关于选煤技术的探讨

　　摘要:我国已经建立起自己的选煤设备制造体系，主要的选煤设备基本上可以满足生产和建设的需要，根据国内外煤炭洗选加工的现状、选煤生产的实际以及近年来的选煤技术、设备的发展情况，提出了“十二五”及未来一段时间内选煤技术及装备的发展趋势。

　　关键词: 选煤技术,选煤装备

　　随着世界经济的发展和对能源需求的增加，煤炭的生产和消费呈上升趋势，世界煤炭产量和消费量将持续增长。预计2020年，煤炭在我国一次性能源生产和消费中占60%左右;到2050年，我国的煤炭生产和消费在一次性能源消耗的比例仍>50%，煤炭将是我国未来几十年的主要能源。

　　1. 国内外选煤工业的现状

　　由于我国的工业化进程落后于世界发达国家，我国的煤炭洗选加工业起步较晚，虽近年来我国的选煤事业有了较大的进步，但煤炭的入选比例仍较低。2006年，世界各国原煤的入选比例平均超过了50%，一些发达国家的原煤入选比例已超过了90%，而我国2006年原煤的入选比例只有33%左右，远远落后世界发达国家和世界主要原煤生产国原煤的入选比例， 如图1所示。

　　近年来，国内外选煤工业发展迅速， 大部分国家关闭了中小型选煤厂，取而代之的是生产能力大、自动化水平高、技术指标先进、产品质量稳定、经济效益较好的大型选煤厂。我国紧跟世界选煤的发展趋势，建设了一批技术先进、自动化程度较高的现代化选煤厂。据不完全统计，我国现有入选能力超过15万t的选煤厂1700余座。随着选煤工艺技术及设备的进步，“十一五”期间我国已建成投产了15座年入选能力达到或超过1 000万t的大型或超大型选煤厂。

　　2. 国内外选煤技术及装备现状

　　近年来， 重介选煤工艺得到了迅速的推广，重介选煤技术日臻成熟，重介质旋流器分选技术取得了重大进展，提高了选煤效率;煤泥分选的研究进一步深入，国外除了传统浮游选煤工艺研究外，还进行了油团聚法的研究、选择性絮凝法和选择性聚团法的研究以及调浆和矿物表面改性方面的研究，并取得了一定的进展;流化床选煤技术、干扰床选煤技术逐步进入生产实践。

　　2.1 选煤装备现状

　　我国煤炭洗选加工的工艺和技术经过“九五”国家科技攻关项目的实施和“十五”、“十一五”期间的发展，整体水平取得了长足进步。重介质选煤工艺有较大的发展，特别是具有自主知识产权的三产品重介质旋流器选煤工艺及设备已经优于国际同类的工艺和设备水平;浮选技术发展很快，单槽28m3 的机械搅拌式浮选机44m3 的喷射式浮选机等设备达到国际先进水平，“十一五”研发的“带有矿浆预矿化器的机械搅拌式浮选机”已大面积推广应用;干选技术发展迅速， 其中煤炭的干选技术和成套设备，已出口到十几个国家。同时，经过我国选煤界和选煤设备制造业的共同努力，我国的选煤设备总体有了较大的发展与进步，近年来研发成功的LWZ型沉降过滤式离心脱水机、加压过滤机、压滤机等部分设备也达到了国际领先水平和国际先进水平，完全可以取代国外同类设备。在我国现有的选煤厂中，采用的选煤设备90%以上都是国产设备。

　　2.2 选煤工艺情况

　　当前，选煤工艺及设备存在的主要不足是：选煤工艺流程主要以跳汰+ 浮选、重介+浮选、跳汰+重介+浮选这三种工艺为主，为了简化生产环节和系统，在工程设计上，尽量简化工艺，大多采用混合入选，因而在实际的分选过程中导致粗细颗粒在运动上互相干扰;同时，不同的粒度级别在灰分— 密度的关系上存在差别。因此，采用混合入选工艺，在同一分选密度下，各个粒级必然产生不同的分选效果，必然会影响到分选的效率，造成分选效率低，产品质量波动范围大。而国外选煤厂在分级入选上做得相对较好，在重选工艺方面虽然以不分级入选为主，但在入选前往往先进行脱泥，同时设有粗煤泥分选环节。虽然脱泥分选工艺比不脱泥分选工艺复杂，但可以提高设备的工作效率，降低重介质分选工艺的介质消耗，降低生产成本。

　　近年来，国内出现了粗煤泥的分选工艺、技术和设备，如煤泥重介分选工艺、TBS分选工艺等，但由于我国原煤的可选性较差，加上研究起步较晚，以及技术、设备上的原因， 工艺效果不甚理想。

　　在选煤工艺设备方面，国内外的选煤设备均存在分选粒度下限高、工艺参数不合理、产品质量差波动大等问题，但国外的选煤设备在处理能力、技术指标、生产事故率等方面明显优于国产设备。由于我国的机械制造水平及材质等方面的原因，国产的选煤工艺设备处理能力低、事故率高、服务寿命短。

　　在选煤厂控制方面，随着选煤技术、计算机技术的发展以及自动控制技术的进步，国内外选煤厂在自动控制方面均有了较大的提高， 工艺过程集中控制技术、工艺参数自动控制技术、质量在线测控技术、产品自动装车技术以及产品计量、材料消耗等数据的实时采集、选煤厂管理系统等在选煤生产中得到了广泛的应用。

　　3. 国内外选煤技术与装备的发展趋势

　　在相当长的时期内，煤炭还将是世界及我国的主要能源之一，到“十二五”末，我国的原煤生产预计达到38亿t以上，大量的煤炭需要洗选加工;另一方面，由于主焦煤的储量较少，还存在着焦炭供应紧张的可能。

