物理洗选煤工艺技术

物理洗选煤工艺主要有跳汰法、重介质法、浮选法。目前洗选煤工艺技术应用中所占比例见图1所示。

跳汰法、重介质法、浮选法的工艺比较见图2所示。

创新性工艺技术

创新性工艺技术包括多种工艺相结合的技术和干法煤矸石分选技术。前者根据实际情况采用不同工艺相互结合的工艺方法，充分发挥每种工艺的优势以提高洗煤效率; 后者是针对高寒和缺水地区的一种新型洗煤技术，优势在于不消耗稀缺的水资源、投资规模小、建设成本低，省去脱水干燥过程和废煤泥水的回收过程，适用于洗煤厂原料预处理，降低设备损耗和水耗并能提高生产效率，减少环境污染和水资源的保护。

选煤业最初是伴随着煤炭生产与利用技术的进步及炼铁技术的发展，需要用优质炼焦煤炼制焦炭而兴起的。德国人格奥尔格·阿格里科拉(Georg Agricola)在他1556年出版的著作中，记载了机械驱动的动筛跳汰机的雏形。1820年面世的哈尔茨跳汰机将动筛改为定筛，用活塞造成脉动水流，在欧洲煤矿得到应用。1891年，德国工程师鲍姆(FritzBaum) 发明空气脉动跳汰机。20世纪50年代，日本高桑教授首创筛下气室跳汰机，随后德国以此为原型推出巴达克(BATAC)跳汰机，使跳汰技术日臻完善和机体大型化。为满足环保要求，洗选动力用煤，80年代，德国用现代液压技术和电子技术对动筛跳汰机加以改造，成为经济有效的块煤排矸设备。

重介质选煤法始于1858年。德国人亨利 ·贝斯麦提出用氯化物配制成重液进行选煤，但因费用过高而未推广。1921年，美国人强斯 (Chance) 发明的水砂悬浮液选煤装置问世，使重介质选煤法走上了工业化道路。20世纪50年代。随着磁铁矿粉悬浮液的应用和重介质旋流器的出现，重介质选煤技术趋于完善，因其优异的工艺效果获得迅速发展。

随着采煤机械化的普遍推广，原煤中粉煤量增多，细粒煤的分选和煤泥水的处理受到普遍关注，使得浮选法在许多选煤厂中得到应用。此外，筛分、破碎、固液分离等分选技术也不断发展。由于环保要求日趋严格，现代选煤厂普遍实现洗水闭路循环。20世纪80年代以来，电子计算机技术在选煤设备和工艺过程控制方面的应用，将选煤厂推向自动化和高效化的新高度。目前，全世界约有50%的各种牌号的原煤经过洗选，德、法、英、日等国的原煤几乎全部入选。

选煤是煤炭工业的重要组成部分，它在国民经济中有以下重要作用：

(1) 保证煤炭质量。现代煤炭工业的特征之一是采掘高度机械化，在这种条件下，煤层夹石和顶底板岩石经常混入煤中，因而要靠选煤来改善和保证产品质量。对于赋存条件较差的低质煤层，更要通过分选使之得到利用，以扩大资源回收。对水力化采煤矿井选煤是不可缺少的生产环节，因为水采原煤的脱水、煤泥处理及生产用水的净化复用，都要靠选煤作业来完成。

(2) 适应用户的不同需求，经济有效地利用煤炭资源。不同的煤炭用户对煤炭质量规格有特定要求，通过选煤生产多种煤炭产品，才能保证煤炭的合理使用，提高能源利用效率，减少资源浪费。例如，炼焦的精煤灰分每增减1%，焦炭灰分随之升降1. 33%，它能影响高炉的产铁能力下降或提高3%～4%。煤中含硫量的影响8倍于灰分，而且严重危及钢铁质量，因此冶金工业必须使用洗选后的低灰、低硫优质炼焦精煤。选煤还有助于开拓新的用煤领域，生产超低灰分煤炭，满足各种特殊用途(如制造水煤浆)的需要，代替日间枯竭的石油资源。

(3) 避免无效运输，减少运力浪费。煤炭是大宗货物，在铁路货运量中占40%。由于中国的产煤矿区多远离耗煤多的工业发达地区，因而运量大，里程长。通过选煤就地排弃矸石和其他杂质后可大幅度减轻运输的负担，显著地增加经济效益。

(4) 提供优质燃料，减轻环境污染。中国的一次能源约四分之三取自煤炭。燃用煤炭产生的大量SOx、CO_x、NO_x和烟尘等是城市大气环境的主要污染源。使用加工后的优质煤炭，减少有害气体和烟尘排放量，是减轻燃煤污染的重要途径。对于高硫原煤，更需要通过选煤排除硫化矿物，减轻燃煤的二氧化硫污染，避免引起酸雨。

