編者按：本文由夏云凱發(fā)表在《煤質(zhì)技術(shù)》期刊上。論文原題為“煤炭干選工藝效果常用評定指標”。本平臺選用時內(nèi)容有刪減，配圖根據(jù)內(nèi)容斟酌選取。在此，對文章作者表示感謝。

1、可選性曲線

雖干選過程分選的機理較復(fù)雜，但煤和矸石主要依靠密度差別進行分選，因此干選是重選工藝之一。可選性曲線和分配曲線是評定預(yù)測和優(yōu)化重選效果基本的曲線，適用于干選效果評定?？蛇x性曲線的用途主要可用于評定煤炭可選性、計算分選數(shù)量效率以及預(yù)測重選分選效果，現(xiàn)簡述如下：

評定煤炭可選性。對已知要求的精煤灰分，由可選性曲線可查出理論分選密度、精煤理論產(chǎn)率和分選密度臨近±0.1密度物含量，但在評定可選性時需注意以下3個問題：①一般情況下在分選密度1.3g/cm3～1.9 g/cm3范圍內(nèi)，隨著分選密度提高，排矸分選密度一般在1.8 g/cm3以上，在高密度下原煤可選性變易；②可選性隨著精煤產(chǎn)品質(zhì)量要求變化而變化；③對同一種原煤，不同粒級煤炭的可選性不同。

分選數(shù)量效率計算。分選數(shù)量效率為實際精煤產(chǎn)率占理論精煤產(chǎn)率的百分比。實際精煤產(chǎn)率可從實際產(chǎn)品計量設(shè)備獲得；理論精煤產(chǎn)率為與實際精煤灰分相同時的理論產(chǎn)率，其可從可選性曲線上獲得。數(shù)量效率越高，分選效果越好，該方法計算簡單，但具有較大的局限性，因數(shù)量效率和原煤可選性有密切關(guān)系，所以不能客觀評定重選設(shè)備或全廠的分選效果。

預(yù)測重選分選效果。實現(xiàn)重選過程的預(yù)測是實現(xiàn)洗煤廠自動化的關(guān)鍵一環(huán)，但要進行重選過程的預(yù)測須了解原煤的可選性?？蛇x性曲線需由浮沉試驗獲得，周期長、工作量大，實際生產(chǎn)中原煤的可選性千變?nèi)f化，不可能實現(xiàn)在線檢測。但原煤的可選性曲線全面描述了各粒級原煤中不同密度物在原煤中的分布規(guī)律，可以據(jù)此分析和計算干選的可能結(jié)果，以得出各種產(chǎn)品和數(shù)質(zhì)量指標，可用于干選廠設(shè)計時分選工藝的比較和工藝流程計算。

2、分配曲線

重產(chǎn)物分配率的定義：原煤中某一密度級的物料為100％時進入重產(chǎn)物的百分比，即為重產(chǎn)物中本密度級占全樣產(chǎn)率與計算原煤中本密度級產(chǎn)率的百分比。輕產(chǎn)物中分配率（％）為100減去重產(chǎn)物中的分配率（％）。以貴州織金肥田無煙煤80mm～50mm干選為例，實際干選效果見表１，理想分配曲線與實際分配曲線對比如圖１所示。

分配曲線是通過各個密度級的分配率所繪制的1條光滑的曲線。隨著密度的增加，重產(chǎn)物中的分配率增加，理想的分配曲線應(yīng)為1條折線，由于錯配物的影響使曲線呈S型。使用數(shù)學(xué)模型模擬分配曲線為重選效果的評定和重選分選預(yù)測帶來了很大的益處，減少了人為的隨意性，通過計算機按分選密度和可能偏差Ep值可以預(yù)測和優(yōu)化分選效果。

可能偏差Ep和不完善度I可以代表分配曲線的斜率，能形象地表明分選效率的高低。Ep值越大，則分配曲線坡度越大，也說明各密度物料的錯配比例越大，分選效果越差。

不完善度I僅用于水介質(zhì)分選，干法選煤使用Ep來評定分選效果。分選密度δ50表示此密度的物料進入輕產(chǎn)物和重產(chǎn)物的概率均為50％，此為分選切割點，只反映分選時的名義分選密度，而不是評定分選效果的指標。可能偏差只考慮了分配率從75％到25％之間的偏差，而未顧及曲線兩段的形狀，主要因為考慮到分配曲線在分選密度兩端不對稱現(xiàn)象的存在。分配曲線兩端（＜1.3 g/cm3、＞1.8 g/cm3）的平均密度的確定對分配曲線的形狀有一定影響。高密度端的平均密度的選取對分配曲線形狀的影響尤為顯著。干選時分選密度較高，＞1.8 g/cm3或＞2.0 g/cm3密度級的物料中主要為矸石，矸石的密度通常在2.6 g/cm3左右，再加上黃鐵礦的密度在4.9 g/cm3～5.2 g/cm3，所以干選時高密度端的平均密度取2.2 g/cm3～2.4 g/cm3為宜。

