煤礦煤炭洗選加工方法分析

＊吳興明 趙小飛

（1.蘭州國信環(huán)境能源科技有限責(zé)任公司 甘肅 730000 2.高臺中能新能源開發(fā)有限公司 甘肅 734300）

1.煤炭洗選加工方法概述

煤炭洗選加工主要包括煤炭洗選、配煤、水煤漿和型煤等，是提升煤炭資源清潔性的有效手段[1]。煤炭資源作為工業(yè)領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵能源，是工業(yè)領(lǐng)域探尋清潔化發(fā)展之路的主要研究對象。對煤炭采取洗選加工，可以在煤礦開采環(huán)節(jié)，對煤炭進(jìn)行洗選處理，為煤炭的清潔使用做好準(zhǔn)備，同時為后續(xù)生產(chǎn)高質(zhì)量煤炭產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)，持續(xù)推進(jìn)煤炭清潔高效利用。

煤炭洗選加工主要指采用物理、化學(xué)或機(jī)械手段加工、清除煤炭在生成、開采、運輸過程中混入的雜質(zhì)，如灰分、礦石、木片、鐵器等，改變煤炭的形狀、顆粒度，提高煤炭質(zhì)量。煤炭洗選加工方法具有節(jié)省運費、減少環(huán)境污染的優(yōu)勢。最常用的煤炭洗選加工方法有篩分、洗選、成型、煤水混合或煤油混合。

2.煤礦煤炭洗選加工的影響因素

（1）煤炭質(zhì)量。影響煤炭質(zhì)量的因素為水分、灰分、揮發(fā)分、發(fā)熱量以及含硫分等性質(zhì)，上述性質(zhì)是檢驗煤炭質(zhì)量的檢測指標(biāo)。明確煤炭質(zhì)量是煤炭洗選加工前的關(guān)鍵工作，是加工人員選擇加工法的主要依據(jù)。首先，煤礦企業(yè)用破碎機(jī)將煤炭樣本破碎至顆粒度6mm以下，用干燥箱制作煤炭樣品。其次，用制樣機(jī)把經(jīng)過干燥的樣品制作成顆粒度為0.2mm的分析樣品，用電子秤對其進(jìn)行稱重。最后，用數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱、工業(yè)分析儀或馬弗爐、測硫儀、量熱儀分別測出樣品的含水量、灰分、揮發(fā)分、含硫量、發(fā)熱量[2]。在煤炭質(zhì)量檢測的基礎(chǔ)上，企業(yè)根據(jù)煤炭的實際質(zhì)量和性質(zhì)，選擇相應(yīng)的洗選加工方法。

（2）煤炭顆粒大小。不同顆粒大小的煤炭產(chǎn)品，在洗選加工環(huán)節(jié)，應(yīng)選用不同的加工方法。例如，顆粒度大于50mm的煤炭應(yīng)選擇人工手選、智能干選加工方法；中等顆粒度的煤炭選擇重介淺槽、跳汰機(jī)、重介旋流器進(jìn)行選煤；煤泥以浮選、螺旋分選機(jī)為洗選的主要設(shè)備。

（3）煤炭發(fā)熱量。煤炭在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，以燃燒為主要的使用方法。煤炭的發(fā)熱量是決定煤炭燃燒率的主要性質(zhì)。煤炭發(fā)熱量不僅是煤炭檢測的指標(biāo)之一，也是煤炭洗選加工方法的依據(jù)之一。

3.煤礦煤炭洗選加工技術(shù)與方法

煤礦煤炭洗加工是提高煤炭質(zhì)量、純凈度的主要方法，是我國清潔、高效用煤輝煌歷程的主要技術(shù)支持。了解、掌握不同煤炭洗選加工技術(shù)和方法，能輔助煤炭企業(yè)和從業(yè)者根據(jù)煤炭的質(zhì)量、顆粒度、發(fā)熱量等性質(zhì)選擇相應(yīng)的技術(shù)和方法，從而提高煤炭洗選加工技術(shù)的運用效率和水平。

（1）煤炭洗選加工技術(shù)?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用、高科技設(shè)備的研發(fā)和使用，均在推動工業(yè)領(lǐng)域機(jī)械化、高效化、自動化發(fā)展方面發(fā)揮著重要的作用。煤炭洗選需要輔助技術(shù)的支持，同時，在科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用的背景下，也出現(xiàn)了新的洗選技術(shù)，能高效、高質(zhì)完成煤炭洗選加工工作。