(5) 增强煤炭市场竞争能力，提高企业经济效益。煤矿拥有选煤加工能力，优化产品结构，才能对市场需求变化作出快速反应，增强在国内外煤炭市场中的竞争能力，利于煤矿的生存和发展。

目前我国洗选煤工艺技术水平相比世界水平还存在一些差距，主要表现在:

①原煤入选率低;

②部分煤产品质量低且运费成本加大;

③我国洗选煤厂数量多、规模小且生产线杂，省市镇乡所属企业的规模与技术逐级下降;

④洗选煤设备的稳定性较差，相应的煤产品质量差;

⑤煤泥水处理与细粒级煤的分选与脱水工艺与设备仍是现如今共同的难题。

中国的采煤业和冶金业历史悠久，早在1500年前已有用煤冶铁的历史记载，唐代开始出现煤炭炼焦技术。

中国的近代选煤工业始于1917年，首家选煤厂建在辽宁省本溪煤矿。稍后萍乡、抚顺、阜新、北票、鸡西、开滦、淄博和天府等矿区相继建立选煤厂。到1949年共有选煤厂十多处，设计能力1300万t/a。

中华人民共和国建立后的最初三年和1953～1957年第一个五年计划期间，除恢复遭受战争破坏的选煤厂外，开始引进苏联及波兰的技术和设备兴建双鸭山、株洲、太原、望峰岗、马头等6座大型选煤厂，国内设计和装备的首座邯郸选煤厂也在此期间兴建。

在发展钢铁工业的热潮中，1958～1965年间建成投产选煤厂122座，设计能力5348万t/a，1966～1980年，建成投产选煤厂42座，设计能力4038万t/a，均为国内设计并采用国产设备。1981～1990年选煤工业进入新的发展时期，在依靠自己力量建设新厂和改造老厂的同时，引进德、美、苏、日等国技术和设备，建成范各庄、兴隆庄、七星、晋阳、钱家营、镇城底和西曲等选煤厂。1987年投产的山西平朔安太堡露天矿选煤厂

设计能力1550万t/a，由中美合作兴建，是80年代世界一流水平的特大型选煤厂。到1990年末，中国国有重点煤矿拥有选煤厂190座，设计能力250Mt/a，其中处理炼焦煤的能力占 58.3%，加工动力煤的能力占41.7%，在动力煤选煤厂中有4座洗选褐煤。地方煤矿有选煤厂145座，设计能力25.46Mt/a。1992年国营重点煤矿生产的原煤有64.3%经过筛选，有28.7%经过洗选，两项合计达93.0%，粒级煤和洗选煤大幅度增长改变了过去多年来以营销毛煤和原煤为主的煤炭产品结构。

中国煤炭品种齐全，煤质相差悬殊，原煤可选性以难选和极难选煤居多，又有相当数量的高硫原煤需要脱硫，这就决定了选煤工艺的多样性。50年代是中国选煤技术起步时期，选煤方法单一，工艺不完善。当时以跳汰法洗选50～0mm不分级煤为主。辅以流槽法选煤，80年代推出的新型跳汰机朝着大型、高效、可靠和节能方向发展，特别是定筛式跳汰机结构由单一的侧鼓式发展为筛下气室式与侧鼓式并存，脉动源由立式风阀发展为卧式旋转风阀，到80年代开发出电控气动风阀。跳汰室面积由10m增至40m，单台能力达到400～500t/h，入料粒度上限由50mm增大到200mm，分选不完善度(I值)由0.25降至0.15上下，在处理易选和中等可选煤时获得满意效果，使得跳汰法至今保持其主导地位。重介质分选机多用于大于13(或25、50) mm块煤排矸，有槽宽4m的斜轮式、槽宽4.5m的立轮式以及浅槽式等多种产品; 重介质旋流器多用于分选13～0.5mm末煤，近年亦有将入料粒度上限增至50mm的趋势。80年代以来，先后又出现三产品重介质旋流器和无压给料重介质旋流器，使重介质选煤技术日臻完善。这一时期建设的选煤厂趋向于采用块煤与末煤全重介分选工艺，跳汰粗选与重介质旋流器精选或块煤跳汰与末煤重介质旋流器分选的联合工艺。70～80年代，出现的斜槽分选机和螺旋滚筒分选机，用于洗选块煤和处理低质煤。在煤与矸石可碎性相差明显的情况下，用滚筒碎选机作为预排矸设备。90年代处推出能力150t/h的液压驱动动筛跳汰机，为块煤排矸和洗选动力煤提供了新的手段。在原煤水分较低且缺水或高寒地区的煤矿，风力摇床分选机也有应用，早期用于分选50～25mm和25～13mm块煤，90年代用于较宽粒级 (50～6mm) 的分选。作为干法选煤发展方向的空气流化床重介质分选机已于1993年在七台河投入工业应用。自50年代后期，中国所有的炼焦煤选煤厂均采用浮选法精选煤泥。中国自行研制的喷射式浮选机在处理高挥发分炼焦煤的选煤厂受到欢迎，浮选机单机容量已发展到16m3。早期采用浓缩浮选工艺流程，70年代开始采用直接浮选和半直接浮选工艺。90年代初出现脱泥浮选与洗水二次澄清工艺，煤泥水处理作业更加完善。动力煤选煤厂的煤泥通常直接回收进入末煤产品，当灰分过高时，采用摇床、螺旋浮选机或水介质旋流器分选。对于高硫粉煤和煤泥，用摇床或离心摇床脱硫并降灰。

