一种水介质井下选煤工艺论文和设计

全文摘要

一种水介质井下选煤工艺，适用于煤矿井下使用。原煤给入井下专用紧凑型跳汰机排出精煤，经φ1mm固定筛脱水，精煤再由φ13mm分级筛分，末精煤水由精煤离心脱水机脱水后得到末精煤和离心液；跳汰中煤排出由φ13mm分级筛分级，分为块中煤和末中煤，末中煤由中煤离心脱水机脱水得到末中煤和离心液；产生的煤泥水送到水介质分级分选旋流器，旋流器一段起分级作用，一段底流进入旋流器二段进行分选，得到二段溢流的粗精煤泥和底流粗中煤泥；粗中煤泥和粗精煤泥分别经过粗中煤泥弧形筛I和粗精煤泥弧形筛J得到筛上预脱水后的粗中煤泥和粗精煤泥，脱水后得到粗精煤泥和粗精煤泥。其工艺简单、分选设备可靠性较强、动载荷相对较小、分选精度高。

主设计要求

1.一种水介质井下选煤工艺，其特征在于步骤如下：将开采后的原煤（1）不上井直接给入井下专用紧凑型跳汰机（A）进行分选，分选获得溢流精煤（2）、跳汰中煤（3）和跳汰矸石（4），跳汰矸石（4）用于井下充填；溢流精煤（2）给入φ1mm固定筛（B）进行预先脱水，脱水后获得筛上精煤（5）和筛下排出的含有粒径小于1mm精煤的筛下水（6）给入煤泥水池（G），筛上精煤（5）给入φ13mm分级筛（C）分选获得粒径大于13mm的块精煤（7）和粒径小于13mm的末精煤（8），其中块精煤（7）作为精煤产品排出，粒径小于13mm的末精煤（8）给入精煤离心脱水机（E）进行脱水，获得脱水末精煤（11）和离心液Ⅰ（12），脱水末精煤（11）作为精煤产品排出，离心液Ⅰ（12）给入煤泥水池（G）；跳汰中煤（3）通过排料机构给入φ13mm分级筛（D）分级，分选获得粒径大于13mm的块中煤（9）和粒径小于13mm的末中煤（10），其中块中煤（9）作为中煤产品排出，粒径小于13mm的末中煤（10）给入中煤离心脱水机（F）脱水，脱水得到脱水末中煤（13）和离心液Ⅱ（14），脱水末中煤（13）作为中煤产品排出，离心液Ⅱ（14）给入煤泥水池（G）；煤泥水池（G）中的含有粒径小于1mm精煤的筛下水（6）、离心液Ⅰ（12）和离心液Ⅱ（14）混合，混合后获得煤泥水（15），煤泥水（15）通过渣浆泵（P）送入水介质分级分选旋流器（H），煤泥水（15）在水介质分级分选旋流器（H）的一段进行分级，一段分级后的底流进入旋流器二段进行分选，旋流器二段分选后获得二段溢流的粗精煤泥（17）和底流的粗中煤泥（16），底流的粗中煤泥（16）给入粗中煤泥弧形筛（I），粗精煤泥（17）给入粗精煤泥弧形筛（J）脱水，粗中煤泥弧形筛（I）的弧形筛底流（20）和粗精煤泥弧形筛（J）的弧形筛底流（22）返回煤泥水池（G），粗中煤泥弧形筛（I）的筛上获得预脱水后的粗中煤泥（19），粗精煤泥弧形筛（J）的筛上获得预脱水后的粗精煤泥（21），预脱水后的粗中煤泥（19）给入粗中煤泥离心脱水机（K）进行脱水，脱水后获得脱水粗中煤泥（23）和离心液Ⅲ（24），脱水粗中煤泥（23）作为中煤产品排出，预脱水后的粗精煤泥（21）给入粗精煤泥离心脱水机（L）进行脱水，脱水后获得脱水粗精煤泥（25）和离心液Ⅳ（26），脱水粗精煤泥（25）作为精煤产品排出，离心液Ⅲ（24）和离心液Ⅳ（26）返回煤泥水池（G）；一段溢流（18）给入搅拌桶（S），并在搅拌桶（S）中通过加药箱（R）加入的促沉药剂（32）并充分搅拌获得预处理后的煤泥水（33），预处理后的煤泥水（33）给入巷道高效浓缩机（M）沉降之后获得溢流（28）和浓缩机底流（27），巷道高效浓缩机（M）的溢流（28）给入澄清水池（O）作为循环水，巷道高效浓缩机（M）的浓缩机底流（27）通过压滤机（N）压滤脱水得到煤泥（29）和压滤机滤液（30），煤泥（29）排出，压滤机滤液（30）给入澄清水池（O）。

