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1 中國選煤業(yè)技術(shù)進(jìn)步回顧
中國煤炭洗選和深加工技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)和國際同步，選煤廠應(yīng)用的工藝技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。能源-[飛諾網(wǎng)FENO.CN]
1956年以前，中國選煤廠大多是英國、日本、前蘇聯(lián)、波蘭設(shè)計或合作設(shè)計建設(shè)的，如林西、滴道、雙鴨山、馬頭、株洲、太原等選煤廠。1956年中國成立了選煤專業(yè)設(shè)計院——選煤設(shè)計研究院(現(xiàn)與北京煤炭設(shè)計院合并、更名為北京華宇工程有限公司)，部分煤礦設(shè)計院也設(shè)立了選煤專業(yè)。同時還陸續(xù)成立了專門的選煤科研單位。
(1)1959年12月26日，建成投產(chǎn)了我國第1座自己設(shè)計、自己施工的大型選煤廠——邯鄲選煤廠，結(jié)束了我國不能自己設(shè)計選煤廠的歷史。該廠設(shè)計能力為1.5Mt／a，采用跳汰、浮選工藝。
(2)1970年10月投產(chǎn)的田莊選煤廠是我國第1座大型重介質(zhì)選煤廠，設(shè)計能力3.5Mt／a。選煤工藝采用分級入選，分級粒度13mm，+13mm塊煤采用2.6m重介斜輪分選，13～0.5mm末煤采用∅500mm重介旋流器分選，－0.5mm煤泥采用4m3浮選機(jī)分選。該選煤廠機(jī)械電氣設(shè)備全部國產(chǎn)，研制采用了36種新設(shè)備，如30m2共振篩、∅30m濃縮機(jī)、WLC一800離心機(jī)等，其中大部分經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明是成功的，對改變我國選煤技術(shù)的落后面貌起了積極的推動作用。
(3)1987年投產(chǎn)的西曲選煤廠，是引進(jìn)美國、日本等國設(shè)備的現(xiàn)代化大型選煤廠，設(shè)計能力3.5Mt／a。該廠采用跳汰粗選，重介旋流精選、煤泥浮選工藝，并采用了當(dāng)時國內(nèi)最大的選煤設(shè)備，如永田27m2側(cè)鼓式跳汰機(jī)、神戶27m2篩分機(jī)、維姆科14m3浮選機(jī)、伯德1418沉降過濾式離心機(jī)、艾姆科200m2過濾機(jī)、丹佛2424螺旋干燥機(jī)、750m2壓濾機(jī)等設(shè)備。與其它引進(jìn)成套選煤技術(shù)裝備的選煤廠不同，西曲選煤廠采用了“點(diǎn)菜”的方式進(jìn)行國際采購，從不同的國家引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，由我國自己設(shè)計建成。西曲選煤廠和興隆莊、范各莊、錢家營等選煤廠的建設(shè)，使當(dāng)時中國選煤廠無論從工藝還是設(shè)備水平都向前邁進(jìn)了一大步，大大縮短了我國與國際選煤技術(shù)及其裝備之間的差距。這種自行設(shè)計、國際采購的建廠方式，標(biāo)志著我國選煤設(shè)計及其應(yīng)用技術(shù)已跨入國際先進(jìn)行列。