①煤炭洗選輔助技術(shù)。煤炭洗選過程較為復(fù)雜，不僅以洗選加工為主，還要做好前期準(zhǔn)備和后期回收處理工作，從而又好又快地完成煤炭洗選加工工作。

A.原煤準(zhǔn)備技術(shù)。在煤炭洗選加工之前，企業(yè)需要對原煤進(jìn)行質(zhì)檢，掌握原煤的質(zhì)量和性質(zhì)，依據(jù)檢測結(jié)果選擇相應(yīng)洗選加工技術(shù)和方法。除此之外，在正式開展煤炭洗選加工之前，還要做好原煤準(zhǔn)備工作。隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)備的應(yīng)用，現(xiàn)階段，原煤準(zhǔn)備、處理最常用的排矸技術(shù)為前動篩排矸技術(shù)，能有效提高排矸工作效率，解決人工排矸勞動強(qiáng)度大、因矸石含量大而導(dǎo)致的旋流器分選精度低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，提高篩矸、排矸工作效率。采用前動篩矸技術(shù)，大量矸石無需進(jìn)入原煤貯運系統(tǒng)，相應(yīng)地節(jié)省了貯藏成本和運輸成本。

B.選前脫泥技術(shù)。若原煤泥化嚴(yán)重，將給懸浮液系統(tǒng)的密度和黏度的穩(wěn)定性造成一定影響，設(shè)備的分選效果也將受到影響，從而影響洗選過程和效果。因此，在洗選前需采用脫泥技術(shù)，對原煤進(jìn)行脫泥處理，提高脫介篩的脫節(jié)效率，降低介耗，避免因原煤泥化問題而影響設(shè)備篩分、洗選效果。從成本的角度而言，脫泥技術(shù)的應(yīng)用還能降低煤泥浮選的運行成本，提升煤泥水系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

C.煤泥重介技術(shù)。煤泥重介技術(shù)是在技術(shù)進(jìn)步背景下，出現(xiàn)的一種新型輔助選煤技術(shù)。該技術(shù)可以處理0.5mm重介系統(tǒng)中的煤泥，減少煤泥給機(jī)械設(shè)備、系統(tǒng)造成的不良影響，減輕磁選機(jī)在回收磁性物質(zhì)過程中的壓力，提高磁選機(jī)的工作效率和精煤產(chǎn)率。煤泥重介系統(tǒng)的應(yīng)用和不斷發(fā)展，推動了重介分選工藝的發(fā)展。

D.脫水處理技術(shù)。脫水處理技術(shù)能將原煤中的水分進(jìn)行處理，減少原煤中的水分，提高原煤的檢測質(zhì)量。脫水處理技術(shù)主要運用助濾劑減少煤炭的水分，該工藝運用0.5mm的煤泥脫水技術(shù)，提高脫水設(shè)備的脫水效率。煤炭中的水分含量越大，煤炭洗選加工中存在的煤泥無效運輸問題越多，不僅降低洗選加工效率，還會導(dǎo)致部分無效成本支出。助濾劑脫水處理技術(shù)能有效減少煤炭內(nèi)的水分，解決影響煤炭洗選加工效果的關(guān)鍵問題。

E.尾煤回收技術(shù)?；厥占夹g(shù)的應(yīng)用，是煤炭洗選加工技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)的必要工作，能回收凈化煤泥水，提高精煤產(chǎn)率和尾礦質(zhì)量。加壓過濾機(jī)與浮選機(jī)相結(jié)合的回收工藝是尾煤回收的主要技術(shù)，可以借助小直徑旋流器與高頻篩相配合的尾煤回收工藝，解決受煤泥水濃度影響而導(dǎo)致的煤泥回收效率低下、煤泥水系統(tǒng)紊亂的問題。這一尾煤回收技術(shù)耗能低、設(shè)備維護(hù)方便、可操作性較強(qiáng)，在尾煤回收環(huán)節(jié)的應(yīng)用，不僅能取得較好的尾煤回收凈化效果，還能降低能源消耗率。