设计方案

1.一种水介质井下选煤工艺，其特征在于步骤如下：

将开采后的原煤（1）不上井直接给入井下专用紧凑型跳汰机（A）进行分选，分选获得溢流精煤（2）、跳汰中煤（3）和跳汰矸石（4），跳汰矸石（4）用于井下充填；

溢流精煤（2）给入φ1mm固定筛（B）进行预先脱水，脱水后获得筛上精煤（5）和筛下排出的含有粒径小于1mm精煤的筛下水（6）给入煤泥水池（G），筛上精煤（5）给入φ13mm分级筛（C）分选获得粒径大于13mm的块精煤（7）和粒径小于13mm的末精煤（8），其中块精煤（7）作为精煤产品排出，粒径小于13mm的末精煤（8）给入精煤离心脱水机（E）进行脱水，获得脱水末精煤（11）和离心液Ⅰ（12），脱水末精煤（11）作为精煤产品排出，离心液Ⅰ（12）给入煤泥水池（G）；

跳汰中煤（3）通过排料机构给入φ13mm分级筛（D）分级，分选获得粒径大于13mm的块中煤（9）和粒径小于13mm的末中煤（10），其中块中煤（9）作为中煤产品排出，粒径小于13mm的末中煤（10）给入中煤离心脱水机（F）脱水，脱水得到脱水末中煤（13）和离心液Ⅱ（14），脱水末中煤（13）作为中煤产品排出，离心液Ⅱ（14）给入煤泥水池（G）；

煤泥水池（G）中的含有粒径小于1mm精煤的筛下水（6）、离心液Ⅰ（12）和离心液Ⅱ（14）混合，混合后获得煤泥水（15），煤泥水（15）通过渣浆泵（P）送入水介质分级分选旋流器（H），煤泥水（15）在水介质分级分选旋流器（H）的一段进行分级，一段分级后的底流进入旋流器二段进行分选，旋流器二段分选后获得二段溢流的粗精煤泥（17）和底流的粗中煤泥（16），底流的粗中煤泥（16）给入粗中煤泥弧形筛（I），粗精煤泥（17）给入粗精煤泥弧形筛（J）脱水，粗中煤泥弧形筛（I）的弧形筛底流（20）和粗精煤泥弧形筛（J）的弧形筛底流（22）返回煤泥水池（G），粗中煤泥弧形筛（I）的筛上获得预脱水后的粗中煤泥（19），粗精煤泥弧形筛（J）的筛上获得预脱水后的粗精煤泥（21），预脱水后的粗中煤泥（19）给入粗中煤泥离心脱水机（K）进行脱水，脱水后获得脱水粗中煤泥（23）和离心液Ⅲ（24），脱水粗中煤泥（23）作为中煤产品排出，预脱水后的粗精煤泥（21）给入粗精煤泥离心脱水机（L）进行脱水，脱水后获得脱水粗精煤泥（25）和离心液Ⅳ（26），脱水粗精煤泥（25）作为精煤产品排出，离心液Ⅲ（24）和离心液Ⅳ（26）返回煤泥水池（G）；

一段溢流（18）给入搅拌桶（S），并在搅拌桶（S）中通过加药箱（R）加入的促沉药剂（32）并充分搅拌获得预处理后的煤泥水（33），预处理后的煤泥水（33）给入巷道高效浓缩机（M）沉降之后获得溢流（28）和浓缩机底流（27），巷道高效浓缩机（M）的溢流（28）给入澄清水池（O）作为循环水，巷道高效浓缩机（M）的浓缩机底流（27）通过压滤机（N）压滤脱水得到煤泥（29）和压滤机滤液（30），煤泥（29）排出，压滤机滤液（30）给入澄清水池（O）。