(4)1991年8月，我國第1座以三產(chǎn)品重介旋流器為主導(dǎo)工藝的大型選煤廠——鐵東選煤廠建成投產(chǎn)。采用分級入選技術(shù)，+13mm塊煤跳汰選、13～0.5mm重介選、-0.5mm浮選，設(shè)計能力1.2Mt／a，設(shè)備全部國產(chǎn)。鐵東選煤廠技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計合理、自動化水平高、經(jīng)濟(jì)效益好，被評為國家優(yōu)秀工程設(shè)計金質(zhì)獎。該廠的示范效應(yīng)，大大推動了我國三產(chǎn)品重介旋流器和重介選煤技術(shù)的發(fā)展。目前，我國三產(chǎn)品重介旋流器分選技術(shù)及其設(shè)備已日趨成熟，已形成系列化產(chǎn)品，并得到普及應(yīng)用，其技術(shù)居世界先進(jìn)水平。
(5)2000年8月，第1座國產(chǎn)高效裝配式選煤廠——伯方選煤廠投產(chǎn)。這是實(shí)施設(shè)計總承包建設(shè)、全部設(shè)備國產(chǎn)化的高效裝配式選煤廠，整個工程建設(shè)周期10個月，該廠設(shè)計能力0.60Mt／a，分選粒度25～0mm，選煤工藝采用有壓三產(chǎn)品重介旋流器、煤泥浮選、尾煤壓濾聯(lián)合流程。
在伯方選煤廠建成之后，又陸續(xù)投產(chǎn)了神華準(zhǔn)格爾、邢臺東龐、晉城寺河等一批采購國際先進(jìn)工藝設(shè)備、適合中國國情的高效裝配式選煤廠，受到廣泛好評。
(6)我國新落成的第l座特大型現(xiàn)代化選煤廠——安家?guī)X選煤廠是國際上屈指可數(shù)的特大型選煤廠之一。其設(shè)計能力15.00Mt／a，2000年投產(chǎn)，現(xiàn)已擴(kuò)建為21.OOMt／a。該廠采用分級重介選煤工藝，+13mm塊煤采用重介刮板分選機(jī)、13～0.15mm末煤采用重介旋流器分選。機(jī)電設(shè)備國際招標(biāo)采購，國內(nèi)外設(shè)備都性能可靠、指標(biāo)先進(jìn)。該廠設(shè)計中有多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，工藝系統(tǒng)、土建結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝、自動控制等各方面都采用了新技術(shù)、新工藝、新材料。生產(chǎn)實(shí)踐證明，該廠各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過設(shè)計水平，全員效率高達(dá)每日260t。
2 選煤方法，常用工藝現(xiàn)狀
2.1 常用選煤方法
我國地域廣闊，煤炭資源豐富，煤種齊全，煤質(zhì)變化較大，從世界范圍看，可選性屬難選煤和極難選煤。所以，各種選煤方法在我國均有應(yīng)用，主要方法為跳汰、重介、浮選以及干法選煤。
(1)跳汰。跳汰方法選煤對不同煤質(zhì)的煤具有廣泛的適應(yīng)性，具有系統(tǒng)簡單可靠，生產(chǎn)成本低，分選效果好等優(yōu)點(diǎn)，長期以來一直被作為主要的選煤方法，目前在我國各種選煤方法中約占60%的比例。隨著煤礦現(xiàn)代化和文明生產(chǎn)的開展，近幾年動篩跳汰逐步被推廣應(yīng)用，用來代替人工排矸。
(2)重介。重介方法選煤經(jīng)過幾十年的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究已日趨成熟，特別是重介旋流器分選技術(shù)取得重大進(jìn)展。這主要?dú)w功于耐磨材料的應(yīng)用，它延長了設(shè)備和管道的使用壽命，以及密度自動控制水平的提高，它使生產(chǎn)操作更加簡單，同時，也降低了介質(zhì)消耗。由于重介選煤的投資及生產(chǎn)成本已與跳汰接近，而隨著社會對精煤產(chǎn)品的要求提高，使近幾年重介方法得到突飛猛進(jìn)的應(yīng)用，大有取代跳汰方法成為第一的趨勢。
(3)浮選。浮選技術(shù)在我國發(fā)展很快，但在應(yīng)用中，只有煉焦煤選煤廠和用于高爐噴吹的無煙煤選煤廠選用浮選工藝。
