中国炼焦煤洗选加工现状与展望

侍耕波

(中煤科工集团 北京华宇工程有限公司，河南 平顶山 467002)

1 中国炼焦煤现状

炼焦煤是一种用于炼焦的烟煤，根据《中国煤炭分类》(GB/T5751-2009)，烟煤中的贫瘦煤(PS)、瘦煤(SM)、焦煤(JM)、肥煤(FM)、1/3焦煤(1/3JM)、气肥煤(QF)、气煤(QM)、1/2中黏煤(1/2ZN)划分为炼焦煤或炼焦配煤。我国炼焦煤分布区域较广，但总体储量较少，目前查明资源储量为2 758亿t，仅占全国煤炭资源总量的27%。我国的炼焦煤分布也不均衡，其中山西省储量最大，其次为安徽、山东、贵州、黑龙江、河北、河南等地。

我国炼焦煤的可选性较差，难选和极难选煤约占62%。炼焦原煤总体属中、高灰，中、高硫煤，而我国对炼焦精煤灰分要求一般在6%～10%。因此炼焦煤必须通过深度分选，尤其是稀缺的炼焦用煤应全部入选，以提高资源利用率(《稀缺、特殊煤炭资源的划分与利用》中规定)。同时，《煤炭十三五规划》第五章提出，要大力发展高精度煤炭洗选加工，实现煤炭深度提质和分质分级[1-3]。

2 炼焦煤洗选加工现状

随着我国工业化进程加快，尤其在2000年以后，煤炭作为我国的主要能源，生产和需求量均增速较快，而煤炭洗选加工作为洁净煤技术的前沿和基础，也进入了高速发展时期。“十二五”期间，新增炼焦煤选煤厂入选能力达1.45亿t，出现了大批具有世界先进技术和装备的大型和特大型选煤厂，如临涣、涡北、田庄、华泰等千万吨级以上的特大型炼焦煤选煤厂。其中规模最大的是临涣选煤厂，洗选能力达到12.50 Mt/a，是亚洲最大的中心型炼焦煤选煤厂。目前，我国炼焦煤单系统处理能力可达6.0 Mt/a，已拥有世界上最先进的选煤工艺和设备[2-4]。

2.1 工艺技术

目前，炼焦煤选煤厂入选原煤一般破碎至50 mm以下全入选，采用重介质+浮选的联合分选工艺。根据选煤厂建设规模及原煤中矸石的含量，可设置块煤预排矸环节，根据煤泥含量及可选性，可设置脱泥及粗煤泥分选环节，从而提高脱介筛脱介效果，减少入浮煤泥量，降低生产成本。其他生产环节依据各选煤厂煤质不同可以灵活调整，通常高灰细粒难浮煤泥采用两段浮选(增加精选)工艺，尾煤泥采用一段或者两段浓缩工艺。根据产品水分及中煤发热量的要求，采用沉降过滤式离心机或者压滤机回收细煤泥，采用高频筛或者煤泥离心机回收粗中煤泥。现阶段选煤工艺均可靠、灵活，且对不同煤质适应性强。

2.2 装备、设施及材料

经过长期的发展，选煤设备种类繁多，可选择性广。常用的筛分设备包括：圆振动筛、直线振动筛、香蕉筛、博后筛、弛张筛、高频筛等，最大筛宽从3 m提高到4.9 m；分选设备主要包括：重介质浅槽分选机，重介质旋流器分选机，煤泥分选机，浮选机等设备；脱水设备主要包括离心机、压滤机、加压过滤机等设备。选煤设备不仅大型化，还具有可靠性强的特点。

目前，国产的选煤设备也更加先进、成熟可靠，如重介质旋流器、加压过滤机、压滤机、筛分机、水泵、各种起吊设备等。但部分环节的关键设备依然需要采用进口或进口组装设备，如重介浅槽分选机、大型筛分机、大块煤破碎机等。选煤设备的快速发展也推动着选煤工艺的不断升级、创新。

重介质选煤方法因其分选精度高，在炼焦煤选煤厂应用甚广，但也因其使用磁铁矿粉作为重介质，导致与之配套的水泵、介质管道、脱介设备等磨损严重，甚至影响选煤厂生产。而近些年随着新型耐磨材料的出现，重介质分选设备及配套管道均采用新型陶瓷耐磨材料，渣浆泵采用高铬合金铸铁等过流件，从而使重介质分选设备及其配套设备的使用寿命大大延长，选煤厂可靠性也得到了极大的提高。

2.3 存在问题

虽然我国选煤厂自动化水平得到了快速发展，如主选车间实现无人值守，原煤仓、产品仓自动配仓，产品外运装车、计量实现自动化、快速化。但选煤厂整体自动化水平仍然还有很大提升空间，还需要大力发展。

选煤厂大部分设备采用国产设备，但关键设备及部件仍需采用进口或进口组装设备，说明我国选煤设备的研发及加工水平与国外存在一定的差距，还有待提高。

3 几种新设备

3.1 智能干法分选机

智能干选机设备由以下部分组成：布料系统、输料系统、成像分析源、智能控制系统、物料分离装置。它是根据不同物料成像不同的原理进行分选。常规情况下不同密度的物料在智能识别源下呈现出不同的颜色，成像分析源将这些信息反馈给控制系统，通过对反馈的数据分析计算，控制系统根据带速、物料形状、密度等参数控制喷气嘴的开启时间及数量，依靠物料分离执行装置进行分选，将煤和矸石分离。智能软件是技术核心，是建立在大数据及智能算法的基础上开发的，喷嘴执行机构是主要的硬件设备，要有高度的敏感性、快捷性。

