淮北矿业动力煤洗选发展历程与技术展望

张 伟，欧战备

(淮北矿业股份有限公司 煤炭运销分公司，安徽 淮北 235000)

淮北矿业集团公司是国家14个大型煤炭生产基地之一，矿区煤炭储量丰富，煤种齐全，煤质优良。公司洗选加工规模经历了从小到大的发展过程。20世纪90年代以前，公司以“洗煤保钢”为重点，先后建立了芦岭、淮北、石台、临涣等炼焦煤选煤厂；90年代以后，为适应市场需求，提高商品煤质量，对袁庄、朱仙庄等老厂进行改造，与矿井同步建设了祁南、桃园、邹庄等动力煤选煤厂。近年来，随着国家对环境保护要求日益严格，煤炭清洁高效利用对商品煤质量要求越来越高，动力煤洗选技术、工艺与装备的发展迎来更为广阔的空间。

1 动力煤分选的发展历程

淮北矿业煤层赋存条件较差，开采条件复杂，矿井规模偏小。开发初期，开采赋存条件相对较好的煤层，采用炮采工艺，原煤经地面筛选后灰分较低(约21%)，可以满足当时的市场需求。20世纪90年代以来，随着综采、综放采煤方法的投入，煤层顶底板矸石混入，造成原煤灰分升高，原煤直销无法满足用户对质量的要求，矿区建立动力煤选煤厂是满足矿井生产、市场对煤质要求顺畅对接的必然要求。

矿井早期将筛分作为地面系统的降灰手段，采用50×200 mm以上的固定筛(条缝筛)作为主要筛分设备，但固定筛存在筛分效率偏低、筛孔尺寸偏大的问题。伴随着矿井原煤灰分逐步升高，采用固定筛无法满足降灰要求，筛分设备经历了从固定筛到振动筛、博后筛几个不同阶段，筛板孔径规格演变至当前的50 mm。筛分仍是把控矿井原煤粒度规格及质量的重要手段。

1996年以后，煤炭市场供大于求，为满足市场需求、提高商品煤质量，淮北矿业动力煤洗选进入了快速发展阶段。1997年对袁庄选煤厂进行改造；1998年，朱仙庄矿煤质发生变化，选煤厂增建了筛分车间，分级入选生产动力煤；同年，岱河、祁南矿动力煤选煤厂开始筹建，分别于1999年6月、2001年底投产；2000年、2005年、2007年、2012年，又分别与矿井同步新建了朔里、桃园、杨柳、邹庄矿选煤厂。伴随着国家去产能政策的实施，袁庄矿于2016年10月停产，袁庄选煤厂相应关闭。

经历20 a的发展，淮北矿业动力煤洗选加工从无到有，规模逐渐壮大。截止目前，公司已有动力煤选煤厂6座，设计入选能力1 360万t/a。

2 选煤工艺的发展

淮北矿业动力煤选煤工艺经历了全粒级入选到分级入选及当前的脱粉入选，选煤方法相继采用了跳汰选煤、螺旋滚筒—自生介质、旋流器选煤、斜轮重介选煤、两产品重介旋流器与现在的无压给料三产品重介旋流器选煤。此外，公司还推广了干选预排矸工艺、炼焦煤选煤厂洗动力煤的工艺灵活性改造。矿区动力煤洗选工艺的持续发展，为公司动力煤生产、产品质量保证奠定了坚实基础。

2.1 入选粒度

(1)全粒级入选。1996年后炼焦煤市场饱和，朱仙庄选煤厂由生产炼焦煤改为生产动力煤，原煤全粒级入选，煤泥量相对偏高。

(2)分级入选。1998年，朱仙庄选煤厂在原有炼焦煤洗选工艺的基础上增建了二次筛分系统，实现动力煤分级入选。后期建设的动力煤选煤厂均采用二次筛分工艺，块煤分选精煤与末煤掺合为最终商品煤。

(3)脱粉入选。2015年，朱仙庄选煤厂采用弛张筛替代原先普通强力筛，筛分下限降至4.5 mm，筛分效率达70%以上，实现脱粉入选，煤泥产率降低，电耗降低，运行成本下降，增效明显。此后，祁南、桃园、邹庄选煤厂又采用6台弛张筛进行原煤深度筛分改造，降低了动力煤选煤厂的煤泥产率，提高了商品煤产量。

