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煤炭开采与洗选.doc

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煤炭开采与洗选调查报告调查课题:煤炭开采与洗选调查时间:2015 年 4 月 12 日调查对象:朝阳地区神华国能有限公司露天煤矿煤炭开采与选别前言:煤炭为中国经济列车持续快速前行提供了源源不绝的动力,它也是导致雾霾天气的 PM2.5 的主要来源。最新统计数据显示,2013 年全国煤炭消费量为 36.1 亿吨,在一次能源消费中的比重达65.7%。“富煤、贫油、少气” 的资源禀赋,决定了在今后相当长一段时期内,中国的发展离不开煤炭,解决能源和环境问题的核心,是把煤炭这篇大文章做好,清洁高效地利用好。我国生产和消费量约占全世界一半。近几年来,随着能源结构调整力度加大,煤炭在我国一次能源消费结构中的比重略有下降,但仍占全国能源生产总量的 3/4、消费总量的 2/3 左右,主体能源的地位没有改变。调查主体:1 概述:神华国能宝清煤电化有限公司朝阳露天煤矿位于黑龙江省双鸭山市宝清县朝阳乡。地表境界走向西南至东北长度约为16KM,宽度平均约为 4.8KM。露天矿开采境界内可采地质储量836MT,最大开采深度 155M。本区褐煤属中富灰高挥发分,特低硫特低磷,可用于发电及煤化工原料,腐植酸的提取。2 气候条件:该地区属于寒温带大陆季风,夏秋两季多雨,季节性冻土深度 1.40-2.00M,冻结期为 11 月至来年 5 月下旬,多年平均降雨量 526.2MM,降雨多集中在 6 至 9 月份,占全年降雨量 70%以上。冬季多西北风,全年和夏季盛行南风。3 地形地貌及地质条件:本区位于三江平原南部,地形平坦,地面标高在 67M-119M 之间,一般为 77M 左右,地形为西南高,东北低地形高差不明显,地面大部分为农田,宝清露天矿结构比较简单,由第四系覆盖层,第三系煤系地层及石炭二系基底组成。本区构造是在区域构造背景下形成的断陷盆地,与区域构造融为一体。盆地总体形态为宽缓的单斜构造。本区第三系富锦组为主要含煤地层,含煤 4 层,分别为 8.9.10.20 号煤层。4 开采工艺:按照设计方案,开采煤矿采用单斗-卡车-半固定破碎机-带式输送机连续开采工艺系统已基本形成。剥离工艺根据本矿开采技术条件及产量规模要求,有 3 种开采工艺方案:方案一:单斗-卡车开采工艺。方案二:剥离采用单斗- 转载机-带式输送机-排土机连续- 单斗- 卡车开采工艺。方案三:剥离采用拉斗铲倒堆-单斗 -自移式破碎机- 转载机-带式输送机-排土机半连续-单斗- 卡车开采工艺。2 煤炭的洗选:煤炭洗选是利用煤和杂质(矸石)的物理、化学性质的差异,通过物理、化学或微生物分选的方法使煤和杂质有效分离,并加工成质量均匀、用途不同的煤炭产品的一种加工技术。按选煤方法的不同,可分为物理选煤、物理化学选煤、化学选煤及微生物选煤等。煤炭在洗煤中用大量清水进行洗选分级,又经脱水后成为产品煤运出,余下的便是洗选废水。对其处理方法是完全闭路循环,并分为三个等级标准:一级是煤泥全部由厂内的脱水机械回收,实现洗水全部复用;二级是大部煤泥在厂内回收,小部在厂外沉淀池回收,洗水全部复用;三级是在厂外煤泥池沉淀,清水大部分复用,余下的达标排放。一般来说,选煤厂由以下主要工艺组成:(1)原煤准备:包括原煤的接受、储存、破碎和筛分。(2)原煤的分选:目前国内的主要分选工艺包括跳汰-浮选联合流程;重介-浮选联合流程;跳汰-重介-浮选联合流程;块煤重介-末煤重介旋流器分选流程;此外还有单跳汰和单重介流程。(3)产品脱水:包括块煤和末煤的脱水,浮选精煤脱水,煤泥脱水。(4)产品干燥:利用热能对煤进行干燥,一般在比较严寒的地区采用。(5)煤泥水的处理。煤炭洗选的作用:(1)提高煤炭质量,减少燃煤污染物排放煤炭洗选可脱除煤中 50%-80%的灰分、30%-40%的全硫(或60%~80%的无机硫),燃用洗选煤可有效减少烟尘、SO2 和 NOx 的排放,入洗 1 亿 t 动力煤一般可减排 60~70 万 tSO2,去除矸石16Mt。(2)提高煤炭利用效率,节约能源煤炭质量提高,将显著提高煤炭利用效率。