(4)干選。干選(包括流化床選煤和風(fēng)力選煤)在西部和東北部寒冷、缺水地區(qū)以及易泥化煤種得到應(yīng)用。
(5)其它。搖床分選、螺旋分選、自生介質(zhì)螺旋滾筒分選、水力旋流分選在我國小型易選煤礦也有應(yīng)用。磁選、電選、X射線選、微波選、化學(xué)選、生物選尚在研究試驗(yàn)階段。
2.2 常用選煤工藝
由于煤質(zhì)、煤種、廠型、市場、環(huán)境及歷史的原因，我國現(xiàn)行的選煤廠主要有以下幾種工藝：大于0.5mm級的煤，一般用跳汰、重介選或跳汰與重介組合分選；小于0.5mm級的煤，一般用浮選或煤泥重介選；特大塊煤一般采用手選或動篩選，或者重介選。
3 中國應(yīng)用的選煤設(shè)備現(xiàn)狀
3.1 分選設(shè)備
發(fā)展較快的設(shè)備主要有：重介質(zhì)旋流器、干法分選機(jī)、動篩跳汰機(jī)、微泡浮選柱(機(jī))、重介刮板分選機(jī)(淺槽)等。
發(fā)展較慢的設(shè)備主要有：跳汰機(jī)、浮選機(jī)、重介斜(立)輪分選機(jī)、螺旋分選機(jī)等。
沒有發(fā)展的設(shè)備主要有：螺旋滾筒分選機(jī)、水介質(zhì)旋流器、搖床等。
3.1.1 重介質(zhì)旋流器
重介質(zhì)旋流器的發(fā)展主要表現(xiàn)在4個方面：①大直徑，入選不分級原煤；②無壓給料，減少次生煤泥量；③三產(chǎn)品，簡化分選工藝；④壽命長，降低維護(hù)費(fèi)用。
中國制造的二產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器最大直徑為1300mm，處理能力為550t／h左右，分有壓給料和無壓給料2種。目前國內(nèi)應(yīng)用最多的二產(chǎn)品重介旋流器直徑在660-1000mm之間。進(jìn)口產(chǎn)品最大直徑已達(dá)到1500mm(應(yīng)用在大同馬脊梁選煤廠，為澳大利亞產(chǎn)品)，處理能力為800t／h左右。
三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器在前蘇聯(lián)研制成功，但在中國得到發(fā)展。中國三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的研制和應(yīng)用居世界前列，特別是大直徑無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器在全世界獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。有壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器最大直徑為1400／1000mm(大同四臺選煤廠)，設(shè)計處理能力550t／h。無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器最大直徑為1400／1000mm(盤江老屋基選煤廠)，設(shè)計處理能力500t／h。大直徑三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器簡化了重介質(zhì)分選工藝系統(tǒng)，促進(jìn)了重介質(zhì)選煤工藝在中國的應(yīng)用。
3.1.2 動篩跳汰機(jī)
動篩跳汰機(jī)應(yīng)用于大塊煤的排矸，在300～50mm原煤排矸下已顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢：排矸量大，用水量小，系統(tǒng)簡單，故障少。在兗州地區(qū)，動篩跳汰機(jī)幾乎成為各礦大塊煤排矸的必配設(shè)備。目前不少礦區(qū)(如淮南等)都在考慮采用動篩跳汰機(jī)代替手選，其發(fā)展勢頭迅猛。
