編者按：本文由張振紅發(fā)表在《煤炭加工與綜合利用》期刊上。本平臺(tái)選用時(shí)內(nèi)容有刪減，配圖根據(jù)內(nèi)容斟酌選取。在此，對(duì)文章作者表示感謝。

01概括

河南能源化工集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱“河南能源”)，主要涉及能源、化工、現(xiàn)代物貿(mào)等產(chǎn)業(yè)。截止2019年底，河南能源旗下各煤業(yè)公司所屬煤礦先后購買干法選煤設(shè)備共計(jì)33臺(tái)套。項(xiàng)目實(shí)施后，雖然產(chǎn)品發(fā)熱量可提高1.26MJ/kg以上，但由于人們習(xí)慣性地將干法選煤與通過洗選加工生產(chǎn)冶金煉焦、噴吹煤的濕法選煤工藝進(jìn)行比較，不少人對(duì)干法選煤認(rèn)識(shí)存在一定偏見，以至于關(guān)注不多、重視不夠，甚至抱著排斥的態(tài)度，干法選煤的推廣應(yīng)用受到一定影響。

隨著干選技術(shù)的發(fā)展與我國(guó)對(duì)商品煤質(zhì)量要求的提高，煤炭入選率不斷提高，干法選煤工藝應(yīng)用范圍不斷拓展，同時(shí)分選效果也不斷提高。2010年后特別是近幾年，河南能源干選項(xiàng)目明顯增多，且運(yùn)行效果較好。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用干法選煤之后，義煤公司的產(chǎn)品發(fā)熱量提高1.67～2.51MJ/kg、硫分降低0.8～1.2個(gè)百分點(diǎn)；永煤公司的龍門礦、嵩山礦分選后產(chǎn)品發(fā)熱量都提高了3.35MJ/kg；貴州公司高山礦2019年初投入運(yùn)行后，產(chǎn)品發(fā)熱量提高4.18MJ/kg左右，實(shí)現(xiàn)了為黔希煤化工穩(wěn)定供應(yīng)原料煤的目的，增效更為顯著。對(duì)干法選煤工藝的認(rèn)識(shí)也在逐漸改變，但在實(shí)施過程中也發(fā)現(xiàn)一些需要改進(jìn)的環(huán)節(jié)和做法。

02干法選煤在河南能源的典型應(yīng)用

2.1鶴煤公司九礦

九礦前期原煤灰分小于17%，能夠直接滿足動(dòng)力煤和當(dāng)時(shí)高爐噴吹煤用戶需要。隨著放頂煤技術(shù)的應(yīng)用，選出大塊煤和矸石后原煤灰分高達(dá)25%左右。為選擇合適加工工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量，所做原煤篩分試驗(yàn)結(jié)果為:0～50mm混煤、灰分26.31%，其中0～6mm占48.07%、灰分17.80%；6～50mm占51.93%，灰分34.19%。0～6mm粒級(jí)可基本滿足用戶需求，6～50mm粒級(jí)必須分選加工。雖然重介淺槽、斜輪、立輪分選機(jī)、重介旋流器等設(shè)備的分選精度較高，基于1998—1999年企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難，決定建設(shè)復(fù)合干選簡(jiǎn)易排矸系統(tǒng)。干選試驗(yàn)結(jié)果見下表。

干選系統(tǒng)投運(yùn)后，月綜合試驗(yàn)結(jié)果為:入選前小于50mm混煤灰分23.39%，其中0～6mm占48.07%、灰分17.13%；6～50mm占51.93%、灰分29.19%。6～50mm入選后的結(jié)果見下表。

6～50mm粒級(jí)干選輕產(chǎn)物與小于6mm粉煤混合作為產(chǎn)品，解決了銷售難題，平均灰分16.85%，還可篩出占入選總量6.89%的25～50mm中塊煤?jiǎn)为?dú)高價(jià)銷售，當(dāng)時(shí)每年合計(jì)增效440.58萬元。

