淺談選煤在潔凈煤技術(shù)中的應(yīng)用和發(fā)展

徐光　屈長剛　劉鐵生

摘 要：為適應(yīng)社會發(fā)展、環(huán)境保護的需要，潔凈煤技術(shù)應(yīng)運而生，而選煤則是潔凈煤技術(shù)的主要技術(shù)。文章介紹了選煤在潔凈煤中的應(yīng)用，指出我國選煤技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：煤炭 選煤 潔凈煤

煤炭是我國重要的能源之一，占一次能源的75%。我國煤炭資源豐富，資源總量5157億噸，位居世界第一，可采儲量2040億噸，位居世界第二，然而在煤礦開采、運輸和應(yīng)用的整個環(huán)節(jié)中， 造成環(huán)境的嚴重污染。在我國，原煤含矸量一般為20～30%，有的還更高。這時，潔凈煤技術(shù)應(yīng)運而生。

所謂潔凈技術(shù)是指煤炭從開采、洗選加工、廢棄物的綜合應(yīng)用過程中， 為了保護環(huán)境和提高資源利用效率的高新技術(shù)的總稱，而選煤則是潔凈煤技術(shù)的主要技術(shù)、研究重點。選煤的主要任務(wù)就是除去原煤中的雜質(zhì)，降低煤炭的灰分和硫分提高原煤質(zhì)量，適應(yīng)用戶要求。選煤技術(shù)是煤燃燒前的處理。我國選煤技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，選煤在潔凈煤中的應(yīng)用大致可以分為四個方向。

一、物理選煤

物理選煤主要包括跳汰、濕法重介和浮選。采用先進的洗選技術(shù)，可以將原煤中的灰分降低至原來的50～70%，脫除黃鐵礦硫40～50%，并可回收黃鐵礦，還可以節(jié)省大力運輸費用和提高企業(yè)經(jīng)濟效益等。

1.跳汰選煤

跳汰選煤是利用物料密度的差異在脈動的水流中分選的過程。跳汰工藝經(jīng)歷百年的歷史已經(jīng)成熟。自鮑姆跳汰機問世一百多年以來， 跳汰機已成為選礦工業(yè)中重要的分選設(shè)備之一。跳汰分選的優(yōu)點在于： 工藝流程簡單、設(shè)備操作維修方便、處理能力大、洗選成本低， 但分選精度低。在煤炭加工過程中， 跳汰選煤占很大比例， 全世界每年入洗的原煤中， 有50 % 左右是采用跳汰分選， 尤其是在我國70%的精煤是通過跳汰分選后取得的。有效分選精度0.5～100mm。跳汰選煤既可不分級入洗， 也可分級入洗。

2.濕法重介選煤

濕法重介質(zhì)選煤是用密度大于水，并介于煤和矸石之間的重液或重懸浮液作介質(zhì)實現(xiàn)分選的一種重力選煤方法。常采用磁電粉選煤。濕法重介工藝可以分選難選、極難選煤，分選精度高。

濕法重介質(zhì)選煤用于高硫煤脫硫是最有效的。要盡可能脫除煤中的黃鐵礦硫，首先要把煤破碎到一定粒度，達到單體解離度。破碎粒度視黃鐵礦在煤中的分布狀態(tài)而定。一般要破碎到-13mm或-6mm，必要時可能更細。然后按低密度分選，選出含硫較低的精煤。因為對于許多以無機硫為主的煤，含硫量隨密度升高。一般情況下密度大于1400或1500kg/m3以上時，硫分隨密度上升很快，所以分選密度必須小于1400或1500kg/m3，此時，煤的可選性都很難選。對這種粉煤含量大又極難選的煤，高分選精度的重介質(zhì)旋流器可以發(fā)揮獨特的作用。近年來，重介旋流器的應(yīng)用越來越受到各個新興選煤廠的青睞。例如，重慶中梁山礦務(wù)局選煤廠和天府礦務(wù)局磨心坡選煤廠。這兩個廠都是采用φ400mm中心給料圓筒形重介質(zhì)旋流器脫硫，分選粒度下限可達到0.15～0.10mm，不僅可以使浮選入料的含硫量基本達標，灰分也比原生煤泥降低5%，并使入浮煤泥量比原跳汰流程減少約1/3。

