第十二讲-煤炭洗选

第十二讲煤炭洗选

本讲的主要内容是与煤炭洗选相关的煤炭概况（煤的形成、种类、物化特性等）、煤炭洗选技术与工艺（跳汰、重介、旋流器等工艺特点）、煤炭洗选行业的新技术与新工艺。

煤炭是我国最主要的能源，在已探明的化石能源资源总量中，煤炭占94.3%，石油和天然气仅占5.7%。我国又是煤炭生产和消费大国，在一次能源消费结构中，煤炭约占70%。长期以来，国内70%的燃料和工业动力、60%的化工原料和60%的民用商品能源，都是由煤炭提供的。随着国民经济和社会的发展，能源需求不断增加，对煤炭的需求量也将越来越大，在今后50年内我国以煤炭作为主要能源的格局不会有根本性变化。

大量的原煤直接燃烧造成的煤烟型为主的大气污染，严重制约了我国国民经济的持续健康发展。2002年我国烟尘排放量为1012Mt，SO2排放量为1926Mt，酸雨面积已超过国土面积的30%，而燃煤造成的烟尘和SO2排放量分别占到70%和85%。为了减少环境污染，提高煤炭的转化燃烧率，国家和用户对煤炭质量和品种的要求日趋严格，使围绕煤炭洁净加工与利用的洁净煤技术形成蓬勃发展的态势。

发展选煤是保护环境的需要，是煤炭工业可持续发展战略的重要组成部分。众所周知，我国是煤炭生产和消耗大国，在一次能源构成中煤炭占据3/4的高额比重，而且这样的态

势直到21世纪初叶不会改变。然而，大量燃用煤炭已引起严重的环境问题，且将随煤炭生产量和消耗量的增加而日趋严重。选煤是洁净煤技术的源头和基础，是现阶段最为成熟，最为经济的手段。因此，在洁净煤技术起步时期，首先要加速发展选煤。洗选煤市场份额的增大，将为选煤的发展拓宽道路。以市场经济为主体的产煤国家的多年经验证明，在市场经济条件下，对于多数煤矿来说，选煤厂是不可缺少的生产环节。

选煤是使用物理、物理化学方法，将原煤分成不同质量、规格产品的加工过程。选煤可以出去煤中的杂质，包括矸石和50%~70%的硫，提高煤炭产品的质量、增加煤炭品种、减少无效运输、提高热效率、节约能源、减少SO2、NOx和烟尘的排放量。选煤还是综合利用资源，提高煤炭企业经济效益的重要手段。因此，选煤已成为煤炭工业现代化生产中不可缺少的重要环节和洁净煤技术中的源头技术，是煤炭深加工的基础和前提。我国选煤工业起步较晚，20世纪50年代才开始建立起自己的选煤工业，经历了两次快速发展时期。20世纪70年代以“洗煤保钢”为主要内容的选煤大发展，是原煤入选比例由1970年的10%增长到1980年的17%，基本满足了我国钢铁工业对炼焦煤质的要求;2000年以来，选煤工业进入新的快速发展时期。到2005年，我国原煤入选比例达到33%。

一、与选煤相关的煤炭概况

1、煤炭的形成及组成

煤是有远古死亡植物残骸没入水中经过生物化学作用，然后被地层覆盖并经过地质化学作用形成的有机生物岩，它是主要由C、H、O、N等元素组成的有机成分和少量矿物杂质一起构成的复杂混合物，即煤是由有机组分和无机组分两部分构成。

无机组分包括水分和矿物杂质，它们构成煤的不可燃部分，在多数情况下，它们是对煤的加工利用起不良影响的有害部分。

煤中的有机组分主要是由C、H、O、N、S等元素构成的具有不规则构造的空间聚合体，其基本结构单元是以缩合芳香烃为主体，在其侧链上带有官能团的大分子。它是煤的主要成分，也是煤炭加工利用的主要对象。

2、煤炭的煤化种类

根据成煤物质以及成煤条件的不同，可以把煤划分为三大类：腐植煤、残植煤和腐泥煤。

腐植煤是由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。它是自然界分布最广，蕴藏量最大的煤。近代的煤炭利用及化学加工主要是建立在腐植煤基础上。

腐植煤根据煤化程度（即成煤植物在生物、地质化学作用下达到的化学成熟程度）的不同，可区分为泥炭、褐煤、

烟煤和无烟煤四大类。其中烟煤是自然界中最重要、分布最广、品种最多的煤种。

残植煤是由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分富集而成，在自然界中的储量很少。

腐泥煤主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。其储量大大低于腐植煤类，故工业作用不大。

3、煤炭主要指标

（1）水分：内在水分与表面水分为煤炭全水分。不论何种水分增高，都使发热量下降，热量损失增加。燃烧过程每蒸发1kg水，约需600kcal热量。洗选不能改变煤的内在水分，但可脱出大部分表面水分。原煤、筛选煤或洗选煤的表面水分均不得超过8%。过高的表面水分即影响使用价值又给用户安全运行造成威胁。

（2）灰分

煤炭燃烧后，不可燃的矿物残渣是煤的灰分。煤中灰分的测定是将一克分析煤样在815+10℃的温度下完全燃烧，剩下残渣的重量百分率即为式样的灰分。

煤灰几乎全部来源于煤中的矿物质，但煤在燃烧时，矿物质大部分被氧化、分解，并失去结晶水，因此，煤灰的组成和含量与煤中矿物质的组成和含量差别很大。我们一般说的煤的“灰分”实际上就是煤灰产率。

煤中的矿物质有内在矿物质和外在矿物质之分。内在矿

物质又包括两部分，即植物本身所含的矿物质和煤生成过程中进入煤中的矿物质。外在矿物质是指在煤的开采过程中，煤矿的顶板、底板和夹石层的煤矸石混入煤中所形成的物质。其化学组成较为复杂，主要包括Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、S和P等元素，它们常以碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐、硫化物、氯化物及氧化物等形式存在。外来矿物质可用洗煤的方法去除。

在能量转化的过程中，煤灰是有害物质，灰含量多不仅其分解时要多消耗热量，而且在排渣时还会带走更多的余热，在燃烧过程中，沉积在受热面上可能会造成腐蚀和导致传热效率降低。

煤中的灰分对炼焦过程有较大的影响，煤中的灰分每增加0.8%，则导致焦炭中的灰分增加1%，焦炭的强度下降2%。灰分高的焦炭用作高炉炼铁时，则降低高炉的热效率和助剂的消耗量，因此炼焦多采用灰分小的洗精煤做原料。

所以原煤灰分大于25%时洗选加工，排除矸石。易洗煤的产品灰分在15%左右或更低，难洗煤的产品灰分在20%∽24%之间。

（3）硫分

硫在煤中以三种形式存在，即有机硫、硫铁矿硫（黄铁矿和白铁矿硫等形式存在的硫）和硫酸盐硫。硫在煤中含量变化范围较大，一般为0.1%—5%。