一些研究表明:炼焦煤的灰分降低 1%,炼铁的焦炭耗量降低 2.66%,炼铁高炉的利用系数可提高 3.99%;合成氨生产使用洗选的无烟煤可节煤 20%;发电用煤灰分每增加 1%,发热量下降 200~360J/g,每度电的标准煤耗增加2~5g;工业锅炉和窑炉燃用洗选煤,热效率可提高 3%~8%。(3)优化产品结构,提高产品竞争能力发展煤炭洗选有利于煤炭产品由单结构、低质量向多品种、高质量转变,实现产品的优质化。我国煤炭消费的用户多,对煤炭质量和品种的要求不断提高。有些城市,要求煤炭硫分小于 0.5%,灰分小于 10%,若不发展选煤便无法满足市场要求。(4)减少运力浪费由于我国的产煤区多远离用煤多的经济发达地区,煤炭的运量大,运距长,平均煤炭运距约为 600 公里,煤炭经过洗选,可去除大量杂质,每入洗 100Mt 原煤,可节省运力 9600Mt/km。洗选方式一般有跳汰工艺、重介工艺、风力选煤等。当然,随着科技的进步及时代的发展,处于攻关或业已投入生产的某些特殊洗选工艺也将得到进一步的发展并替代传统工艺。总结:煤炭是国家发展的基础,煤炭开采的技术与发展决定着我国在世界上发展的速度,在接下来的一段时间,煤炭的开采与洗选依然是一个主要课题。在我国的一次能源构成中媒炭占比例达到。对煤炭开采与洗选业的技术创新现状进行分析肩助于了解煤炭开采与洗选业的技术创新投入及其成果进一步了解能源工业的技术创新现状。一、煤炭开采与洗选业技术创新现状分析考虑到在技术创新活动中研究与发展人员的基础作用以及支撑作用选取研究与发展人员即跤人员研究与发展经费支出经费支出进行分析, 另外考虑到煤炭开采与洗选业对技术引进的应用情况, 同时选取技术获取及技术改造费用分析。人员是指在一个统计年度内从事研究与发展活动的时间占用科研时间及以上的教学与科研人员。经费代表全社会研究与试验发展的经费。技术获取及技术改造费用就是一种非经费投入, 它包含了四个部分引进技术经费支出消化吸收经费支出购买国内技术经费支出技术改造经费支出其中引进技术、消化吸收和购买国内技术都是技术获取的一种。在企业自主创新能力不足的情况下引进技术是提高技术创新能力的重要途径。技术获取是把别人的先进技术为我所用这样不但可以节省时间还可以节省人力、物力进行跨越式发展。而技术改造可以反映能源工业对技术升级改造的投入强度, 这也是一种重要的技术创新投入。各行业在进行技术创新产出指标的选取上,一般包含出版科技专著数专利数以及学术论文发表数。涉及到能源工业或煤炭开采与洗选业霍慧智在创新产出上将能源的年总产量作为创新产出但是由于这一指标仅仅是对能源的绝对数量进行分析因而在论文中不考虑这一指标。张曦将申请专利数和新产品产值作为煤炭企业技术创新效率研究的产出指标这两个指标分别表示了企业创新水平和成果转化的经济效率二,经济趋势:图 1:2010 年-2014 年我国煤炭开采和洗选业销售收入增长趋势图中商情报网数据显示:2014 年,我国煤炭开采和洗选业销售收入达30045.87 亿元,同比下降 7.3%,创 2011 年来业务收入新低。2013 年业务收为32404.73 亿元,同比下降 3.2%,2012 年为今年来业务收入最高的一年,到达33485.99 亿元。2011 年主营业务收入是今年来增长最多的,增长率达到54.1%。图 2:2010 年到 2014 年我国煤炭开采和洗选业利润总额趋势表2011 年我国煤炭开采和洗选业利润总额为近五年来最高的一年,达到4341.73 亿元。此后逐年下降,2012 年到 2014 年利润总额同比减少分别为18.1%,33.3%和 46.5%。 图 3:2010 年-2014 年我国煤炭开采和洗选业毛利率走势表2010 年至 2014 年,我国煤炭开采和洗选业毛利率逐年下降。其主要原因有三点:其一中国经济增速减缓,由原来高速增长到现今中高速增长,直接影响了煤炭开采和洗选业的发展;其二行业规模不断扩大,行业竞争日益激烈,导致供求不平衡;其三人们对环保的日益重视。预计 2015 年我国煤炭开采和洗选业主营业务收入将不会有太大起伏,但是利润总额和毛利率却难以改变下降趋势。三,对环境的影响:1 水体污染在煤炭环境污染中,以水体污染影响最大最广。