我国选煤技术的现状和发展

我国选煤技术的现状与发展原创作者：木清华中国煤炭洗选和深加工技术的发展已经和国际同步，选煤厂应用的工艺技术已达到国际先进水平。

但我国原煤入选率仍然偏低，发展不平衡，平均规模小，自动化水平和设备可靠性低，与世界主要产煤国家相比差距较大。

1、重介质选煤技术近年来，重介质选煤技术由于具有工艺简化、运行成本低、分选效率高、技术可靠、处理能力大等优势，分选比重日益加大，已达到54%。

重介质旋流器的发展主要表现在四个方面：①大直径；②无压给料，以减少次生煤泥量；③三产品，简化分选工艺；④长寿命，降低维护费用。

中国的两产品重介质旋流器的最大直径为1500mm，处理能力为600～750t／h，分有压给料和无压给料两种，目前国内应用最多的二产品重介旋流器直径在660～1 000mm之间。

中国的大直径无压给料三产品旋流器在全世界独领风骚。

有压给料三产品重介质旋流器最大直径为l400／1000mm，设计处理能力430t／h，而无压给料三产品重介质旋流器最大直径为1500／1100mm，设计处理能力550～600t／h。

中国在旋流器方面的重要创新和突破有：（1）应用计算流体力学技术（CFD）对重介质旋流器进行了深入研究，开发成功了大型多供介无压给料三产品重介质旋流器。

（2）研究开发成功以一套介质净化回收系统实现原煤分级分选，构建了重介质旋流器分选难选煤精煤最大产率化工艺系统；实现了全部粗煤泥经小直径重介质旋流器分选；降低了大型无压给料三产品重介质旋流器入料压力、功耗和磨损；原煤按粗细粒级不同可选性采用不同分选密度分选，提高了精煤产率。

2、跳汰机跳汰分选工艺较简单，基建投资较低，技术传统，容易操作，熟悉该技术的人员较多；但是该工艺分选的产品下限高，次生煤泥含量大，浮选量多，分选精度差，自动化程度低。

（1）定筛式跳汰机定筛式跳汰机的应用已走过了发展一完善一成熟阶段。

目前，该设备为有电磁风阀、全自动排料系统、超声波床层检测、智能电控系统的筛下空气室跳汰机。

其追求的目标是设备大型化、智能化，提高单机处理能力、分选效率、控制装置的灵敏准确性、检测装置的精确性和整机可靠性。

（2）动筛跳汰机动筛跳汰机是以煤排矸和动力煤分选为目的而研制的。

动筛跳汰选煤工艺系统简单、节水，循环水用量仅为一般湿法选煤方法的1/10。

无论从经济效益还是节能减排方面，动筛跳汰均是煤炭洗选加工(尤其块煤洗选)的重要方式。

动筛跳汰分选是普遍被用户认可的易选煤和中等可选性煤的有效方法之一。

国产动筛跳汰机有液压驱动式和机械驱动式两种类型：以电机曲柄连杆等机械机构为动力的机械式动筛跳汰机和以液压系统为动力的液压驱动式动筛跳汰机。

机械式驱动动筛跳汰机结构简单，价格便宜，但工艺参数不能在线调节，分选效果差。

相比机械动筛跳汰机，液压驱动式动筛跳汰机由于采用液压动力机构，在筛体急回速比特性方面具有很大优势，分选效果较好，且操作过程中频率、振幅等可在线调节和控制。

但液压系统复杂，对液压元件要求苛刻，导致液压系统故障频繁、维护费用较高。

3、干法选煤技术与设备我国煤炭有2/3以上分布在西部,我国干法选煤整体技术处于国际领先水平。

干法选煤以其不用水、基本建设投资和运行费用低、见效快的优势为煤炭降灰提质、易泥化煤种及干旱缺水地区的煤炭分选提供了有效技术途径,正适应我国煤炭工业发展战略向干旱、寒冷的西部地区转移和大力发展动力煤分选的需要。

FGX系列复合式干选机和FX系列风选机得到了较多的推广应用，并向大型化发展，最大分选床面积已达48m2，处理能力480t/h；空气重介干法分选技术的研究也取得显著成果，研制成功了风力跳汰机和风力摇床，先后投入市场应用并得到推广，为我国的干法选煤设备增添了新的品种。

