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。本平臺選用時(shí)內容有刪減，配圖根據內容斟酌選取。在此，對文章作者表示感謝。

01概括

河南能源化工集團有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“河南能源”)，主要涉及能源、化工、現代物貿等產(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(mǎi)干法選煤設備共計33臺套。項目實(shí)施后，雖然產(chǎn)品發(fā)熱量可提高1.26MJ/kg以上，但由于人們習慣性地將干法選煤與通過(guò)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，不少人對干法選煤認識存在一定偏見(jiàn)，以至于關(guān)注不多、重視不夠，甚至抱著(zhù)排斥的態(tài)度，干法選煤的推廣應用受到一定影響。

隨著(zhù)干選技術(shù)的發(fā)展與我國對商品煤質(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，河南能源干選項目明顯增多，且運行效果較好。據統計，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(mén)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年初投入運行后，產(chǎn)品發(fā)熱量提高4.18MJ/kg左右，實(shí)現了為黔希煤化工穩定供應原料煤的目的，增效更為顯著(zhù)。對干法選煤工藝的認識也在逐漸改變，但在實(shí)施過(guò)程中也發(fā)現一些需要改進(jìn)的環(huán)節和做法。

02干法選煤在河南能源的典型應用

2.1鶴煤公司九礦

九礦前期原煤灰分小于17%，能夠直接滿(mǎn)足動(dòng)力煤和當時(shí)高爐噴吹煤用戶(hù)需要。隨著(zhù)放頂煤技術(shù)的應用，選出大塊煤和矸石后原煤灰分高達25%左右。為選擇合適加工工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量，所做原煤篩分試驗結果為: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粒級可基本滿(mǎn)足用戶(hù)需求，6～50mm粒級必須分選加工。雖然重介淺槽、斜輪、立輪分選機、重介旋流器等設備的分選精度較高，基于1998—1999年企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難，決定建設復合干選簡(jiǎn)易排矸系統。干選試驗結果見(jiàn)下表。

干選系統投運后，月綜合試驗結果為: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入選后的結果見(jiàn)下表。

6～50mm粒級干選輕產(chǎn)物與小于6mm粉煤混合作為產(chǎn)品，解決了銷(xiāo)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)为毟邇r(jià)銷(xiāo)售，當時(shí)每年合計增效440.58萬(wàn)元。

2.2 義煤公司石壕礦

石壕煤礦雖建有重介洗選系統，但只能處理20%的原煤，直接銷(xiāo)售灰分37%以上原煤，不僅價(jià)格低且銷(xiāo)售困難。篩分試驗結果顯示:50～8mm粒級灰分高達63.41%，8～0mm灰分32.42%。2001年1月石壕礦購買(mǎi)了FGX－6型復合干選機設備用于分選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。據統計，該礦2005年加工原煤63萬(wàn)t、增效717.5萬(wàn)元。繼石壕礦成功應用后，義煤公司又在新安礦、常村礦等配備了FGX－6、FGX－24型干選成套選煤設施，并達到了預期效果。

2.3 永煤公司嵩山礦

嵩山煤礦屬于中高發(fā)熱量、粉狀無(wú)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粒級塊煤產(chǎn)率7.55%、灰分68.25%；小于13mm粒級末煤灰分為38.27%；原生煤泥含量高達33.14%、灰分為27.14%。且該礦煤易碎、遇水嚴重泥化?？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)濟可行性等多次反復論證，決定采用復合干選工藝。系統投運后，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(mǎn)足河南省對商品煤質(zhì)量的相關(guān)要求，復合干選對細粒易泥化煤實(shí)現了成功分選。經(jīng)測算，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。干選系統投資300萬(wàn)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，為解決塊煤含矸率高的問(wèn)題，開(kāi)始啟動(dòng)干選項目，干選試驗結果顯示分選效果明顯。2017年系統投運后，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(wàn)元以上，系統運行4個(gè)月就收回了投資。

2.5貴州公司高山礦

高山礦開(kāi)采4號、9號2個(gè)煤層，9號煤原煤發(fā)熱量在19.66～25.10MJ/kg、全硫2%～4%；4號原煤發(fā)熱量在14.64～18.83MJ/kg，全硫4%～6%。由于嚴重缺水，僅配套了簡(jiǎn)易篩分系統。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(mǎn)足化工使用，只能按20.92MJ/kg為基準，以每百卡(418J)8元/t價(jià)格銷(xiāo)到當地電廠(chǎng)。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。結合集團公司內部干法選煤的成功應用，經(jīng)過(guò)論證，確定在高山煤礦采用ZM－150型干法分選機對該礦原煤進(jìn)行分選加工。

干選系統運行后，4號煤精煤發(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%、噸原煤加工費按5元計，噸煤增收為736×83.05%－400－5=206(元)。