2.根据权利要要求1所述的水介质井下选煤工艺，其特征在于：所述的井下专用紧凑型跳汰机（A）型号为JYT-J系列，所述巷道高效浓缩机（M）为YT-N系列，具体型号参数根据现场工艺需要确定。

3.根据权利要要求1所述的水介质井下选煤工艺，其特征在于：将澄清水池（O）内液体沉淀分离后作为循环水使用，澄清水池（O）中的循环水通过循环水泵（Q）输送给井下专用紧凑型跳汰机（A）循环水入口。

设计说明书

技术领域

本发明涉及一种选煤工艺，尤其适用于一种煤矿井下使用的水介质井下选煤工艺。

背景技术

随着煤炭资源的开发和利用，开采深度不断加大，大量采空区面临诸如地表塌陷等问题，并且井上选煤会对选煤厂周边生态环境带来巨大压力，所以井下选煤技术有着非常迫切的需求。

目前选煤方法分为湿法和干法两种，湿法选煤是指在水介质中进行的煤炭分选方法，如跳汰分选法、重介质旋流器分选法等；干法选煤是指在空气中进行的煤炭分选方法，干法选煤包含风力选煤法、流化床选煤法和复合式选煤法等。干法选煤面临以下问题：

1、分选粒度范围小，细粒物料分选效果较差，影响干法分选的分选效率。

2、对原料外水含量要求高，井下采煤环节的喷水降尘会带入大量水分，导致细粒煤结块，影响选煤效果。

3、干法选煤分选下限高，细粒物料的分选效果难以保证，需要筛除细粒物料，提高了选煤的难度。

4、干法选煤设备能耗比湿法选煤设备能耗高。

因此，井下选煤大多采用干法进行预排矸。湿法选煤采用最多的是跳汰分选和重介质分选，分选精度高，分选下限低，但是用于井下也存在问题：

1、湿法选煤会产生大量煤泥水，洗水澄清处理难度较大。

2、重介质分选需要增加重介质准备、回收的流程，该部分设备需要占用大量空间，与井下可用空间受限相矛盾。

另外，为了适应复杂的煤质特征，充分发挥现有设备的最佳工作效果，原煤通常分级入选，增加预先筛分环节，增加井下设备动载荷，使分选工艺更加复杂。合理的井下选煤工艺应综合考虑井下选煤环境和选煤产品的指标要求，井下选煤工艺需要具有分选粒度下限低、分选精度较高及选煤工艺流程简单的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服井下空间有限的难题，工艺简单、分选设备可靠性较强、动载荷相对较小、分选精度高的水介质井下选煤工艺。

为实现上述目的，本发明的水介质井下选煤工艺，其步骤如下：

将开采后的原煤不上井直接给入井下专用紧凑型跳汰机进行分选，分选获得溢流精煤、跳汰中煤和跳汰矸石，跳汰矸石用于井下充填；

溢流精煤给入φ1mm固定筛进行预先脱水，脱水后获得筛上精煤和筛下排出的含有粒径小于1mm精煤的筛下水给入煤泥水池，筛上精煤给入φ13mm分级筛分选获得粒径大于13mm的块精煤和粒径小于13mm的末精煤，其中块精煤作为精煤产品排出，末精煤给入精煤离心脱水机进行脱水，获得末精煤和离心液，末精煤作为精煤产品排出，离心液Ⅰ给入煤泥水池；

跳汰中煤通过排料机构给入φ13mm分级筛分级，分选获得粒径大于13mm的块中煤和粒径小于13mm的末中煤，其中块中煤作为中煤产品排出，粒径小于13mm的末中煤给入中煤离心脱水机脱水，脱水得到末中煤和离心液Ⅱ，末中煤作为中煤产品排出，离心液Ⅱ给入煤泥水池；