湿法选煤产品的脱水以使用离心机为主，TLL型刮刀卸料离心脱水机已形成能力50～200t/h的系列产品。高寒地区选煤厂用热力干燥对13～0mm粒级的精煤进行最终处理。滚筒式干燥机应用最广，管式和井筒式干燥机亦有应用，80年代引进了沸腾床层干燥机。浮选精煤脱水多用圆盘式真空过滤机，少数厂用折带式真空过滤机和沉降过滤离心机。圆盘式真空过滤机面积已达到200m; 新研制成的加压过滤机为选煤厂提供了产品水分低、处理能力大、电耗省的新型高效浮选精煤脱水设备。箱式压滤机面积已达到1050m2。耙式浓缩机已有直径达50m的系列产品。70年代研制成功深锥浓缩机较耙式浓缩机单位面积处理能力高4～5倍。高效浓缩机的出现使基建投资大大降低。筛网面积达27m2的各种类型振动筛、等厚筛、概率筛、琴弦筛和螺旋筛等均有系列产品。中国已可独立设计和建设大型现代化选煤厂，可提供单系统能力达750t/h的成套设备。

为消除排弃尾煤水引起的污染，80年代以来多数选煤厂通过完善工艺，配套相应的技术装备，应用絮凝剂和凝聚剂等一系列措施，实现了洗水闭路循环。

自80年代始，电子计算机和自动化技术的应用，推动了选煤厂的现代化，可编程序控制器已成功地用于设备的集中控制。工艺过程的监控也有很大发展，如跳汰机自动排料、重介质系统的密度自动控制和浮选系统的闭环控制、料位检测、在线检测灰分、水分等都已在生产中使用。山东兴隆庄选煤厂等一批选煤厂通过技术改造，初步实现自动化，产品质量得到改善，各项技术经济指标明显提高。

煤泥水处理技术

煤泥水的处理是泥水分离的过程，目前应用中的煤泥水处理方法见图3所示。

当然，煤泥水的性质与原煤性质有关，地质年代较长煤质较好，原煤所生产的煤泥水处理难度较小;反之难于处理。抛去其他因素，目前采用最多的为浮选与磁选法，经济效益好、处理效果显著且煤泥回收率高。如唐山矿洗选煤厂采用的是浮选、磁选和高分子絮凝剂法，处理效果良好，煤泥回收和循环水利用都接近100% 。

我国煤泥水处理工艺现状

目前，我国原煤入选量与入选率有很大程度的提高，煤泥水的处理与回收进步较大，煤泥水的闭路循环率也日益增长。图4为我国25年来煤泥水的闭路循环率和原煤入选率情况。

我国煤泥水处理存在的问题

多年来研究者力求在煤泥水处理工艺方面进行更新与完善，但受多方因素影响进展相当缓慢，目前我国煤泥水处理研究呈现多元化与差异性的特点，问题主要有:

①我国大多数煤泥水都是高浓度的煤泥水;

②煤泥的分选设备性能不佳;

③浓缩沉淀设备处理效果差，处理高浓度煤泥水的难度大;

④我国部分煤质较差、易泥化，煤泥水处理难度较大;