②煤炭洗選新技術(shù)分析。先進(jìn)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)備的研發(fā)、應(yīng)用和發(fā)展，為工業(yè)領(lǐng)域、制造領(lǐng)域等提供了新技術(shù)、新設(shè)備支持，相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)的工藝和技術(shù)也得到相應(yīng)發(fā)展，舊技術(shù)被淘汰或更新，新技術(shù)出現(xiàn)、廣泛應(yīng)用并取得較好的應(yīng)用效果。

A.噴射式浮選技術(shù)。新設(shè)備是新技術(shù)應(yīng)用的載體，噴射式浮選機(jī)是噴射式浮選技術(shù)應(yīng)用于煤炭洗選加工環(huán)節(jié)的主要設(shè)備，能以較高的效率、加快的速度，在最短的時間內(nèi)促使浮選入料與浮選藥劑礦化，提高浮選效率。噴射式浮選技術(shù)能滿足2.0Mt/a處理能力紙上的選煤廠的浮選需求。噴射式浮選機(jī)的礦漿導(dǎo)入、空氣吸入以及礦漿與空氣的攪拌均依靠泵來提供動力，強(qiáng)制導(dǎo)入液體，并讓液體在一定壓力下通過噴射裝置時吸入空氣，具有較高的噴射浮選效率。

B.微泡浮選柱技術(shù)。在煤炭浮選的基礎(chǔ)上，采用微泡浮選柱及計數(shù)，能有效提高煤炭洗選的效率。XZWXJ型靜態(tài)旋流微泡浮選柱可用于細(xì)粒煤的分選、脫硫、超純煤的制備工作，在微細(xì)物料的正浮選、反浮選中尤為適用。該技術(shù)的應(yīng)用仍舊依托于機(jī)械設(shè)備得以實現(xiàn)，采用PLC全自動控制，操作和調(diào)試均較為方便。同時，機(jī)械設(shè)備設(shè)置靜態(tài)入料均布裝置、精礦回收裝置、均勻分配器裝置等，分布均勻、旋流力場大、逆流的碰撞效果好、浮現(xiàn)效果好。

C.助濾劑脫水技術(shù)。脫水技術(shù)是煤炭洗選加工關(guān)鍵工作，能減少煤炭中的水分，為煤炭洗選加工、產(chǎn)品生產(chǎn)提供一個較好的條件。助濾劑脫水技術(shù)用于0.5mm以下的煤泥脫水環(huán)節(jié)，該技術(shù)的應(yīng)用主要是在尾煤濃縮池添加一定量的絮凝藥劑，減少細(xì)顆粒在煤泥水中的沉淀時間，達(dá)到提高入料濃度、減少設(shè)備脫水時間的目的，能有效提高設(shè)備脫水效率。

（2）煤炭洗選加工方法。煤礦煤炭洗選加工以原煤為原料，隨著社會對煤炭產(chǎn)品需求量的日益增加，煤炭加工行業(yè)要滿足社會對煤炭產(chǎn)品的實際需求，就要不斷改進(jìn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)械設(shè)備在煤炭洗選加工中開始得到廣泛應(yīng)用，并取得一定的應(yīng)用效果。

①常用的篩分、選煤方法。在長期的發(fā)展過程中，煤炭行業(yè)逐漸形成了多種煤炭篩分、洗選方法，即物理選煤、化學(xué)選煤、物理化學(xué)結(jié)合選煤以及微生物選煤法。不同選煤法的適用情況不同，需要企業(yè)根據(jù)煤炭的質(zhì)量、發(fā)熱量、顆粒度等選擇相應(yīng)的選煤方法。

A.物理選煤方法。物理選煤法是以煤炭中的雜質(zhì)為主要依據(jù)，而選用的選煤方法，以煤炭自身性質(zhì)與含有雜質(zhì)的性質(zhì)為依據(jù)?？梢愿鶕?jù)煤炭自身以及其含有雜質(zhì)的性質(zhì)不同，而選擇相應(yīng)的物理選煤方法。如雜質(zhì)含有一定的磁性，可以采用磁性物理選煤方法，盡可能去除煤炭中所含有的磁性雜質(zhì)。物理選煤常常參照顆粒度、密度、硬度、磁性、電性等物理性質(zhì)，將煤炭與雜質(zhì)分開，剔除煤炭中的雜質(zhì)。最常用的物理選煤法有重力選煤法、跳汰選煤法、電磁選煤法。以電磁選煤法為例，該選煤法利用煤炭和雜質(zhì)的電磁性，根據(jù)二者的電磁差異性，進(jìn)行選煤作業(yè)。