由德國KHD公司生產(chǎn)的動篩跳汰機(jī)，采用液壓傳動方式，最大面積為4m2，處理能力為300t／h。兗州興隆莊選煤廠采用2臺ROMJIG20500808型動篩跳汰機(jī)處理300～50mm塊煤，I值0.097，處理能力70t／(m2.h)，矸石灰分大于80%。
國產(chǎn)動篩跳汰機(jī)有液壓傳動式和機(jī)械傳動式2種類型，最大面積為3.6mz，處理能力為200t／h。液壓傳動式使用效果較好，但故障率高，液壓系統(tǒng)尚需進(jìn)口。機(jī)械傳動式機(jī)構(gòu)簡單、可靠，適合目前我國的操作水平和管理水平，比較受歡迎，但存在噪音較大、不便在線調(diào)節(jié)等缺點(diǎn)。國產(chǎn)動篩跳汰機(jī)在價格上比進(jìn)口設(shè)備有較大優(yōu)勢。
3.1.3 干選機(jī)
干選機(jī)用于易選或中等可選性煤炭的分選、動力煤排矸、劣質(zhì)煤提質(zhì)、煤矸石分選、高寒缺水地區(qū)煤炭的分選、遇水易泥化煤的分選等。從早期的風(fēng)力搖床、風(fēng)力跳汰，到近年的空氣重介選、復(fù)合干選的應(yīng)用，逐步走向成熟。國內(nèi)目前使用的主要有復(fù)合式干選機(jī)和空氣重介干選機(jī)2類設(shè)備。
空氣重介干法選煤技術(shù)是應(yīng)用氣固流化床的似流體性質(zhì)，在流化床中形成具有一定密度的均勻穩(wěn)定氣固懸浮體，使人料中小于床層密度的輕產(chǎn)物上浮，大于床層密度的重產(chǎn)物下沉。其處理煤炭粒度下限為6mm，要求入選煤的外在水分<4%。雖然空氣重介流化床在干法選煤工藝中處于領(lǐng)先地位，但實(shí)際應(yīng)用還受多種因素制約。
在我國使用較多的是FGX系列復(fù)合式干選機(jī)和FX系列風(fēng)力干法選煤機(jī)。這2種設(shè)備綜合了搖床和風(fēng)力分選的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用性強(qiáng)，投資較低，噸煤投資3～6元；煤炭加工費(fèi)用較低，噸煤加工費(fèi)2～3元；入料粒度6—75mm，入料外在水分<7%。經(jīng)過分選后，精煤灰分比原煤灰分降低約5—10個百分點(diǎn)。雖然<6mm粒級在分選機(jī)中基本沒有得到分選，但有資料表明，人料中有適當(dāng)?shù)姆勖毫磕芨纳拼至＜壍姆诌x效果，當(dāng)<6mm粒級含量在20%左右時，>6mm粒級降灰幅度較大。正是由于這一特征，80～0mm級原煤可不分級入選，進(jìn)而簡化了工藝流程。
3.1.4 微泡浮選機(jī)(柱)
浮選機(jī)一直是用于<0.5mm級粉煤分選的主要設(shè)備，大型浮選機(jī)的快速發(fā)展是在上世紀(jì)70年代。我國目前大量使用的是機(jī)械攪拌式浮選機(jī)，但其單槽容積已趨向大型化，最大的單槽容積16m3。
微泡浮選技術(shù)是今后的發(fā)展趨勢。近年我國引進(jìn)了德國KHD公司生產(chǎn)的微泡浮選機(jī)，單槽礦漿處理能力高達(dá)400m3／h。平頂山田莊選煤廠和株洲選煤廠合作開發(fā)的∅3m、∅2m微泡浮選機(jī)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，已通過鑒定。其中，性價比高于同類進(jìn)口設(shè)備和其他類型的浮選機(jī)，應(yīng)用前景廣闊。
