据煤中硫的含量，把煤分为6个等级。煤中的硫在燃烧时形成SO2，污染大气。SO2在光和热的作用下形成酸雨，腐蚀金属、设备，危害植物生长。硫分在炼焦过程中转移到焦炭中，焦炭中的硫在炼铁中又转移到铁中，使铁变脆。因此，硫分是评价煤质的重要指标。（6）磷磷在煤中也是有害元素，含量较低，磷在煤中的含量普遍低于硫的含量，但它也是有害物质，特别是炼焦煤中的磷含量在焦化过程中几乎都残留在焦炭中。2.工业分析为了了解煤炭质量，判断煤的种类和加工利用途径，需要对煤进行工业分析，包括测定煤的水分、灰分、挥发分和固定碳4项。（1）水分(M)煤的水分是指单位质量的煤中水的含量。内在水分：指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中的水。——通过热力干燥脱出。外在水分：指在开采、运输、洗选过程中附着在煤颗粒表面和裂缝中的水。——借助机械方法脱除。水分煤的水分是评价煤炭经济价值的基本指标。水分含量越高，经济价值越低。煤的水分对其贮存、运输、加工和利用均有影响。（1）在贮存时，水分能加速煤的风化、碎裂、自燃；（2）在运输中，会增加运输量，加大运费，并会增加装车、卸车的困难。在西北、东北、华北等寒冷地区，水分大的煤在长途运输中会冻结，给卸车造成极大困难。（3）煤的水分在燃烧时要消耗一定的热量，在炼焦时要延长结焦时间，而且影响焦炉的寿命。（2）灰分(A)灰分内在灰分：指煤在成煤过程中混入的矿物杂质。——内在灰分越高，煤就越难选。外在灰分：指煤在开采、运输、贮存过程中混入的矿物杂质，即矸石，它可以通过洗选方法除去。——外在灰分越高，在洗选时排除的矸石量越大。煤的灰分是衡量煤炭质量的一个重要指标，灰分越高，质量就越差，发热量越低。(3)挥发分（V）煤的挥发分是指煤在与空气隔绝的容器中在一定高温下加热一定时间后，从煤中分解出来的液体（蒸气状态）和气体减去其水分后的产物。挥发分是评价煤炭质量的重要指标和进行煤的分类的重要依据。煤的挥发分越高，煤的煤化程度越低，在燃烧中越容易点燃。(4)固定碳（FC）煤的固定碳是指煤在隔绝空气的条件下有机物质高温分解后剩下的残余物质减去其灰分后的产物，主要成分是碳元素。四、煤的工艺性能煤的工艺性能包括煤的粘结性、发热量、化学活性、热稳定性、可磨性、成浆性等。（1）煤的粘结性煤的粘结性是指煤粒在隔绝空气的条件下加热到一定温度后，能够熔融、粘结成焦块的性能。一般以罗加指数、胶质层指数来表示。罗加指数越高，煤的粘结性越好。胶质层指数越高，煤的结焦性越好。煤的粘结性能受煤的煤化程度、煤岩组成、氧化程度、灰分等多种因素影响。煤化程度最高和最低的煤一般都没有粘结性。（2）煤的发热量（Q）煤的发热量也是煤质的一个重要指标。它是指每单位质量的煤在完全燃烧时所产生的热量，用MJ/kg表示。发热量与煤化程度呈规律性的变化，一般煤化程度越高，煤的发热量越高。五、透光率用混合酸（硝酸：磷酸：水=1：1：9）25ml在99～100℃时，处理相当于1g纯煤的煤样90min，将所得溶液与人造标准液进行比色，查表，得透光率。透光率是褐煤分类的一个指标。六、可选性煤的可选性是本课程的重点，也是难点，基于大家现在对选煤不是太了解，因此赞定于第13讲课程进行讲解。七、筛分粒度不同地质成因的煤其硬度也不同，不同开采方法的煤其粒度组成也不同。煤炭的不同粒度有不同的用途，在分选过程种不同粒度组成，影响到工艺流程。为了考查煤炭的粒度组成，应进行筛分试验。1.筛分试验将煤加入筛子，经往复摇动，筛上品即为大于该筛孔的粒度，筛下品为小于该筛孔的粒度。大筛分：大于100、100～50、50～25、25～13、13～6、6～3、3～0.5mm。大于50mm的各级人工手选分别煤、夹矸煤、矸石和硫化铁4种产物。小筛分：大于0.5、0.5～0.25、0.25～0.125、0.125～0.075、0.075～0.045、小于0.045mm各级。