2.2 義煤公司石壕礦

石壕煤礦雖建有重介洗選系統(tǒng)，但只能處理20%的原煤，直接銷售灰分37%以上原煤，不僅價(jià)格低且銷售困難。篩分試驗(yàn)結(jié)果顯示:50～8mm粒級(jí)灰分高達(dá)63.41%，8～0mm灰分32.42%。2001年1月石壕礦購買了FGX－6型復(fù)合干選機(jī)設(shè)備用于分選50～8mm篩上物。入料灰分63.41%，硫分6.54%，分選精煤灰分和硫分分別為31.41%和1.91%，分別降低32和4.63個(gè)百分點(diǎn)。干選精煤和小于8mm粒級(jí)產(chǎn)物混合后，灰分由37%降到32%，硫分由2.5%降到1.8%，從次煤中回收3.3%的煤炭，充分回收了煤炭資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該礦2005年加工原煤63萬t、增效717.5萬元。繼石壕礦成功應(yīng)用后，義煤公司又在新安礦、常村礦等配備了FGX－6、FGX－24型干選成套選煤設(shè)施，并達(dá)到了預(yù)期效果。

2.3 永煤公司嵩山礦

嵩山煤礦屬于中高發(fā)熱量、粉狀無煙煤。原煤發(fā)熱量在16.74～18.83MJ/kg之間，硫分1.3%左右。原煤浮沉資料顯示:大于13mm粒級(jí)塊煤產(chǎn)率7.55%、灰分68.25%；小于13mm粒級(jí)末煤灰分為38.27%；原生煤泥含量高達(dá)33.14%、灰分為27.14%。且該礦煤易碎、遇水嚴(yán)重泥化?？紤]煤質(zhì)特性、產(chǎn)品定位等因素，從投資、效益、市場(chǎng)與濕法選煤經(jīng)濟(jì)可行性等多次反復(fù)論證，決定采用復(fù)合干選工藝。系統(tǒng)投運(yùn)后，產(chǎn)品發(fā)熱量提高3.37MJ/kg，硫分降低0.49個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量滿足河南省對(duì)商品煤質(zhì)量的相關(guān)要求，復(fù)合干選對(duì)細(xì)粒易泥化煤實(shí)現(xiàn)了成功分選。經(jīng)測(cè)算，電煤價(jià)格在硫分小于1.0%時(shí)，分選前后綜合售價(jià)由210元/t提高到234元/t，噸煤售價(jià)提高24元/t。干選系統(tǒng)投資300萬元，正常生產(chǎn)一個(gè)半月就收回投資。

2.4貴州公司安順礦

安順礦只有篩分系統(tǒng)，為解決塊煤含矸率高的問題，開始啟動(dòng)干選項(xiàng)目，干選試驗(yàn)結(jié)果顯示分選效果明顯。2017年系統(tǒng)投運(yùn)后，塊煤含矸率由以往的30%～50%降低到10%左右(主要是夾矸煤和片矸)，折合噸煤售價(jià)增加15～20元，同時(shí)末(粉)煤發(fā)熱量較篩末煤提高1.26～1.67MJ/kg，年增收1500萬元以上，系統(tǒng)運(yùn)行4個(gè)月就收回了投資。

2.5貴州公司高山礦

高山礦開采4號(hào)、9號(hào)2個(gè)煤層，9號(hào)煤原煤發(fā)熱量在19.66～25.10MJ/kg、全硫2%～4%；4號(hào)原煤發(fā)熱量在14.64～18.83MJ/kg，全硫4%～6%。由于嚴(yán)重缺水，僅配套了簡(jiǎn)易篩分系統(tǒng)。篩塊煤發(fā)熱量12.55MJ/kg左右且產(chǎn)率低，篩末煤發(fā)熱量比原煤可提高1.67MJ/kg左右，但受地質(zhì)條件影響，發(fā)熱量隨原煤質(zhì)量變化而大幅波動(dòng)，只有部分時(shí)段可以滿足化工使用，只能按20.92MJ/kg為基準(zhǔn)，以每百卡(418J)8元/t價(jià)格銷到當(dāng)?shù)仉姀S。同時(shí)，貴州公司所屬黔希煤化工所用原料煤以每百卡13～15元/t的高價(jià)大量外購。結(jié)合集團(tuán)公司內(nèi)部干法選煤的成功應(yīng)用，經(jīng)過論證，確定在高山煤礦采用ZM－150型干法分選機(jī)對(duì)該礦原煤進(jìn)行分選加工。