煤泥水池中的含有粒径小于1mm精煤的筛下水、离心液Ⅰ和离心液Ⅱ混合，混合后获得煤泥水，煤泥水通过渣浆泵送入水介质分级分选旋流器，煤泥水在水介质分级分选旋流器的一段进行分级，一段分级后的底流进入旋流器二段进行分选，旋流器二段分选后获得二段溢流的粗精煤泥和底流的粗中煤泥，粗中煤泥给入粗中煤泥弧形筛，粗精煤泥给入粗精煤泥弧形筛脱水，粗中煤泥弧形筛的弧形筛底流和粗精煤泥弧形筛的弧形筛底流返回煤泥水池，粗中煤泥弧形筛的筛上获得预脱水后的粗中煤泥，粗精煤泥弧形筛的筛上获得预脱水后的粗精煤泥，粗中煤泥给入粗中煤泥离心脱水机进行脱水，脱水后获得粗中煤泥和离心液Ⅲ，粗中煤泥作为中煤产品排出，粗精煤泥给入粗精煤泥离心脱水机进行脱水，脱水后获得粗精煤泥和离心液Ⅳ，粗精煤泥作为精煤产品排出，离心液Ⅲ和离心液Ⅳ返回煤泥水池；

一段溢流给入搅拌桶，并在搅拌桶中通过加药箱加入的促沉药剂并充分搅拌获得预处理后的煤泥水，预处理后的煤泥水给入巷道高效浓缩机沉降之后获得溢流和浓缩机底流，巷道高效浓缩机的溢流给入澄清水池作为循环水，巷道高效浓缩机的浓缩机底流通过压滤机压滤脱水得到煤泥和压滤机滤液，煤泥排出，压滤机滤液给入澄清水池。

所述离心液Ⅰ在通过旋流器分级分选以及离心脱水之后任然可能存在部分粗精煤泥，对经济效益以及后续煤泥水处理不利，因此给入煤泥水池；离心液Ⅱ中含有粗中煤泥，存在的粗颗粒会严重影响浓缩机工作，因此也给入煤泥水池。

所述的井下专用紧凑型跳汰机型号为JYT-J系列，所述巷道高效浓缩机为YT-N系列，具体型号参数根据现场工艺需要确定。

将澄清水池内液体沉淀分离后作为循环水使用，澄清水池中的循环水通过循环水泵输送给井下专用紧凑型跳汰机循环水入口。

有益效果

本发明采用水介质选煤方法，对原煤水分没有要求，分选精度和可靠性高；实现全粒级入选，没有预先筛分环节，减少了井下筛分设备带来的动载荷，增加井下生产的安全行和舒适性；本方法不涉及重介质分选工艺，减少介质损耗，减少设备投入，降低管路和设备的磨损速度，简化工艺；没有浮选工艺的步骤，节约井下空间，减少设备压力，同时没有捕收剂和起泡剂的使用，确保井下生产安全，有利于控制和改善井下生产环境；分选精煤、中煤和煤泥作为产品运出，矸石井下充填，减少运输能耗以及采煤对地质和环境的影响；所选井下专用紧凑型跳汰机较常规跳汰机结构更优化，尺寸较小，单机理论处理能力达1000t\/h，符合井下空间限制的同时满足其生产需求；水介质分级分选旋流器兼具分级分选功能，一段为圆筒形平底结构，为微细粒精确分级提供更大的空间，一段底流进入二段进行分选，二段为圆筒-圆锥形结构，可提供强大的离心力场，实现煤矸精确分选；原煤选后精煤和中煤运输到井上，矸石作为井下充填原料，减少矸石运输带来的无用能耗，减少地表环境污染，降低煤炭开采对地下岩层稳定的影响。

附图说明

图1是本发明水介质井下选煤工艺流程图；

图2是本发明的设备结构图。

图中：1-原煤，2-溢流精煤，3-跳汰中煤，4-跳汰矸石，5-筛上精煤，6-筛下水，7-块精煤，8-粒径小于13mm的末精煤，9-块中煤，10-粒径小于13mm的末中煤，11-末精煤，12-离心液Ⅰ，13-末中煤，14-离心液Ⅱ，15-煤泥水，16-粗中煤泥，17-二段溢流的粗精煤泥，18-一段溢流，19-预脱水后的粗中煤泥，20-弧形筛底流，21-粗精煤泥，22-弧形筛底流，23-粗中煤泥，24-离心液Ⅲ，25-粗精煤泥，26-离心液Ⅳ，27-浓缩机底流，28-溢流，29-煤泥，30-压滤机滤液,31-循环水,32-煤泥水处理药剂,33-待沉降煤泥水；

