煤炭干法分选技术应用场景及展望

许红娜

(中国煤炭加工利用协会，北京 100013)

选煤作为洁净煤技术的源头，对减轻环境污染、提高煤炭质量、节省运力等具有重要作用。山西、陕西、内蒙古、新疆等产煤大省大都干旱缺水，加之储量较大的褐煤、长焰煤等煤种及部分煤中的矸石遇水极易泥化，如果采用湿法选煤工艺对其进行加工，不但会产生大量低发热量、难以销售的煤泥，而且投入高昂，系统维护复杂。我国从20世纪80年代开始对干法选煤技术进行探索，如今在光电(智能)干法分选机、大型复合式干法分选机、新一代干法重介质流化床分选机等方面取得重大突破，原创技术处于国际领先水平。

1 推行干法分选技术已形成广泛共识

近年来，国家和行业对干法选煤的支持力度越来越大。2016年，国家发改委和能源局发布的《能源技术革命创新行动计划》将“高效干法选煤技术”列入能源技术革命重点创新行动路线中。2017年，中国煤炭工业协会成立煤炭行业干法选煤工程研究中心。2018年“煤炭高效干法分选关键技术及应用”获国家科学技术进步奖二等奖。2018年和2019年《全球工程前沿》将“干法选煤技术”、“煤炭超净分选”、“高效降灰、脱硫”等煤炭分选加工技术列入其中。自然资源部矿产资源保护监督司和中国自然资源经济研究院联合编写的《矿产资源节约和综合利用先进适用技术实践》中，干法选煤技术多次入选。2019年，中国煤炭工业协会、中国煤炭加工利用协会主办的全国干法选煤现场会召开。“复合式干法选煤技术与工艺”被列入煤炭工业“十四五”先进适用技术推广目录。中国煤炭工业协会发布的《煤炭工业“十四五”科技发展指导意见》将“干法选煤智能化工艺技术”列为重点领域核心攻关技术，将“研制千万吨级干法分选智能化装备，研究干湿混合流程新工艺，建立千万吨级智能选煤厂示范工程”列为重大技术创新示范。2020年，中国煤炭加工利用协会发布《干法选煤技术规范》团体标准。在国家政策的引领下，在一系列行业行动的推动下，干法选煤技术从小众走向前台，逐步融入专业人士的自觉思维。

2 干法分选技术应用场景

2.1 动力煤全粒级入选

大块动力煤一般作为民用和化工用煤，价格比末煤高，在生产中应减少或避免块煤破碎。目前，常用的块煤分选工艺为重介块煤分选，设备多采用浅槽刮板分选机，存在系统相对复杂、运营成本高等缺点。近年，国内外开始大力开发大块煤智能分选技术，一般可对300～50 mm粒级物料进行分选。IDS智能干选机采用智能识别方法，通过大数据分析，对煤和矸石进行数字化识别，具有分选效率高、完全智能化、不对环境造成污染等优点，可对大于50 mm粒级的物料进行有效分选；ZM矿物高效分离机最佳分选粒度为小于80 mm。利用2种装备各自优势工艺配置组成的全粒级干法选煤生产系统已在国电投集团霍林河露天煤业公司南露天矿投入运营，在世界上首次实现全粒级干法选煤。运营结果表明[1]，吨煤产生净利润60.76元，剥采比可以降低0.1，回采率增加3%，根据当前产能计算，可以延长矿井服务年限1.5 a。

2.2 末煤干选

当前末煤干法选煤技术已经基本成熟，可有效降低工程投资和系统运行成本[2-3]。河南能源贵州公司高山矿小于13 mm粒级占87.32%，采用ZM-150型干法分选机对该矿原煤进行分选加工后，精煤发热量平均提高3.94 MJ/kg，硫分降低约1个百分点，灰分降低约10个百分点，精煤产率为83.05%，吨煤增收效益显著。河南能源永煤公司嵩山煤矿原煤中小于13 mm粒级末煤灰分为38.27%，采用复合干法分选工艺后，产品发热量提高3.37 MJ/kg，硫分降低0.49个百分点，对细粒易泥化煤实现了成功分选，正常生产一个半月就收回投资。

2.3 低质煤提质

复合式干法分选机吸取了风力摇床和流化床的优点并采用多种综合分选原理，使物料在分选床上实现按密度分层。因其无需水和介质，可用于易泥化煤、褐煤等低质煤的提质，具有结构优化、配置精简、建设周期短、投资及运营成本低等优点，目前已在淮北矿业、晋能控股、开滦集团等企业应用，并取得较好的经济效益[4-6]。黑山露天煤矿薄煤层低质煤储量大，灰分为39.81%，含矸率大，水分为3.02%，原煤售价低，严重影响企业经济效益。同时，因新疆地区水资源短缺，宜采用干法分选工艺提高原煤质量，为企业增加经济效益。经ZM复合式干法分选机主选后，对80～13 mm主选产品进行分析，精煤产率为69.28%，灰分为20.37，矸石产率为30.72%，灰分为81.54，有效提高了黑山矿薄煤层的产品煤质量。