浮選柱用于細(xì)粒煤的分選，近年在我國有較大的發(fā)展。經(jīng)過不斷改進(jìn)的浮選柱在柱體高度上大大降低，對細(xì)粒煤的選擇性較好，如在浮選泡沫層加噴淋水，精煤灰分較浮選機(jī)的低1～1.5個百分點(diǎn)�，F(xiàn)國內(nèi)使用較多的是FXZ系列靜態(tài)浮選柱和FC—SMC系列旋流一靜態(tài)微泡浮選柱(床)。
3.1.5 重介質(zhì)分選機(jī)
上世紀(jì)八九十年代，在我國使用的用于塊煤分選的重介質(zhì)分選機(jī)多為斜輪、立輪分選機(jī)。上世紀(jì)90年代末，平朔安太堡選煤廠首次從美國引進(jìn)了重介質(zhì)刮板分選機(jī)(俗稱淺槽)，用于分選150～13mm級塊煤。由于該設(shè)備具有易操作、易維護(hù)、低投資和高效率等特點(diǎn)，在我國很快得到認(rèn)可，隨著元器件及整機(jī)的國產(chǎn)化，逐步得到推廣應(yīng)用，有替代重介斜輪、立輪分選機(jī)的趨勢。目前我國新建選煤廠塊煤分選工藝多采用重介淺槽和動篩跳汰機(jī)。重介淺槽分選機(jī)和動篩跳汰機(jī)相比，在價格和分選精度上有優(yōu)勢。與塊煤跳汰機(jī)相比，也具有分選精度高，塊煤破碎率低，矸石帶煤量少的優(yōu)勢。
國內(nèi)目前使用較多的是美國彼德斯公司生產(chǎn)的重介分選槽，其設(shè)備排矸量在250—300t／h，分選槽槽寬2～7m。國產(chǎn)重介淺槽分選機(jī)目前應(yīng)用數(shù)量較少，但各種技術(shù)參數(shù)與國外設(shè)備差別不大。
3.1.6 跳汰機(jī)
跳汰機(jī)是我國選煤廠一直使用的選煤設(shè)備。從水泥機(jī)殼跳汰機(jī)，到目前裝備有電磁風(fēng)閥、全自動排料系統(tǒng)、超聲波床層檢測、智能電控系統(tǒng)的篩下空氣室跳汰機(jī)，跳汰機(jī)的應(yīng)用已走過了發(fā)展-完善-成熟的階段。近年來，隨著重介質(zhì)選煤工藝的大力推廣，跳汰選煤工藝所占比例在下降，跳汰機(jī)的發(fā)展創(chuàng)新也相對緩慢。現(xiàn)階段所追求的目標(biāo)是設(shè)備大型化、智能化，提高單機(jī)處理能力、分選效率、控制裝置的靈敏準(zhǔn)確性、檢測裝置的精確性和整機(jī)可靠性。目前國內(nèi)使用較多的國產(chǎn)跳汰機(jī)有X系列、SKT系列篩下空氣室跳汰機(jī)，少數(shù)為CT、LTG系列篩側(cè)空氣室跳汰機(jī)和BM系列跳汰機(jī)。X系列跳汰機(jī)的跳汰面積4—45mz，SKT系列跳汰面積6～24m2。國外引進(jìn)的有德國的巴達(dá)克跳汰機(jī)。巴達(dá)克跳汰機(jī)在性能及可靠性上略優(yōu)于國產(chǎn)設(shè)備，但價格較高，目前國內(nèi)使用不多。
3.2 輔助設(shè)備
發(fā)展較快的設(shè)備主要有：篩分機(jī)、煤泥脫水設(shè)備(如加壓過濾機(jī)、隔膜壓濾機(jī))等。發(fā)展較慢的設(shè)備主要有：末煤脫水離心機(jī)、破碎機(jī)等。沒有發(fā)展的設(shè)備主要有：渣漿泵等。
4 中國選煤技術(shù)的發(fā)展趨勢
雖然選煤技術(shù)的發(fā)展仍趨于多元化，但基本的趨勢是：選煤裝備大型化；重介技術(shù)占主要市場；裝配式成為選煤廠建設(shè)的新模式；選煤過程自動控制和全廠自動化水平不斷提高。
4.1 選煤設(shè)備大型化
中國選煤廠的生產(chǎn)規(guī)模正在向大型化的方向發(fā)展，除已建成了山西平朔安太堡選煤廠(15Mt／a)，安家?guī)X選煤廠(21Mt／a)等特大型選煤廠外，正在建設(shè)的選煤廠大多大于6.0Mt／a，其中一部分大于10Mt／a，北京華宇工程有限公司正在設(shè)計的內(nèi)蒙神華哈爾烏素選煤廠為25Mt／a。選煤廠規(guī)模的大型化依賴于選煤裝備的大型化。大型設(shè)備的采用給選煤廠帶來的優(yōu)勢是：系統(tǒng)簡單、投資降低、操作人員少。