小筛分试验一般采用湿干筛分法，即先将0.045mm的煤粉在水中筛去，然后将大于0.045mm的煤粉烘干至空气干燥状态，用套筛分成各粒级。若不先用湿法筛去小于0.045mm的粒级，这些细粉在干筛时容易沾到其他粒级上去，造成假相。2.粒度特性曲线通过筛分试验可以知道煤中各粒级的产率和灰分、硫分等各种指标，也可以大致地估算进行筛选各等级煤的产率和质量。在此基础上可以绘制粒度特性曲线见下图。一般横坐标为粒度mm，纵坐标为与各粒度级相对应的累计产率％，按表中第1列和第6列的数字相应各点连接成光滑曲线。知道粒度后，从曲线上即可以求得大于这粒度的产率。例如知道粒度以后（如13mm），从曲线上a点求得大于这粒度的产率（大于13mm为51.9％）3.含矸率含矸率为粒度大于50mm的矸石量占全体原煤量的百分率，原煤采样筛分后，在大于50mm的粒级中人工拣选出矸石进行称量计算而得。八、煤灰熔融性（DT、ST、FT）——软化温度和流动温度(了解)煤灰熔融性是指煤炭在受热时由固态向液态转化的特性，评价动力用煤和气化用煤的重要质量参数。将试样试样制成高20mm，边长7mm正三角形的三角锥体。在弱还原性气氛中加热，观察并记录三个特征温度：变形温度（DT）指锥体尖端开始弯曲或变圆时；软化温度（ST）指锥体弯曲锥尖碰及托板、锥体变成球形或高度小于或等于底长的半球形时；流动温度（FT）指角锥完全熔化或展开成高度《1.5mm的薄层时。一般以ST作为衡量其熔融性的主要指标。•九、煤和矸石的泥化煤和矸石遇水泥化的性质不同，是影响湿法选煤的重要问题之一。将粒度为100～13mm的煤样和水（25kg煤样和100kg水），在容积为200L，高1m，翻转速度为20r/min的转筒中，分别翻转5、15、25和30分钟后，测定粒度组成（大于13、13～0.5、0.5～0.045、小于0.045mm），确定其粉碎程度和微细颗粒的特性。MT109-85《煤和研石的泥化试验方法》试样来自选煤厂的入选原煤，粒度级为100-13mm，质量为150kg。举例：从试验结果可以看出：①经过转筒泥化后产生的次生煤泥产率较低，只有1%左右。0.045mm的微细颗粒产率较低，但却占整个煤泥部分约50%的产率，由此可见细粒级煤泥在整个煤泥系统中占有很大一部分；②0.045mm细泥灰分较100mm-13mm(化验灰分为7.057%)灰分有较大提升高，表明0.045mm物料中含有一部分灰分较高的细泥。③随着翻转时间的延长，此时煤泥含量及微细颗粒含量有所增加但是增加的幅度不大。表明煤和矸石硬度较大，不易破碎，所以产生的煤泥量较少，不易泥化。第二节、煤炭的分类一、中国煤炭的分类煤的分类是指依据煤的自然性质和煤在热加工过程中所表现的特性，将各种性质不同的煤分为若干类别，使同一类煤有相近的特性，不同类煤的性质有明显差异。中国煤炭分类”（GB5751-1986），首先根据煤化程度及工艺性能，将所有煤分为总的分类和无烟煤、烟煤和褐煤三大类。无烟煤以干燥无灰基挥发分和干燥无灰基氢含量作煤化程度的指标来区分无烟煤的小类，即无烟煤一号、无烟煤二号和无烟煤三号。烟煤采用两个参数来确定类别：一个是表征烟煤煤化程度的参数，另一个是表征烟煤粘结性的参数。烟煤煤化程度的参数采用干燥无灰基挥发分作指标，烟煤粘结性的参数选用粘结指数和胶质层最大厚度（或奥亚膨胀度）作指标来区分类别，即贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤共12类。褐煤采用透光率为煤化程度指标，以区分褐煤和烟煤，并把褐煤划分为褐煤一号和褐煤二号。同时还采用恒湿无灰基高位发热量为辅来区分烟煤和褐煤。二、煤的可选性分类划分可选性等级的依据是理论分选密度δ的产率百分数的多少，可以在可选性曲线上求得。三、煤炭的粒度分类煤炭的粒度，一般分为6个粒度级别。表煤炭的粒度级粒度，mm+100100～5050～2525～1313～66～050～0命名特大块大块中块小块粒煤粉煤混煤四、设计中原煤的质量