A-井下专用紧凑型跳汰机,B-精煤固定筛,C-精煤分级筛,D-中煤分级筛,E-精煤离心脱水机,F-中煤离心脱水机,G-煤泥水池,H-水介质分级分选旋流器,I-粗中煤泥弧形筛,J-粗精煤泥弧形筛,K-粗中煤泥离心机,L-粗精煤泥离心机,M-巷道高效浓缩机,N-煤泥压滤机，O-澄清水池，P-渣浆泵，Q-清水泵，R-加药箱,S-搅拌桶。

具体实施方式

下面结合附图2对本发明的具体实施方式进行进一步的说明：

如图1和图2所示，本发明的水介质井下选煤工艺，其特征在于步骤如下：

将开采后的原煤1不上井直接给入井下专用紧凑型跳汰机A进行分选，分选获得溢流精煤2、跳汰中煤3和跳汰矸石4，跳汰矸石4用于井下充填；

溢流精煤2给入φ1mm固定筛B进行预先脱水，脱水后获得筛上精煤5和筛下排出的含有粒径小于1mm精煤的筛下水6给入煤泥水池G，筛上精煤5给入φ13mm分级筛C分选获得粒径大于13mm的块精煤7和粒径小于13mm的末精煤8，其中块精煤7作为精煤产品排出，末精煤8给入精煤离心脱水机E进行脱水，获得末精煤11和离心液12，末精煤11作为精煤产品排出，离心液Ⅰ12给入煤泥水池G；

跳汰中煤3通过排料机构给入φ13mm分级筛D分级，分选获得粒径大于13mm的块中煤9和粒径小于13mm的末中煤10，其中块中煤9作为中煤产品排出，粒径小于13mm的末中煤10给入中煤离心脱水机F脱水，脱水得到末中煤13和离心液Ⅱ14，末中煤13作为中煤产品排出，离心液Ⅱ14给入煤泥水池G；

煤泥水池G中的含有粒径小于1mm精煤的筛下水6、离心液Ⅰ12和离心液Ⅱ14混合，混合后获得煤泥水15，煤泥水15通过渣浆泵P送入水介质分级分选旋流器H，煤泥水15在水介质分级分选旋流器H的一段进行分级，一段分级后的底流进入旋流器二段进行分选，旋流器二段分选后获得二段溢流的粗精煤泥17和底流的粗中煤泥16，底流的粗中煤泥16给入粗中煤泥弧形筛I，粗精煤泥17给入粗精煤泥弧形筛J脱水，粗中煤泥弧形筛I的弧形筛底流20和粗精煤泥弧形筛J的弧形筛底流22返回煤泥水池G，粗中煤泥弧形筛I的筛上获得预脱水后的粗中煤泥19，粗精煤泥弧形筛J的筛上获得预脱水后的粗精煤泥21，预脱水后的粗中煤泥19给入粗中煤泥离心脱水机K进行脱水，脱水后获得粗中煤泥23和离心液Ⅲ24，粗中煤泥23作为中煤产品排出，粗精煤泥21给入粗精煤泥离心脱水机L进行脱水，脱水后获得粗精煤泥25和离心液Ⅳ26，粗精煤泥25作为精煤产品排出，离心液Ⅲ24和离心液Ⅳ26返回煤泥水池G；

一段溢流18给入搅拌桶S，并在搅拌桶S中通过加药箱R加入的促沉药剂32并充分搅拌获得预处理后的煤泥水33，预处理后的煤泥水33给入巷道高效浓缩机M沉降之后获得溢流28和浓缩机底流27，巷道高效浓缩机M的溢流28给入澄清水池O作为循环水，巷道高效浓缩机M的浓缩机底流27通过压滤机N压滤脱水得到煤泥29和压滤机滤液30，煤泥29排出，压滤机滤液30给入澄清水池O，将澄清水池O内液体沉淀分离后作为循环水使用，澄清水池O中的循环水通过循环水泵Q输送给井下专用紧凑型跳汰机A循环水入口。

所述离心液Ⅰ12在通过旋流器分级分选以及离心脱水之后任然可能存在部分粗精煤泥，对经济效益以及后续煤泥水处理不利，因此给入煤泥水池G；离心液Ⅱ14中含有粗中煤泥，存在的粗颗粒会严重影响浓缩机工作，因此也给入煤泥水池G。

所述的井下专用紧凑型跳汰机A型号为JYT-J系列，所述巷道高效浓缩机M为YT-N系列，具体型号参数根据现场工艺需要确定。

设计图

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