4.2 重介技術(shù)占主要市場
隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對煤炭產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，而我國的煤炭性質(zhì)大部分比較難選。所以，選煤方法的趨勢大致是：重介選將占主導(dǎo)地位，跳汰選仍是易選煤的首選，浮選粒度上限將會降低至0.2mm左右，其他選煤方法將會在特定條件下合理應(yīng)用。
經(jīng)過幾十年的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究，重介選煤技術(shù)日趨成熟，特別是重介旋流分選技術(shù)取得了重大進(jìn)展。傳統(tǒng)的重介分選技術(shù)強(qiáng)調(diào)分級、脫泥入選，而新技術(shù)的應(yīng)用卻可以有條件地實(shí)現(xiàn)不分級、不脫泥入選，從而簡化工藝系統(tǒng)、方便生產(chǎn)管理、降低基建投資。耐磨材料的應(yīng)用，延長了設(shè)備和管道的使用壽命。自動化水平的提高使生產(chǎn)操作更加簡單，同時也降低了介質(zhì)消耗。重介選煤方法已不再像以前那樣難以駕馭，而是和跳汰選煤方法一樣為人們所熟悉。由于重介選煤的基建投資及生產(chǎn)成本已經(jīng)和跳汰選煤接近，而分選精度卻高于跳汰，因此重介選煤方法將會占主導(dǎo)地位。
雖然浮選是細(xì)粒煤泥最有效的分選方法，但是生產(chǎn)成本較高。因此，減少浮選人料量勢在必行。降低人浮上限是有效途徑。目前，重力分選的有效下限可到0.2mm左右，將來浮選的人料上限定在0.2mm比較合適。
4.3 裝配式成為選煤廠建設(shè)的新模式
我國正面臨一個新建和改造選煤廠的重要時期。今后新建設(shè)的將主要是動力煤選煤廠，以解決大量動力煤需要洗選和提高質(zhì)量的問題；而改中國選煤業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢造的主要是煉焦煤選煤廠，以解決不少老廠的設(shè)備陳舊和技術(shù)落后問題。隨著市場要求和人們觀念的變化，動力煤和煉焦煤選煤技術(shù)的界限越來越模糊，設(shè)計中再區(qū)分煉焦煤或動力煤已沒有實(shí)際意義。
裝配式選煤廠以“縮短建設(shè)工期、降低基本建設(shè)投資、降低運(yùn)營成本、提高生產(chǎn)效率、提高經(jīng)濟(jì)效益”為目的，從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，研究、創(chuàng)新和集成了一系列高效選煤技術(shù)，取得了良好的效果。經(jīng)過進(jìn)一步改進(jìn)和完善，裝配式選煤廠將是未來選煤廠的發(fā)展方向。
4.4 選煤過程自動控制和全廠自動化
為使產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定、最大限度地提高產(chǎn)品產(chǎn)率和高產(chǎn)高效工作，新建設(shè)的選煤廠大多設(shè)置各種參數(shù)的在線檢測，并通過計算機(jī)系統(tǒng)對選煤過程進(jìn)行自動控制。北京華宇工程有限公司最近設(shè)計投產(chǎn)的選煤廠每班操作人員一般為3～5人。
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，選煤廠自動化今后的發(fā)展趨勢將是以網(wǎng)絡(luò)為支撐、信息管理為核心、以信息技術(shù)為手段，生產(chǎn)與管理一體化的“集成應(yīng)用系統(tǒng)”。