　　2008年，我国的焦炭产量3.3亿，占世界焦炭产量的60%，钢铁工业消费占87%，化学工业消费占7.3%。随着钢铁工业和化学工业的快速发展， 必将造成焦炭供应紧张的局面，虽然我国的煤炭储量丰富，但生产焦炭的焦煤、肥煤等煤种储量较少，大部分煤炭属于动力用煤，炼焦煤的煤种资源比例不高，而优质的炼焦精煤储量更少。我国焦煤的储量仅占我国炼焦煤储量的24%左右，肥煤与气肥煤仅占13%，同时还有相当一部分的焦煤属于高灰、高硫及难选选。因此，发展选煤新技术，大力提高洗选能力，提高分选效率和分选精度，以最大限度地回收煤炭资源具有十分重要的意义。

　　3.1 选煤装备发展趋势

　　现有的国内外大型选煤厂，其入选能力往往是多个分选系统的组合或多个厂、车间的入选能力的总量。“十二五”期间，为了适应大量煤炭洗选加工的需要，要研究符合中国煤质特点的、具有知识产权的单系统1 000万t/a特大型动力煤选煤厂成套技术和关键装备、单系统600万t/a特大型炼焦煤选煤厂成套技术和关键装备及其配套通用的关键设备，为建设真正的大型选煤厂创造技术条件，并提高设备的可靠性、处理能力，改进工艺参数，满足特大型选煤厂建设的需要。需要研发的设备主要有小时处理能力为1000—1200t、入选上限>150mm的特大型三产品重介质旋流器;小时处理能力900—1000 t、入料粒度为300—13mm的大型高效重介质浅槽分选机;小时处理能力>500 t、入料粒度为350—25mm的大型动筛跳汰机;小时处理能力为2000t、入料粒度为325—25mm的大型动力煤跳汰机;小时处理矿浆能力1500—2500m3的大型浮选机;小时处理能力80—120t的大型沉降过滤式离心脱水机;小时处理能力300—450t的大型末煤离心脱水机;小时处理能力60—150t的大型全自动快开压滤机;小时处理能力400m3的大型高效磁选机等。此外，还要开发运转可靠、处理能力大的选煤厂辅助设备以及智能化的自动控制系统，从而提高原煤的洗选能力。

　　3.2选煤工艺、技术发展趋势

　　以工艺创新为基础，研究和探索选煤新工艺，提高分选的精度， 开发高效分选系统;开发高稳定性的重介悬浮液循环系统，为分选过程创造条件;利用动力变频和热力学调控技术，开发流体压力调控系统，设计合理的分选环境;开发高精度重介分选密度控制系统，确保精确的分选工艺参数;利用现有的检验检测技术，开发基于分选理论的工艺参数闭环控制系统等。对于难选的炼焦煤，为了提高精煤产率， 需要开发给予中煤释放的二次分选工艺及中煤破碎关键技术。例如开滦集团与中国矿业大学共同承担的国家863计划项目，“基于浮选中煤煤岩解离的两段式磨浮工艺分选技术”、“基于煤泥可浮性特征变化的两段式浮选过程设计”等，可解决多年来困扰选煤生产的块煤分选效率低，煤泥分选效率差、回收率低以及精煤产品灰分高的难题， 将大大改善我国煤炭分选的现状， 最大限度地回收和利用煤炭资源。此外，新技术的推广及应用，还可有效缓解煤炭洗选过程对环境的污染。

　　随着煤炭开采方式的改变和技术水平的提高，机械化采煤发展迅速，但煤炭开采和利用过程中所引起的环境问题也日益突出。矸石作为煤矿开采的伴生物与煤一起运至地面，不仅需要消耗大量的动力、降低了煤矿的生产能力，而且矸石堆放需占用土地，矸石山易扬尘， 自燃时散发难闻的有害气体，可严重损害周围居民的身体健康，抑制生物生长， 使农作物减产、重金属污染， 给矿区带来了严重的环境、经济和社会问题。针对这些问题，“十二五”期间，原煤井下洗选、井下排矸的技术和设备将得到开发和利用。通过开发新的选煤工艺和设备，实现原煤井下分选，排出矸石后提升出井，这样不但解决了矸石提升和堆放造成的影响矿井提升能力、增加选煤负担、污染环境的问题，也为实现井下原煤填充开采创造了条件。完成原煤井下分选，需要开发适合矿井下运行的选煤成套工艺和设备，主要需要有适应井下的恶劣环境、满足井下安全生产的选择性破碎设备，满足物料杂物较多、工作环境恶劣的井下粘湿物料筛分设备，工艺简单、工作可靠、满足井下安全生产的动筛跳汰机、浅槽重介分选机等井下分选设备，以及相关的产品运输、给排水设备等;并且需要开发符合井下选煤生产的供配电设备和控制系统。

　　4. 结语

　　随着选煤技术的进步和节能减排、低碳排放的需要，未来几年， 国内外选煤工业必将得到迅速的发展，主要发展趋势为:

　　(1)煤炭的洗选比例将不断提高，保证煤炭资源得到合理的利用，实现节能减排，降低环境污染。

　　( 2)将开发出适合难选和极难选煤的分选工艺和技术，开发出煤泥精确分选的新技术，充分回收煤炭资源，提高资源的利用率。

　　(3)设备大型化， 将开发出单系统600—1000万t/a特大型选煤厂成套技术和关键装备。

　　(4)选煤厂自动控制方面将实现管、控、监综合智能化控制，实现选煤厂无人值守。

　　(5)洁净煤技术得到迅速的发展，实现清洁能源，在保护环境的同时，满足世界经济发展对能源的需求。

《关于选煤技术的探讨》

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