3、干選工藝效果評定指標

3.1 分選密度

普通復(fù)合式干選機分選密度的確定取決于原煤可選性和精煤灰分或熱值要求，同時受粒度影響較大。如在對FGX-1試驗機試驗可發(fā)現(xiàn)，在入料粒級為63.5mm～4.76mm及分選密度為1.98 g/cm3時，各子粒級分選密度和分選可能偏差Ep之間有差異。分選密度和Ep值隨著粒度減小而增加，說明細顆粒分選密度較高且分選效果不如粗顆粒。

必須注意普通干選機的使用范圍，干法選煤適合高密度排矸，其分選密度主要集中在1.8 g/cm3～2.3 g/cm3密度范圍內(nèi)。如要求分選煤密度＜1.8 g/cm3或＞2.3 g/cm3，則不適合采用風(fēng)選工藝；如要求＜1.8 g/cm3低密度分選則可考慮濕法分選，對＞2.3 g/cm3的高密度分選可考慮空氣重介分選工藝。

3.2 可能偏差

可能偏差是以分配曲線為基礎(chǔ)的指標，其反映分配曲線的坡度，與原煤的密度組成或可選性無關(guān)，但與原煤的粒度組成有關(guān)，同時受設(shè)備性能、操作水平的影響。當操作水平穩(wěn)定時，Ep值則表示設(shè)備的分選性能；對干選而言，Ep值一般在0.15 g/cm3～0.23 g/cm3波動。

3.2.1 影響干選Ep值的因素

（1）隨著粒度減小，分選效果變差。相同密度的物料隨著粒度減小，單位重量的比表面積增加，介質(zhì)的阻力增加，且粒度減小后，沉降速度降低，分離速度變慢，從而使細粒度的分選效果變壞。各種煤炭分選設(shè)備分選精度皆呈現(xiàn)此種趨勢，只是設(shè)備不同，分選效果變化的幅度不同。

（2）隨著粒度減小，分選密度變化。在相同名義分選密度下，若將入料分為不同粒級，繪制各粒級的分配曲線，可以發(fā)現(xiàn)一般設(shè)備都會出現(xiàn)密度隨粒度減小而增加的趨勢。Ep值在＞13mm粗粒級范圍內(nèi)的變化很緩慢，對細粒度尤其是小于6mm的粒級，隨著粒度的減小，分選效果惡化，Ep值急劇增加。

（３）煤炭顆粒形狀。重選過程中，沉降末速與顆粒形狀密切相關(guān)，扁平狀的顆粒在運動中受的阻力大，如入料中扁平顆粒較多時，顆粒形狀不可避免對重選分選效果產(chǎn)生影響。

（４）分選密度。隨著實際分選密度增加，干選過程中氣流對分選床層擾動較大，降低了細粒度中輕重顆粒間沉降速度的差別，造成細顆粒分選效果變差，可能偏差會相應(yīng)增加。FGX干選機分選性能預(yù)測見下表。

3.3 數(shù)量效率

數(shù)量效率與設(shè)備性能、操作水平以及原煤的可選性有密切的關(guān)系。當設(shè)備、操作水平相同和原煤的粒度組成均相同時，不同可選性的數(shù)量效率有顯著的差異。不同分選密度下數(shù)量效率的變化如下圖所示。

由圖可知，分選中浮沉試驗組成的原煤，當分選密度由1.7 g/cm3增加到2.0 g/cm3時，原煤可選性變易，即使在Ep值增加的情況下，干選數(shù)量效率仍然由83％增加至97％。因此，對不同可選性的原煤，數(shù)量效率沒有可比性，不利于正確評定分選效果。數(shù)量效率受原煤可選性和理論產(chǎn)率的影響很大，評定不夠客觀，只適用于廠內(nèi)原煤可選性相同時不同班組的對比，不適合不同工廠之間的分選效果對比。