煤炭开采对地下水的破坏以及煤炭加工企业对水资源的污染与耗损,导致了水资源并不丰富的我国水资源却在急剧的减少。据调查,在我国煤炭的主产区,山西、内蒙古、陕西等省都出现了水资源紧缺的状况。全国 96 个国有重点矿区中,缺水矿区占 71%,其中严重缺水矿区占 40%。此外,由于很多洗煤厂大量排污,水中含有悬浮物等污染物,有的甚至还有很多有毒元素,导致很多人喝不到干净水,甚至无法进行正常的作物种植,严重影响了正常的生产生活。据统计,中国煤炭每年生产的各种废污水约占全国总废污水量的 25%。此外,由于煤炭大规模不合理的开发,破坏了地球表面的地质构造,造成了地表挖损、塌陷、压占等,对水循环系统、地表植被造成了一定的破坏,严重的将导致井泉干涸、水土流失、土地沙漠化等。有数据显示,山西省平均开采 1 吨煤炭,矿井排水 0.87 吨,每年因采煤破坏地下水 4.2 亿立方米。2 粉尘与废气污染研究表明,煤炭利用过程中向环境释放了大量的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、挥发性有机化合物(VOC)、悬浮颗粒物等大气污染物以及甲烷(CH4)、煤炭环境保护的探讨及治理对策陈刚 CO2 等温室气体,已经成为了大气污染物的主要来源。其中 SO2 和氮氧化合物均为致酸物质,SO2 进入大气后遇降水形成的酸雨对人体和环境都有直接危害,侵害土壤、破坏森林、抑制农作物生长等,如今酸雨已成为了全球性的污染。由于国家对 NOx 的排放限制,现在许多脱硫项目已开始脱硫脱硝一起进行,达到脱硫脱硝同步运行。目前,已被国内外广泛开发的脱硫脱硝技术包含:湿法;双碱法;氧化镁法;氨法;干法、半干法烟气脱硫等。其中,湿法占的应用最广,约占 85%(其中石灰石石膏法36.7%,其它湿法 48.3%)喷雾干湿法 0.4%、吸收剂再生脱硫占3.4%。湿法反应速度快、效率高,但占地广、投资大、耗电耗水。双碱法利用其浆液或水溶液作为脱硫剂洗涤烟气脱硫。氧化镁法是利用 MgO、ZnO 等金属氧化物对 SO2 的吸收能力,将其作为脱硫剂洗涤烟气脱硫,我国氧化镁资源丰富,利用此法可进行预先除尘除氯。氨法也是一种比较成熟的脱硫技术,它是采取氨水作为脱硫吸收剂,其反应速度要比石灰石快得多,但价格较高。干法主要是指脱硫的最终产物是干态的,包含喷雾干湿法、循环硫化床法、荷电干式喷射脱硫法等。此外,CO、CO2 等温室气体其浓度的增加会使对流层中的臭氧增多,平流层的臭氧减少,导致照射到地面的紫外线增加,诱发皮肤癌等疾病。而这些气体主要来自煤燃烧产生的有害气体,尤其是矿区自用的煤消耗量比较大,而由于大多的燃煤炉和窖炉过于陈旧,导致燃烧效率低,故产生更多的有害气体,此外,也有很多民用炉灶烧散煤,污染相当严重。其次矸石山自然和没对自然也会释放出废气,尽管被通风喜事后浓度有所降低,但由于数量过大,依旧对环境产生了相当的影响。粉尘是影响城市空气质量的最主要的污染物。粉尘多为固体小颗粒,吸入身体会危害身体健康。粉尘主要是在采煤过程,原煤、煤矸石地面运输,露天矿剥离的过程中产生的。此外矿井的主要尘源是采煤工作面和掘进面,其产尘量约占矿井总产尘量的 80%。还有矿井排风也会产生粉尘和有害气体的污染。3 固体废物的污染煤炭固体废物是指煤炭在生产、加工和消费过程中产生的不再需要或暂时没有利用价值而被一起的固态或半固态物质。固体废物的污染在煤炭开发中主要是煤矸石、露天矿剥离物、煤泥、粉煤灰等的污染。煤矸石主要来自与巷道掘进和采掘过程中从顶板、夹层里采出来的矸石。在我国,煤矸石大部门采取堆积贮存的方式堆放在煤场附近、农田、山沟、坡地等地方。形成了许多矸石山,我国目前排放矸石量约为 1.5~2 亿吨。露天矿剥离物已堆积达 1 亿多吨。煤炭固体污染对环境的污染很大,煤矸石若不合理处置与利用,长期堆放于地表,侵占了大量土地,破坏自然景观。并且有的煤矸石易发生自然,产生的有害气体污染空气,此外,高硫煤矸石经过淋溶将会造成土壤和水体的污染,损害水生生物和农作物。煤炭固体废物具有排放量大、分布广、面广、持续时间长等特点。
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