干選系統(tǒng)運(yùn)行后，4號(hào)煤精煤發(fā)熱量高提升4.64MJ/kg、低提升3.15MJ/kg，平均提高3.94MJ/kg；精煤產(chǎn)率平均為68.92%、硫分降低接近1個(gè)百分點(diǎn)；9號(hào)煤灰分平均降低10.07個(gè)百分點(diǎn)、硫分降低1.14個(gè)百分點(diǎn)、發(fā)熱量提高3.80MJ/kg，達(dá)到23.10MJ/kg。干選前發(fā)熱量20.92MJ/kg左右的末煤作為電煤售價(jià)為400元/t，干選后精煤作為化工原料煤可售價(jià)736元/t，并有效規(guī)避了濕法工藝用水難題。干選精煤產(chǎn)率83.05%、噸原煤加工費(fèi)按5元計(jì)，噸煤增收為736×83.05%－400－5=206(元)。

2.6馬泰壕礦干選試驗(yàn)與重介分選生產(chǎn)結(jié)果對(duì)比

對(duì)比馬泰壕煤礦2019年干法分選試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)有重介淺槽分選工藝分選結(jié)果發(fā)現(xiàn):50～0mm干選試驗(yàn)結(jié)果與重介淺槽選后塊煤灰分基本相當(dāng)，2種分選方法得到的50～25mm、25～13mm塊煤灰分均可控制到6%以內(nèi)，表明塊煤通過干選完全可達(dá)到重介分選的指標(biāo)。但干選工藝不用水，選后塊煤水分更低，故低位收到基發(fā)熱量更高。同時(shí)，干選后13～0mm末煤灰分可控制到10%以下，低位發(fā)熱量可提高到26.69MJ/kg左右，達(dá)到了化工用原料煤的質(zhì)量要求；還可根據(jù)用戶實(shí)際需要靈活調(diào)整產(chǎn)品質(zhì)量定位，比如可生產(chǎn)發(fā)熱量為23.01MJ/kg左右中煤作為電煤，以保障穩(wěn)定生產(chǎn)灰分8%或更低的冶金噴吹用煤。

03干法選煤應(yīng)用啟示與推廣建議

3.1末煤干選技術(shù)已經(jīng)成熟

高山礦煤炭篩分試驗(yàn)結(jié)果顯示，原煤中大于25mm粒級(jí)含量?jī)H3.3%，且灰分高達(dá)69.14%，小于13mm粒級(jí)占87.32%；河南能源嵩山礦原煤大于13mm粒級(jí)產(chǎn)率僅為7.55%，灰分高達(dá)68.25%。2礦原煤粒度組成中主要為小于13mm粒級(jí)，由2礦干選系統(tǒng)分選效果可以判斷:干法選煤對(duì)小于25mm、甚至小于13mm粒級(jí)煤炭有明顯分選效果。筆者認(rèn)為，當(dāng)前末煤干法選煤技術(shù)已經(jīng)基本成熟，可以結(jié)合煤質(zhì)和用戶需求實(shí)際用于末煤分選提質(zhì)，有效降低工程投資和系統(tǒng)運(yùn)行成本。

3.2干法選煤的適用對(duì)象

3.2.1適宜于化工和電力用煤的加工提質(zhì)

化工原料煤不僅僅需要一定的固定碳含量(發(fā)熱量)，而且要考慮影響灰熔融性的灰成分指標(biāo)，考慮氣化爐的安全與長(zhǎng)周期運(yùn)行，氣化原料煤還需要一定的灰分含量?；ぴ厦盒枰线m的灰分定位來保證相應(yīng)的灰熔融性，并不是純粹的灰分越低越好。同時(shí)，隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)持續(xù)調(diào)整，火力發(fā)電新上項(xiàng)目?jī)?yōu)先鼓勵(lì)調(diào)峰，發(fā)電機(jī)組的深度調(diào)峰需要相對(duì)熱值較高和均勻穩(wěn)定的燃料煤，發(fā)電用煤沒必要像冶金用煤那樣進(jìn)行深度分選加工。所以投資少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低的干法選煤工藝更適合化工和發(fā)電用煤的分選加工。