目前，我国干法选煤技术已处于国际领先地位，设备不仅用于国内，而且出口多个国家和地区。

重介质干法选煤系统由多个子系统组合而成，系统中多种因素都会影响设备功能效果的发挥，无论是工艺上，还是设备上，每一个因素都会对系统产生直接影响，乃至于一个因素没有处理好而导致全系统工作失效。

4、粗煤泥回收、分选设备(1)粗煤泥回收的原因粗煤泥的回收对于炼焦煤选煤厂显得更为重要。

因为浮选不能有效回收>0．5 mm级煤泥，原则上要求进入浮选系统的人料粒度<0.5mm，同时应尽可能减少人浮量。

实践证明，在浮选前增设粗煤泥回收系统，会大大改善浮选效果，降低生产成本。

在脱泥作业中，增加粗煤泥回收系统可以适当增大脱泥筛筛孔尺寸，提高脱泥效率。

目前，大多数选煤厂设计中均设有粗煤泥回收工艺，包括粗精煤泥回收工艺、中矸粗煤泥回收工艺及煤泥回收工艺。

由于粗煤泥回收设备的不同，其工艺配置和回收效果也有所差异。

（2）煤泥离心机回收粗煤泥工艺近几年建设的大型选煤厂多采用该工艺回收粗精煤泥。

该流程采用浓缩分级旋流器与弧形筛配套使用，目的是保证煤泥离心机人料浓度(400g／L以上)和流速，否则，进入离心机的物料浓度过稀或流速过快，均会造成产品水分过高或系统跑水现象。

采用上述流程回收重介旋流器或煤泥重介以及水介分选产品的粗精煤泥时，产品水分在16％左右，回收粒度下限可达0.1 mm。

从使用情况来看，该工艺回收的粗精煤泥存在细泥污染现象，灰分偏高。

（3）高频筛回收粗煤泥工艺该工艺流程可用于粗精煤泥、中矸粗煤泥和煤泥的回收。

该流程中采用浓缩分级旋流器，目的是保证高频筛入料浓度(350g／L以上)，否则，不能形成过滤层，物料透筛严重，造成设备不能正常运转。

该流程用于粗煤泥回收时，产品水分偏高，一般在22％～24％，回收粒度下限可达0.15mm。

据生产经验，高频筛用于回收原生粗煤泥时具有分选作用。

（4）沉降过滤离心机回收粗煤泥工艺该流程多用于煤泥中细泥含量较高的粗煤泥的回收。

沉降过滤离心机对人料浓度无特殊要求，但对入料粒度组成要求比较苛刻，人料中<0.044mm粒级含量的临界值为40％，大于此值不宜采用该工艺，因为这将导致产品水分过高。

（5）粗精煤分选设备和工艺我国中小型选煤厂大多采用两段选煤工艺，设备和工艺简单，但分选效率较低，粗粒精煤损失严重。

中型和大型选煤厂基本采用两段半分选工艺，其主要增加了粗煤泥回收环节，复杂程度介于两段和三段选煤模式之间，但造成浮选入料高灰细泥含量增加，精煤产率低。

目前，很多新建选煤厂多采用增加了粗煤泥回收和分选的三段选煤工艺，虽然设备和工艺复杂，但实现了全粒级高精度分选，对大块粗粒分选效果和细粒煤泥浮选效率的提高均有利，总精煤产率高，是一种较有前途的分选工艺。

该技术将粗煤泥分选和浮选两种选煤方法结合起来，3-0.25mm采用液固流化床粗煤泥分选机分选，<0.25mm采用浮选柱分选。

干扰床分选机是由水力分级机发展而来的，它是依据入料粒群的粒度相等或处于很窄的粒度范围内时，矿粒的沉降速度主要取决于密度的工作原理来实现分选的。

它可①实现全粒级高精度分选，优化选煤工艺流程。

②可实现-2mm物料不进入重选系统，直接采用液固流化床分选机分选，减少浮选和煤泥水处理的负荷，大幅度提高重介选煤系统处理能力和降低介质消耗（城郊选煤厂介耗降到0.3kg/t原煤），选煤成本大大降低。