目前该设备主要用于选煤厂块煤(200～25 mm)干法分选环节，用于代替人工捡矸。《煤炭洗选工程设计规范》(GB50359—2016)中明确规定选煤厂不宜采用人工拣矸，采用该智能干选分选机可提高生产效率，减轻工人劳动强度[5]。

目前智能干选机主要在大同煤矿集团、山西晋煤集团、宁煤集团、山东兖矿集团等有20多套的使用业绩。其中在山西晋煤集团赵庄煤业有限责任公司选煤厂使用效果最好，可代替人工捡矸(大于50 mm块原煤)，应用最为成功。

3.2 超级重介质旋流器

2014年国华科技研发的超大处理能力重介质旋流器成功应用，至今已形成45种规格系列产品，包括处理能力1 300 t/h、最大排矸量910 t/h、单机能满足6.0 Mt/a单系统的超级重介质旋流器。包含S—3GHMC(3HMC)系列超级无压(有压)给料三产品重介质旋流器和专用于动力煤分选的S—2GHMC(2HMC)P系列超级无压(有压)给料两段两产品重介质旋流器。该旋流器入料、排料通畅，打破了重介质旋流器处理能力与一段直径2.2次方比值为200的传统，创新了比值，达到300～350的超级能力。它在保证高分选精度的条件下，具有处理量大、排矸能力强、电耗低等特点，其处理能力是3GHMC(3HMC)系列无压(有压)给料三产品重介质旋流器的1.5～2倍，排矸能力提高20%，电耗降低20%～40%。

S—3GHMC440/260型超级重介质旋流器在南关选煤厂应用时，其处理能力可达310 t/h，一、二段可能偏差分别低至0.027 kg/L和0.033 kg/L，分选精度高，吨煤电耗比原3GHMC1200/850A型无压给料三产品重介质旋流器降低约10%，应用效果较好[6]。超级旋流器体积小、处理量大，介耗、电耗低，高效节能，具有广泛的应用前景。

4 炼焦煤洗选加工发展趋势及展望

4.1 对炼焦煤资源保护性开发和利用

煤炭是不可再生的一次能源，炼焦煤更因其稀缺性，需保护性开采，且必须通过洗选加工，脱硫、降灰后清洁利用，目标是达到100%全入选。同时，为保证优质的炼焦煤资源不被浪费，炼焦煤精煤灰分在很长时间内将保持稳定，目前9.5%精煤灰分条件已完全满足冶金行业使用。此外，为保护我国的炼焦煤资源，国家也鼓励进口优质煤炭，加强炼焦煤的进口。

4.2 炼焦煤深度、高效分选

炼焦用煤因其资源宝贵，应尽可能提高入选比例，降低分选下限，分选下限应为0。同时，为追求企业的最大经济效益，制定选煤工艺流程时考虑的因素不仅限于原煤的可选性，还要综合考虑原煤的粒度组成、密度组成、可浮性、硫分及其赋存特性、矸石岩性等；在设备选用时，要综合考虑设备的分选精度、适应的粒级及可靠性等，做到选用可靠的设备处理合适粒级的原煤，如近年来成熟应用的粗煤泥分选、煤泥分级浮选工艺等，使原煤分选粒级划分越来越细，必将使炼焦煤得到深度、高效地分选。

4.3 选煤装备大型化、国产化、节能可靠

《煤炭十三五规划》中提出，要“推进千万吨级先进洗选技术、装备研发应用，降低洗选过程中的能耗、介耗和污染物排放”。为适应大型、特大型选煤厂建设要求，各类设备均在向大型化迈进。

同时，我国也加强了国际间煤炭加工利用技术的合作交流，通过“请进来”、“走出去”，提升了我国的洗选技术水平，我国已经不再是洗选加工设备净进口国。重介旋流器、加压过滤机等设备已经做到了从整机引进，到国内组装，再到完全国产化。随着科技的进步、材料及加工制造技术的发展，其他设备国产化将指日可待。

高效、节能、可靠是选煤设备的衡量标准，实际上提高分选设备的分选效率、分级设备的分级效率、磁选机的磁选效率等都是对效率的追求。电机从Y1、Y2到目前的Y3系列都是对节能的追求。设备从整机进口、关键部件进口到国产化都是对可靠性的追求。对于选煤工作者来说，如何从选煤工艺、布置、设备、产品结构等方面降低能耗，倡导绿色清洁生产是以后的重点工作。

4.4 推进自动化、信息化两化融合

提高选煤厂“四化”(机械化、自动化、信息化和智能化)水平，以机械化减员增效，以自动化改善工作环境，以信息化提高管理效率，以智能化提高市场竞争力。推进“两化”融合，将信息化技术融入选煤厂设计、管理过程，推进选煤装备的数字化控制、自动化生产和远程操作能力，提高智能化水平，真正实现无人值守。

5 结 语

我国炼焦煤资源储量小、煤质差，必须保护性开发，并通过洗选加工来达到清洁利用的目的。目前我国的煤炭洗选加工水平已达到世界先进水平，这是广大选煤工作者努力的结果。但我们仍应看到部分设备可靠性差，只能依靠进口，部分选煤厂运行管理水平低等问题。只有通过大家的不断努力、不断创新，才能使我国的煤炭洗选加工水平更上一个台阶，使炼焦煤资源物尽其用。