3.2.2 適宜于煤與矸石泥化或干旱缺水冬季寒冷地區(qū)的煤炭加工

典型的嵩山礦煤易泥化，高山礦缺水等都適合采用干選加工提質(zhì)增效。我國(guó)絕大部分的高揮發(fā)分煤炭資源賦存在干旱、缺水的西北部，這些地區(qū)冬季寒冷，并存在矸石、甚至煤炭泥化現(xiàn)象，采用濕法洗煤所產(chǎn)生的煤泥難以均勻摻配、冬天難以裝卸運(yùn)輸。而煤泥干燥不僅成本較高，還受到環(huán)保政策的制約。

化工和電力用煤的分選加工采用干法選煤可以有效避免上述問題，特別是我國(guó)北方賦存量極大的高揮發(fā)分不粘煤、長(zhǎng)焰煤和褐煤，近年來一直探索煤泥減量化，而干法選煤工藝不產(chǎn)生煤泥、無疑是煤泥減量化的更好選擇，避免濕法分選后出現(xiàn)煤炭產(chǎn)品降灰增水，發(fā)熱量不升反降的尷尬局面。

3.2.3適宜于易選煤塊煤的分選加工

由高山礦、龍門礦、嵩山礦等干選項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，干選系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)和試驗(yàn)分選效果是吻合的；馬泰壕礦原煤干選試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)有重介淺槽實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果基本相當(dāng)；同時(shí)從現(xiàn)場(chǎng)看到，在貴州安順和轎子山礦分選過程中，塊煤所謂的含矸率是幾乎沒有純矸，絕大多數(shù)都是密度高的夾矸煤和中煤，所以對(duì)于易選和極易選煤的塊煤采用干法選煤工藝?yán)碚撋鲜强尚械?。為了?jiǎn)化流程，可以采用小于50mm或小于80mm混合分選后再進(jìn)行分級(jí)，得到所需要的不同粒度規(guī)格的精煤產(chǎn)品，從而有效避免矸石(煤炭)泥化，避免煤泥的高額處理成本。

3.2.4 適宜于冶金煤選煤廠入選原煤的預(yù)排矸

隨著煤炭開采行業(yè)設(shè)備向著大型化、重型化、自動(dòng)化、智能化等方向發(fā)展，煤礦井下控制煤質(zhì)的措施越來越少；隨著煤礦開采深度和年限增加，礦井煤質(zhì)越來越差，現(xiàn)有配套選煤廠處理能力隨著煤質(zhì)變差而相應(yīng)降低。為保證選煤廠具備與礦井相匹配的加工處理能力，需要相應(yīng)改造，而傳統(tǒng)的濕法工藝擴(kuò)能改造，投資大、占用場(chǎng)地空間大、影響生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)。采用占地空間小、投資少的干法選煤工藝對(duì)選煤廠入洗原料煤預(yù)排矸的改造方案是一個(gè)很不錯(cuò)的選擇。

對(duì)于新建廠可充分發(fā)揮干選預(yù)排矸綜合優(yōu)勢(shì)，提高入洗原料煤質(zhì)量，降低精選(濕法選煤)設(shè)計(jì)與投資規(guī)模，從而降低綜合成本。筆者認(rèn)為，通過干法預(yù)排矸“初選”，再由濕法選煤“精選”生產(chǎn)滿足冶金煤用戶需要的產(chǎn)品或優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而提高綜合效益將是今后的方向和趨勢(shì)。

3.3重視干選系統(tǒng)維護(hù)與保養(yǎng)

任何設(shè)備都需要相應(yīng)的維護(hù)和保養(yǎng)，干選設(shè)備也不例外。由安順礦的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，如果不及時(shí)清理風(fēng)道、更換分選床面，干選系統(tǒng)分選效果將降低，甚至失去分選效果，因此，必須建立相應(yīng)的檢修、保養(yǎng)機(jī)制，并嚴(yán)格執(zhí)行。