3.4 分配曲線誤差面積

理想的分配曲線應(yīng)為折線，而實際的分配曲線與其發(fā)生偏移，兩者之間所包圍的面積稱為分配曲線誤差面積。誤差面積越小，分選效果越好。誤差面積可以客觀地反映分配曲線兩端的形狀，應(yīng)該作為Ep值的1個輔助指標。雖誤差面積比Ep更客觀，但實際計算該面積時較為復(fù)雜及困難，實用性差，因而至今未被多數(shù)人采用。

3.5 矸石帶煤率

以分配曲線為基礎(chǔ)的可能偏差和以入選原煤可選性曲線為基礎(chǔ)的數(shù)量效率均需要大量樣本采集、試驗和數(shù)據(jù)處理，不能及時反映分選情況及指導(dǎo)生產(chǎn)。一般選煤廠采用快浮手段對矸石進行精煤損失情況檢查。矸石帶煤率是一項污染指標，污染指標是將產(chǎn)品按密度分成若干個密度級，算出各密度級占本級的百分比。當原煤的可選性和分選密度不變時，各產(chǎn)品的污染指標變化不會太大。污染指標可通過快浮試驗獲得，計算簡單，因不需要了解產(chǎn)品的產(chǎn)率，也勿需畫圖，因此絕大多數(shù)選煤廠在日常生產(chǎn)中仍采用污染指標指導(dǎo)司機操作。

山西孝義萬峰50mm～6mm實際干選矸石帶煤檢測情況見下表。由表可看出，塊煤矸石中＜1.8 g/cm3的產(chǎn)物比例為2.38％，已達重介洗選矸石帶煤率小于3％的行業(yè)標準。

3.6 排矸率

原煤中一般塊煤中含矸率較高，干選過程特別是塊煤智能分選或塊煤分選機分選時用戶中對大塊煤中矸石的排除量有一定要求。排矸率與設(shè)備性能、操作水平以及原煤的可選性有密切的關(guān)系。當設(shè)備、操作水平相同和原煤的粒度組成均相同時，不同可選性的數(shù)量效率有顯著的差異。排矸率主要用于評價大塊煤如＋100mm智能分選機，或100mm～13mm塊煤分選機的排矸效果，一般＋25mm塊煤干選排矸率大于70％，矸石帶煤率小于3％。

3.7 分選粒度下限

分選粒度下限是指選煤機械有效分選的作用所能達到的小粒度。分選下限指標是評定選煤機械性能的指標而不是選煤機械對特定入料的分選效果。對干選粒度下限而言沒有相關(guān)的國家標準，建議采用可能偏差0.25作為評定干選設(shè)備下限的指標?；烀悍诌x機入選時分選入料粒度為（100～0）mm，分選下限為3mm。末煤分選機入料粒度為（13～0）mm，分選下限為1mm。

3.8 脫硫率

脫硫為干法選煤的重要應(yīng)用之一，在排矸的同時排除硫鐵礦以達到降硫之目的。一次干選硫鐵礦硫的脫硫率一般為50％～65％，如采用主再選工藝，其總脫硫率可達80％左右。

4、結(jié)論

原煤篩分和浮沉數(shù)據(jù)是繪制可選性曲線的基本資料，從可選性曲線上可以判定原煤在某一分選密度下可選性的難易程度。同時可選性曲線也可以提供精煤理論產(chǎn)率，方便分選數(shù)量效率的計算。

通過分配曲線可反映干選的精確度，Ep值是反映分配曲線坡度的1個重要指標。Ep值越小說明分選精度越高，錯配物越少。Ep受原煤粒度、分選密度和顆粒形狀等影響。Ep值反映分選機的分選性能，與原煤可選性關(guān)系不大。

數(shù)量效率、分配曲線誤差面積、排矸率、矸石帶煤率、脫硫率既與設(shè)備性能有關(guān)，也和操作水平以及原煤的可選性有密切的關(guān)系。當設(shè)備相同，操作水平相同時，可以比較不同班組的分選效果。

在設(shè)備性能穩(wěn)定、煤質(zhì)穩(wěn)定和操作水平穩(wěn)定的前提下，排矸率，矸石帶煤率，和脫硫率可作為產(chǎn)品快速檢測和指導(dǎo)生產(chǎn)的指標。