2.4 干湿工艺结合的选煤厂改造

对于采用全重介工艺的选煤厂，随着煤质的变化及市场需求的改变，需要对产品结构进行调整，在综合考虑改造周期、投资及场地的基础上，可考虑干湿结合的工艺。确定选煤厂分选工艺时不应将湿法分选和干法分选相对立，应考虑两者的优势互补。比如，对动力煤选煤厂来讲，湿法选煤虽然降灰效果明显，但也增加了产品的水分，采用干法分选更有利于取得产品灰分和水分对发热量的平衡。贵州豫能投资公司新田煤矿选煤厂采用块煤重介浅槽+末煤脱泥无压给料三产品重介质旋流器+粗煤泥TBS+细煤泥浮选和尾煤浓缩压滤回收的联合工艺，末精煤正常发热量为28.43 MJ/kg以上，超过了化工原料煤的指标要求。该选煤厂采用干法选煤工艺预排矸+湿法末煤重介分选+末煤掺配的生产工艺进行改造，通过干选降低含矸率，有效减少了进入水洗系统的矸石量以及遇水泥化量，使精煤接近化工用煤指标要求，并可有效减少对矿井煤炭运输设备损害和大量的环境卫生工作量[7-8]。传统动力煤选煤厂大多采用块煤重介浅槽排矸和末煤旁路不洗工艺，影响综合精煤质量。采用块煤重介浅槽排矸和末煤干选相结合的分选工艺，可以发挥各分选工艺的特长，降低加工成本，优化煤炭产品结构，提高精煤质量。内蒙古东胜一煤矿采用该分选工艺，综合精煤产率可达到86.99%。

2.5 原煤排矸提质

目前，选煤厂采用的排矸设备主要为重介质浅槽分选机、干法分选机和动筛跳汰机，3种设备各有特点。由于干选工艺具有流程简单、运营成本低、分选精度有保障、模块化配置、自动化集控等诸多优势，正越来越被选煤厂认可和采用。新疆圣雄股份能源有限公司黑山煤矿80～20 mm粒级块煤含矸量高[9]，无法达到用户对原煤利用灰分低于5%的要求，造成产品销售困难。采用ZM矿物高效分离机对黑山煤矿原煤进行排矸，精煤产率为93.6%，矸石排出率为6.4%，经济效益明显，且无污染，无环保附加成本，满足了用户对产品灰分的要求。

3 干法选煤技术展望

干法选煤技术虽然取得了较大发展，但在实际推广中仍面临诸多质疑。为推动干法选煤技术在我国的发展，建议如下。

(1)争取国家政策支持。干法选煤实现了“煤泥、矸石的减量化”，符合“绿色环保，节能高效”的环境保护、资源综合利用及发展洁净煤技术等国家经济技术政策要求，应争取国家在企业税收、节能降耗等方面给予优惠政策。

(2)科学运用干法与湿法相结合的工艺。任何技术都有一定的适用性。在新的选煤技术和装备条件下，应根据原煤性质、产品质量要求、产品水分、分选效率、销售收入、生产成本、基建投资等相关因素，经过技术经济指标综合比较，遵循“宜湿则湿，宜干则干，宜合则合”的基本原则，科学运用干法与湿法相结合的工艺。干旱缺水地区煤炭、低变质的褐煤及不粘煤等宜优先选择干法选煤工艺。中高泥化程度和高泥化程度的煤炭，炼焦煤选煤厂宜选择干法选煤方法作为预排矸工艺，动力煤选煤厂应选择干法选煤工艺。

(3)建设现代化大型干法选煤示范厂。开发大型干法选煤装备，完善千万吨级大型干法选煤厂配套装备；推进干法选煤装备加工制造、干法选煤工艺设计的规范化、标准化；将物联网、大数据、云平台等“互联网+”技术融入干法选煤厂设计、建设和生产管理全过程。

4 结 语

目前，作为选煤技术的重要分支，干法分选技术在我国已得到成功应用，但得到选煤界的普遍认可仍然任重道远。在今后的发展中，应系统总结干法选煤和湿法选煤的典型工艺案例，用数据和用事实说话，根据原煤性质和产品质量要求，灵活选用不同的选煤工艺，以推动干法选煤健康发展。