2.2 选煤方法

(1)螺旋滚筒选煤。淮北矿业第一座动力煤选煤厂——袁庄矿选煤厂，1997年对原有全粒级跳汰选煤工艺进行了改造，采用梯流筛6 mm分级，块煤经螺旋滚筒—自生介质旋流器分选，末煤作商品煤，于1998年元月投产。该工艺具有流程简单、建设快、循环水量低、加工费用低等优点，但分选精度不高，厂型规模不宜过大。

(2)跳汰选煤。2008年，袁庄选煤厂恢复跳汰选煤工艺。1999年、2010年投产的岱河、杨柳选煤厂均采用两产品跳汰排矸工艺。跳汰选煤系统简单，加工费低，对入选原煤粒度、水分适应性强，易选煤排矸宜采用该方法。

(3)斜轮重介选煤。1998年筹建的祁南矿选煤厂，采用块煤(+13 mm)斜轮重介分选工艺流程，2001年投入运行。斜轮重介选煤具有分选精度高、工艺相对简单等优点，但分选下限不宜过低，作为动力煤排矸工艺，高密度悬浮液的配置问题、受困于筛分效率不高造成的悬浮液粘度过高，进而造成分选效果下降等问题为当时的主要难题。

(4)有压两产品重介选煤。1998年筹建的朔里选煤厂，是引入全套朗艾道模块式选煤厂。选煤厂于2000年投产，80～13 mm块煤采用有压两产品重介旋流器分选工艺，该工艺简单、建设投产快、加工费用低，但降灰约2～5.0个百分点，产品提质幅度小。

(5)无压三产品重介质选煤。桃园选煤厂于2005年筹建，在行业内首家在动力煤洗选中采用无压三产品重介旋流器分选工艺，实现低密度悬浮液达到高密度分选目的，具有矸石纯净、操作简单、脱介容易等优点。该工艺先后在祁南选煤厂、朱仙庄选煤厂、邹庄选煤厂改造或新建中应用推广。

(6)干法选煤。在高含矸原煤的许疃、孙疃等6对炼焦煤入洗矿井配置了块煤复合干法排矸工艺系统。作为选前预排矸工艺，该系统可以降低矿井原煤灰分约1～3个百分点。复合干法选煤工艺简单、没有煤泥水处理系统，但分选精度不高，对入料原煤水分适应性差。

(7)炼焦煤选煤厂兼顾洗选动力煤。2015年、2016年，为应对煤炭市场下行，公司先后对淮北选煤厂、临涣选煤厂进行动力煤洗选系统改造，以满足生产动力煤的要求，实现炼焦煤选煤厂可以根据效益与资源状况 “宜精则精、宜动则动”，满足“精动转换”的生产要求，功能更加灵活。

2.3 脱水工艺及装备

淮北矿业动力煤选煤厂采用“原煤二次筛分，块煤重介精选，粗煤泥斜管浓缩沉降离心机回收，尾煤泥浓缩压滤脱水” 联合工艺流程。块精煤采用弧形筛+直线振动筛+立式刮刀卸料离心机处理，水分约5%～6%；粗煤泥采用沉降过滤式离心机脱水，水分约14%～18%；尾煤泥采用隔膜压滤机脱水，水分约20%～24%。动力混煤由块精煤、粗煤泥、末煤掺混组成，综合水分约5%～8%。

3 技术发展展望

3.1 脱粉入选的必要性

原煤脱粉入选取决于原煤质量、煤炭产品定位，关系到洗选加工费高低和企业的综合经济效益。原煤脱粉入选可以降低进入洗选系统的细粒级物料，对降低煤泥量、减少药剂消耗、减轻煤泥水环节压力及节省洗选加工费用均有利，在低热值混煤与高热值混煤市场价格差异不大的情况下，脱粉入选的经济效益是明显的。近年来，弛张筛在淮北矿区的成功应用，解决了原煤深度筛分的难题，筛分下限降至4.5 mm，朱仙庄、祁南、邹庄等选煤厂脱粉入选后，效益增加显著。