③解决选煤厂重介和浮选精煤背粗煤泥灰分的问题，大幅提高精煤产率，并将目前的两段选煤工艺拓展为三段。

④为实施稀缺煤种无中煤分选工艺提供了技术支持。

⑤用于金属矿3～0.25mm粒级矿物的分选与分级。

煤泥重介质旋流器是在离心力场中对物料进行分选，虽然分选效果较好（分选密度范围宽、对入选原煤煤质适应性强、分选精度高），但其单台处理量低。

煤泥重介质旋流器人料压力是常规重介质旋流器的3～5倍，因此电耗高、磨损大；分选过程需使用超细粒磁铁矿粉，介质制备、回收困难，系统稳定性差。

这些因素导致目前我国选煤厂的大部分煤泥重介质旋流器系统达不到最佳运行状态，分选效果差。

水力旋流器是一种重力分选设备，采用水及部分入料颗粒的二元混合物作为分选介质，在一定条件下使得分选人料实现基于密度差异的分选过程，称为自生介质旋流器。

该机圆锥段较短，圆柱段较长，溢流管较长。

由于结构差异，水力旋流器的工作原理与重介质旋流器明显不同。

粗重的煤炭颗粒积聚在具有较大锥角的圆锥段，形成稳定的自生介质床层，从而有效阻止了人料颗粒迅速通过分选区，提供足够的分选时间来完成干扰沉降，并且较长的圆柱段也保证了人料在分选区具有较长的停留时间，实现高效分选。

水介旋流器单台处理量大，结构简单，设备投资少，建设周期短，工艺灵活，系统操作维护容易，但分选精度差，分选下限高，溢流不经过脱泥达不到精煤灰分要求。

螺旋分选机是一种依靠液流特性，在重力和离心力的作用下实现不同密度矿物分离的分选设备。

螺旋分选机可以实现1～0．15 mm级物料的有效分选，但螺旋分选机的设备参数不易确定和调节，处理能力低，难以大型化，而且最低分选密度通常在1.6 kg／cm 以上，不能产出低灰精煤，仅适宜分选易选的动力煤。

分级浮选根据粗、细煤泥表现出的不同可浮性和过滤特性，采用了不同的加药制度及浮选和脱水设备，充分发挥了各自在不同粒度范围内的分选与脱水优势，实现了粗、细煤泥高精度分选和高效脱水。

对于难浮煤，分级浮选将会是一个发展趋势。

浮选柱串联工艺可有效改善粗颗粒煤泥的分选效果，提高粗颗粒煤泥的回收率；在保持浮选柱对细颗粒煤泥优异分选效果的同时，通过串联系统可实现人浮煤泥的全粒级良好分选，避免“跑粗”，减少精煤损失。

5、深度脱硫降灰技术逐步深入静电分选技术：依靠不同物料间的电性差异，借助于高压电场作用实现分选的一种选煤方法。

聚团浮选技术：利用煤和矿物质表面性质的差异，用油作粘结剂进行选择性粘附、团聚，使煤和黄铁矿分离。

经过多年的研究，已成功开发出一套高效、低能耗、工艺简单、成本低的脱除煤中细粒嵌布黄铁矿硫的新工艺——高剪切疏水聚团浮选脱硫新工艺。

生物脱硫技术：它是利用微生物能够选择性氧化有机或无机硫的特点，去处煤炭中的硫元素，或者利用微生物的选择性吸附作用来改善煤和黄铁矿表面的疏水性，以达到脱硫的目的，是目前洁净煤技术的热门研究课题之一。

它的优点是既能专一的脱除结构复杂、嵌布粒度很细的无机硫，同时又能脱除部分有机硫，而且反应条件温和，设备简单，成本低。

化学脱硫技术：化学浮选脱硫技术利用煤与黄铁矿的化学性质不同，用特定的方法或加入一定的药剂，使之发生化学反应而脱除煤中硫。

目前，化学脱硫技术包括：碱法脱硫、气体脱硫、热解与氢化脱硫、超临界气体抽提脱硫和氧化法脱硫等。

6、浮选技术与装备的自主创新浮选是分选＜0.5mm细粒煤泥的有效分选技术（最佳浮选粒度0.075～0.25mm），我国自主开发的浮选设备多种多样，主要有机械搅拌式浮选机、喷射吸气式浮选机、微泡浮选机和旋流静态微泡浮选柱等。

目前使用最多的是XJM—KS系列机械搅拌式浮选机，约占各类浮选机的70%以上，其次是喷射式浮选机和浮选柱(占15%)。