3.浮選

浮選是根據(jù)礦物顆粒表面物理化學(xué)性質(zhì)的不同，從礦石中分離有用礦物的技術(shù)方法。由于實際上常用的是泡沫浮選分選細粒的物料，所以通常所說的浮選主要是指泡沫浮選。浮選的發(fā)展歷史短，但發(fā)展較快，應(yīng)用前景較好。浮選的應(yīng)用廣泛，但浮選較跳汰、濕法重介工藝成本高，仍然是處理0.5mm煤泥的重要方法。但是，由于捕收藥劑、抑制劑的使用對環(huán)境有影響，未完全達到潔凈煤技術(shù)的要求。

二、化學(xué)選煤

化學(xué)選煤是通過化學(xué)的方法來除去煤中的硫 ，物理洗煤只能除去30～60 % 的無機硫，而不能除去有機硫 。堿融法是目前一種重要的化學(xué)選煤方法。其原理和過程是煤在350～400 ℃與熾熱的金屬堿化物混合， 金屬堿化物與煤中含硫官能團反應(yīng)， 使其轉(zhuǎn)變成可溶的鹽類進人熔融堿中， 再經(jīng)水洗和酸洗后， 可以得到低硫、低灰的潔凈煤。 化學(xué)方法不僅可以脫除無機硫，還可以脫除有機硫，但化學(xué)選煤方法成本高，處在研究當(dāng)中，尚未實現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)。

三、微生物選煤

微生物選煤是用某些自養(yǎng)性和異養(yǎng)性微生物，直接或間接地利用其代謝產(chǎn)物從煤中脫除有機硫和無機硫達到脫硫的目的。微生物選煤是近幾年來新興的一種選煤技術(shù)，微生物選煤工藝條件溫和。

微生物選煤是用于研究煤中黃鐵礦有機硫的脫除。脫除黃鐵礦硫的方法生物堆積浸濾法、生物表面氧化處理法、生物選擇性絮凝法等。以微生物堆積浸濾法為例闡述微生物脫除黃鐵礦硫。

微生物堆積浸濾法過程是一個生物氧化過程，起到催化劑的作用。生物浸出通過兩個途徑進行，即直接作用和間接作用。主要是利用嗜硫菌對黃鐵礦晶格的直接氧化作用或通過細菌代謝產(chǎn)物對黃鐵礦晶格的間接氧化作用，使不溶性黃鐵礦轉(zhuǎn)化成可溶性硫酸進入溶液，達到脫硫的目的。對于煤中有機硫的脫除要比無機硫困難得多，當(dāng)前生物脫硫的研究偏重于煤中無機硫的脫除。

這種方法的優(yōu)點是，煤礦不需要開采選煤，有能耗小、成本低、，可節(jié)約大量人力和物力，減少環(huán)境污染。缺點是浸出的流動性差、尾礦與菌液接觸面積小，選煤處理周期長，微生物的培養(yǎng)較為困難。生物脫硫是應(yīng)用于煤炭工業(yè)的一項生物工程技術(shù)。

四、聯(lián)合選煤工藝

除了以上提及的各種方法外，還有一些選煤技術(shù)是把兩種方法結(jié)合起來。例如，重介微生物脫硫工藝是把微生物處理與濕法重介選煤兩者相結(jié)合，還有把濕法重介選煤和化學(xué)法結(jié)合起來的處理方法。在了解各種選煤技術(shù)方法的特點基礎(chǔ)之上，針對不同煤質(zhì)的煤，選擇合適的選煤脫硫降灰方法，使煤炭成為潔凈、高效能源，實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]唐慶杰，王玉華，吳文榮，等.潔凈煤技術(shù)中國發(fā)展的必然選擇[J].中國礦業(yè)，2004，16（11）：2.

[2]姬麗，付汝三，何仁青，等.選煤脫硫技術(shù)[J].應(yīng)用技術(shù)，2010，24：3.

[3]祝平.潔凈煤技術(shù)[J].山西能源與節(jié)能.2010，3：12.