3.2 煤泥分选技术有待完善

淮北矿业动力煤选煤厂粗煤泥均采用斜管浓缩机浓缩后经沉降离心机脱水回收的工艺，主要原因是经重介旋流器分选后，精煤、中煤磁尾系统脱介后煤泥灰分不高(与商品煤灰分接近)，可以直接截粗脱水回收掺入商品煤。考虑国家供给侧结构性改革的推进，加上环境保护要求日益严格，部分省份已经对高灰分动力煤进行限制，煤炭产品质量需要进一步提高，要求洗选工艺可以实现产品“无极调灰”功能。当前公司动力煤选煤厂中的粗煤泥均采用直接回收工艺，如下阶段煤炭产品热值提高，动力煤选煤厂需探讨商榷是否需要在煤泥环节采用分选工艺技术改造，在满足产品质量合格的前提下，以实现产率最大化，同时要兼顾洗选综合效益最大化。

3.3 质量智能闭环控制有待突破

重介选煤工艺早已实现自动控制，但智能化控制水平有待进一步发展。选煤厂重介系统密度控制仅实现了自动跟踪调节阶段，产品质量控制一直为人工操作，存在质量控制滞后的现象。近年来，在线测灰仪在淮北矿业成功应用，可以实现洗后混煤质量的在线实时监测，将其与原煤入选量在线调节、密度自动跟踪技术相结合，进而达到选煤厂质量智能闭环控制、精细化洗选的目的。经过1 a的摸索与改进，涡北炼焦煤选煤厂重介精煤灰分已实现智能闭环控制。当前，朱仙庄选煤厂已将产品质量智能闭环控制纳入密度控制改造中，并正在不断完善调试，如改造成功，具有广阔的推广应用前景。

3.4 煤炭产品降水技术任重道远

产品灰分为动力煤选煤厂质量控制的重点，而水分对动力煤热值的影响同样重要。例如，淮北矿区煤炭产品水分每变化一个百分点，会影响商品煤热值约250.80 J/g，对提升商品煤质量而言，降水亦是重要的。当前公司动力煤选煤厂产品水分高低与物料的粒度组成、入洗比例、产品环节、脱水设备工况等有关，在现有工艺、装备下降低煤炭产品水分没有有效的手段，而是否引入干燥技术需从经济性慎重斟酌。对煤炭产品而言，降水技术的发展任重而道远，亟待实现新的突破。

3.5 动力煤洗选工艺亟待优化

当前公司动力煤选煤厂主导的分选工艺为无压给料三产品重介旋流器分选，工艺相对单一，但存在系统悬浮液循环量大、高压力分选、磨损大、脱介及磁性物回收设备配置能力大等问题，造成洗选成本增加。在末煤不入洗的情况下，重介浅槽洗选下限已达到6 mm，加上弛张筛已解决了原煤深度筛分的难题，重介浅槽洗选工艺替代无压给料三产品重介旋流器工艺，可以减少系统悬浮液循环量、降低管路磨损、减轻介质回收负荷、节省电力能耗、降低洗选加工费用。考虑动力煤洗选以排矸为主要目的，采用重介浅槽洗选，唯一需要探讨论证的是如何保证悬浮液密度稳定在1.8 kg/L以上。此外，公司于2016年委托唐山神州公司对祁南、朱仙庄两矿原煤采用ZM矿物型高效分离机进行工业性试验，原煤灰分40%左右，分选产品质量要达到19.65～20.90 kJ/g的要求。相比湿法分选，该工艺没有煤泥水处理工艺，但带来粉尘处理面临的环保问题。动力煤分选采用何种类型装备来优化工艺流程是个系统工程，需从技术、经济、环保等方面综合论证。

3.6 煤矸智能分选系统有待推广

淮北矿区部分矿井仍设置原煤一次筛分、手选工艺，存在用工多、劳动量大、工作环境差、安全系数低、手选效果差等问题。采用煤矸智能分选系统完全可以替代手选工艺环节。2017年，公司已组织人员进行多次论证，调研煤矸智能分选技术；2018年9月，智能干选机在孙疃矿成功应用，解决了传统手选现场的环境污染问题，替代手选工27人，矸石带煤小于2%，分选指标较好。目前，许疃矿地面系统改扩建、信湖矿新建地面系统拟采用智能干选系统替代手选环节。

4 结 语

历经20 a的发展，淮北矿业公司已形成具有自身特色的动力煤洗选加工体系。下阶段，淮北矿业将抢抓国家发展新机遇，结合煤炭产品市场定位，优化适应煤质变化、经济效益佳的动力煤洗选工艺组合，力争在脱粉入选、智能化建设、粗煤泥分选等领域实现新的突破，实现煤泥减量化生产、洗选综合效益高、环境污染少的目标。