2.6馬泰壕礦干選試驗與重介分選生產(chǎn)結果對比

對比馬泰壕煤礦2019年干法分選試驗結果和現有重介淺槽分選工藝分選結果發(fā)現:50～0mm干選試驗結果與重介淺槽選后塊煤灰分基本相當，2種分選方法得到的50～25mm、25～13mm塊煤灰分均可控制到6%以?xún)?，表明塊煤通過(guò)干選完全可達到重介分選的指標。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，達到了化工用原料煤的質(zhì)量要求；還可根據用戶(hù)實(shí)際需要靈活調整產(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，以保障穩定生產(chǎn)灰分8%或更低的冶金噴吹用煤。

03干法選煤應用啟示與推廣建議

3.1末煤干選技術(shù)已經(jīng)成熟

高山礦煤炭篩分試驗結果顯示，原煤中大于25mm粒級含量?jì)H3.3%，且灰分高達69.14%，小于13mm粒級占87.32%；河南能源嵩山礦原煤大于13mm粒級產(chǎn)率僅為7.55%，灰分高達68.25%。2礦原煤粒度組成中主要為小于13mm粒級，由2礦干選系統分選效果可以判斷:干法選煤對小于25mm、甚至小于13mm粒級煤炭有明顯分選效果。筆者認為，當前末煤干法選煤技術(shù)已經(jīng)基本成熟，可以結合煤質(zhì)和用戶(hù)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運行成本。

3.2干法選煤的適用對象

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，考慮氣化爐的安全與長(cháng)周期運行，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(lái)保證相應的灰熔融性，并不是純粹的灰分越低越好。同時(shí)，隨著(zhù)我國能源結構持續調整，火力發(fā)電新上項目?jì)?yōu)先鼓勵調峰，發(fā)電機組的深度調峰需要相對熱值較高和均勻穩定的燃料煤，發(fā)電用煤沒(méi)必要像冶金用煤那樣進(jìn)行深度分選加工。所以投資少、系統簡(jiǎn)單、運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，這些地區冬季寒冷，并存在矸石、甚至煤炭泥化現象，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(wèn)題，特別是我國北方賦存量極大的高揮發(fā)分不粘煤、長(cháng)焰煤和褐煤，近年來(lái)一直探索煤泥減量化，而干法選煤工藝不產(chǎn)生煤泥、無(wú)疑是煤泥減量化的更好選擇，避免濕法分選后出現煤炭產(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(mén)礦、嵩山礦等干選項目實(shí)踐經(jīng)驗可知，干選系統實(shí)際生產(chǎn)和試驗分選效果是吻合的；馬泰壕礦原煤干選試驗結果與現有重介淺槽實(shí)際生產(chǎn)結果基本相當；同時(shí)從現場(chǎng)看到，在貴州安順和轎子山礦分選過(guò)程中，塊煤所謂的含矸率是幾乎沒(méi)有純矸，絕大多數都是密度高的夾矸煤和中煤，所以對于易選和極易選煤的塊煤采用干法選煤工藝理論上是可行的。為了簡(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，得到所需要的不同粒度規格的精煤產(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(chǎng)入選原煤的預排矸

隨著(zhù)煤炭開(kāi)采行業(yè)設備向著(zhù)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(lái)越少；隨著(zhù)煤礦開(kāi)采深度和年限增加，礦井煤質(zhì)越來(lái)越差，現有配套選煤廠(chǎng)處理能力隨著(zhù)煤質(zhì)變差而相應降低。為保證選煤廠(chǎng)具備與礦井相匹配的加工處理能力，需要相應改造，而傳統的濕法工藝擴能改造，投資大、占用場(chǎng)地空間大、影響生產(chǎn)時(shí)間長(cháng)。采用占地空間小、投資少的干法選煤工藝對選煤廠(chǎng)入洗原料煤預排矸的改造方案是一個(gè)很不錯的選擇。

對于新建廠(chǎng)可充分發(fā)揮干選預排矸綜合優(yōu)勢，提高入洗原料煤質(zhì)量，降低精選(濕法選煤)設計與投資規模，從而降低綜合成本。筆者認為，通過(guò)干法預排矸“初選”，再由濕法選煤“精選”生產(chǎn)滿(mǎn)足冶金煤用戶(hù)需要的產(chǎn)品或優(yōu)化產(chǎn)品結構，從而提高綜合效益將是今后的方向和趨勢。

3.3重視干選系統維護與保養

任何設備都需要相應的維護和保養，干選設備也不例外。由安順礦的應用發(fā)現，如果不及時(shí)清理風(fēng)道、更換分選床面，干選系統分選效果將降低，甚至失去分選效果，因此，必須建立相應的檢修、保養機制，并嚴格執行。