B.化學(xué)選煤方法?；瘜W(xué)選煤法是根據(jù)煤炭以及雜質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)存在的不同性，采用化學(xué)試劑等方法，將二者區(qū)分開來的一種煤炭篩選方法。這一方法基于煤炭與雜質(zhì)的化學(xué)特性，企業(yè)制定化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)篩分方案，需要在明確煤炭與雜質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，將煤炭與雜質(zhì)分開，尤其剔除影響煤炭性質(zhì)和質(zhì)量的雜質(zhì)。

化學(xué)選煤方法的原理：化學(xué)反應(yīng)可使煤炭中的有用成分富集在一起，清理煤炭中的雜質(zhì)、有害成分?；瘜W(xué)選煤方法是一套系統(tǒng)的選煤工藝，能對煤炭進(jìn)行提純處理，提升煤炭的精度和純度?；瘜W(xué)選煤不僅在煤炭篩分、選擇環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要的作用，還是煤炭脫硫的一種有效手段，能通過化學(xué)反應(yīng)降低煤炭的含硫量，減少煤炭產(chǎn)品中的硫元素，在煤炭用于生產(chǎn)燃燒環(huán)節(jié)，可減少二氧化硫的釋放量，體現(xiàn)其清潔利用的特點?；瘜W(xué)選煤最常用的化學(xué)處理方法為堿處理、氧化法、溶劑萃取法。

C.物理化學(xué)選煤方法。將物理與化學(xué)選煤方法結(jié)合起來，形成一個系統(tǒng)化、綜合化的選煤流程，根據(jù)煤炭與雜質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，有序篩除煤炭中的顆粒物、無效化學(xué)成分和有害成分，是更優(yōu)于物理選煤與化學(xué)選煤方法的一種集合式選煤法。浮選選煤法是集合式選煤最常用的方法，需要在相應(yīng)機(jī)械設(shè)備的支持下進(jìn)行，例如，機(jī)械攪拌式浮選機(jī)、噴射式浮選機(jī)等。企業(yè)若要發(fā)揮物理化學(xué)選煤方法的作用，就要及時更新和養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備，認(rèn)識到機(jī)械設(shè)備對選煤技術(shù)應(yīng)用的重要性，滿足選煤技術(shù)對機(jī)械設(shè)備的實際需求。

D.微生物選煤方法。硫元素和硫物質(zhì)是微生物選煤方法的作用對象，企業(yè)一般采用自養(yǎng)性、異養(yǎng)性的微生物，直接或間接地利用其代謝產(chǎn)物，完成煤炭脫硫作業(yè)，達(dá)到較好的脫硫效果。企業(yè)所采用的重介、浮選等選煤方法，可為微生物選煤法的應(yīng)用創(chuàng)造一個良好的條件。

②大型機(jī)械設(shè)備廣泛應(yīng)用。對于煤炭企業(yè)而言，尤其對于大型煤礦而言，其年生產(chǎn)量大，大型機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用是必不可少的。在煤炭洗選行業(yè)內(nèi)應(yīng)用大型機(jī)械設(shè)備是企業(yè)的重要舉措，也是該行業(yè)的未來發(fā)展趨勢。與大型機(jī)械設(shè)備相配套的洗選方法為重力選煤法，該方法可提高企業(yè)的洗選煤炭效率，且能保證公司經(jīng)費的正常運轉(zhuǎn)。如跳汰選煤、重介選煤、斜槽選煤等。

4.結(jié)語

煤炭在社會生活中無處不在，是社會生產(chǎn)、生活的重要組成部分。在建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的背景下，煤炭的洗選加工、生產(chǎn)使用均要以清潔、高效為未來發(fā)展方向。根據(jù)煤炭和雜質(zhì)的性質(zhì)，選擇最佳的選煤方法；采用機(jī)械設(shè)備現(xiàn)代技術(shù)，開展煤礦煤炭洗選工作，是煤炭延續(xù)清潔高效輝煌歷程的重要舉措，能提高煤炭洗選效率、煤炭產(chǎn)品質(zhì)量、降低煤炭損耗率，為工業(yè)長期發(fā)展和社會生活提供穩(wěn)定的能源支持。