⑤高浓度煤泥水处理技术不够成熟，难以实现煤泥水的闭路循环。

以研发为主推进选煤技术突破

近年来开发出一些具有国际先进水平的技术,如三产品重介旋流器、复合干法选煤、加压过滤机、耐磨管道和泵类等,取得100多项选煤科技成果,提高了我国选煤科技水平。但今后仍要靠科研来促进选煤技术进步,特别是要研究难选煤的选煤方法以提高精煤质量和产率,提升精细粒煤泥的处理和脱水技术,解决洗水闭路循环和煤泥利用,推进选煤设备大型化和可靠性,提高选煤厂自动化程度,达到减人提效目的。

加强国际交流,提高选煤设备制造水平

改革开放以来,我国加强与各国选煤界的交流,引进一大批先进技术和装备,促进了我国选煤设备技术水平的提高。世界经济全球化是市场经济发展的趋势,积极参预经济全球化,客观认识和改进我国选煤设备制造面临的更加激烈的国际竞争,弥补因我国选煤设备制造起步晚(比先进国家晚40~50年)、规模小、新产品研发能力差,加之专业人才暇乏和管理。

煤矿深部开采地质保障技术研究与应用

机制落后等缺点,提高设备运转可靠性,逐步开发具有自主知识产权的新设备,提高国际竞争力,促进我国选煤技术的进步与发展。

科研、设计与生产队伍要联合攻关

煤炭科学研究总院及各分院担负着选煤研究任务,中国矿业大学、淮南工业学院等高校也参加部分国家选煤课题研究,平顶山选煤设计院是一个专门的选煤厂设计研究院.虽然我国已经拥有一个强大的煤炭科研、设计技术队伍,但因科研、设计与生产三者之间在解决实际问题中的关联性不强或不密切,今后要加强三支队伍的通力合作,各自技术优势充分互补,争取早日章出具有国际竞争力的且是拥有自主知识产权的的选煤技术。

重视资源综合利用,推行节能技术

开展煤系共伴生矿物分选、提纯和综合利用研究,并使之与选煤结合,将选煤厂建成多产品结构、无工业污染、高效益的企业,实现资源综合利用。推行成熟的干法及节水选煤技术,促进煤炭行业技术升级,改善煤炭产品结构,推动选煤工业发展和提高行业经济效益.同时,抓紧“国家选煤工程技术研究中心”的建设与机制创新,努力解决科技成果向生产力转化的薄弱环节问题,争取在2010年左右使中国煤炭洗选主要技术达到国际先进水平。

《选矿手册》共分八卷、三十七篇、按十四个分册陆续出版。全书出版字数约为450万字。考虑到选煤另有专著，本《手册》不包括煤的洗选，《选矿手册》的内容有：总论、选矿前准备、选矿方法与选矿过程检测、数模和工艺过程控制、选矿厂设计、选矿实践等。

《选矿手册》是一部供初、 中级以上选矿工作者及有关人员使用的工具书。编入了较成熟的选矿理论、方法、工艺、药剂、设备和生产实践，内容丰富，实用性强。编写时，参阅了国内外上万篇文献，收集了上千个厂、矿的生产实践资料，理论与实践兼备，以实践为主，选材以国内为主，同时辅以典型的国外资料，体现了近代选矿科学技术水平。是一部具有中国特色的《选矿手册》。

本分册是依据《选矿手册》编辑委员会拟定的编写大纲的要求编写的。内容包括有：设计前准备、设计程序、工艺流程及设备选择原则、总平面及设备配置、技术经济及其管理和环境保护等。

总目录

煤炭工业矿区总体设计规范

煤炭工业矿井设计规范

露天煤矿工程设计规范

煤炭工业选煤厂设计规范

煤炭工业矿区机电设备修理设施设计规范

煤炭工业小型煤矿设计规定

目录

第一章 总则

第二章 矿区开发

第三章 煤的洗选与加工

第四章 矿区地面总布置及防洪

第一节 矿区地面总布置

第二节 防洪

第五章 矿区辅助、附属企业和设施

第一节 一般规定

第二节 机电设备修理设施

第三节 机电设备租赁站

第四节 器材供应设施

第五节 矿区运输设施

第六节 矿山救护和消防设施

第七节 中心试验站

第八节 矿区附属企业和设施

第六章 矿区行政、文教 卫生设施及居住区规划

第七章 矿区地面运输

第八章 矿区供电

第九章 矿区信息网

第十章 矿区给水、排水和供热

第一节 给水、排水

第二节 供热

第十一章 综合利用、安全卫生和环境保护

第一节 综合利用

第二节 安全卫生

第三节 环境保护

第十二章 矿区技术经济

第一节 劳动定员及劳动生产率

第二节 基本建设投资和“三材’估算

第三节经济评价

附录 本规范用词说明

本规范编写说明