中国重介质选煤现状与发展趋势

2019年第9期2019年9月0引言近年来，重介质选煤得到广泛应用，已超越跳汰选煤所占比例，成为中国应用最为广泛的选煤技术[1]。目前在中国，重介质选煤技术已经达到国际先进水平，但原煤入选率还远不及发达国家水平。2017年，全国原煤产量3.52伊109t，原煤入选率达到70.2%。根据《煤炭清洁高效利用行动计划（2015—2020年）》要求，截至2020年，原煤入选率要达到80%以上。在未来一段时间内，中国煤炭主体能源地位不会改变。因此，推进更为高效、高精度、清洁的重介质选煤必将成为主要发展方向。本文结合D选煤厂实际情况，根据重介质选煤应用情况，探讨其现状及发展趋势。

1重介质选煤简介1917年，强斯最先提出重悬浮液选煤方法，这种方法是以水砂悬浮液作为介质。在此之前，曾出现两类其他重介质：a)无机盐溶液，如CaCl2；b)有机重液，如五氯乙烷（C2HCl5）。但最终由于其腐蚀性强、回收困难、价格昂贵、危害健康等问题退出了历史舞台。1926年，出现黏土悬浮液作为介质，但也因其回收困难而未能得到广泛应用。1922年，第一次出现磁铁矿作为悬浮液，并于1938年用于选煤生产中。1945年荷兰国家煤矿局研发出了DSM（圆筒圆锥型）重介质旋流器，取得了历史性突破。此后，在1956年、1967年，美国和前苏联相继研发出中心给料的圆筒形重介质旋流器和三产品重介质旋流器。三产品重介质旋流器的出现推动了重介质选煤的发展[2-3]。20世纪50年代，中国开始对重介质选煤的研究，到20世纪90年代，重介质选煤进入了快速发展阶段，

中国自行研发的大型重介质旋流器得以推广。由于其具有煤质适应能力强、入选粒度范围宽、分选效率高、易于实现自动控制、单机处理能力大等优点，现已成为中国选煤主导工艺[4]。

2中国重介质选煤现状2.1重介质选煤工艺目前，中国选煤已实现从跳汰选煤到重介质选煤的转化，重介质选煤工艺日趋成熟。动力煤选煤主要采用重介浅槽排矸+重介旋流器分选、块煤重介质排矸+末煤不入选、全级三产品重介质旋流器分选、跳汰机排矸及干选工艺[5]。炼焦煤选煤一般采用-50mm全粒级入选，煤泥浮选工艺。目前，有设计采用脱泥无压三产品重介旋流器+TBS粗煤泥分选机+浮选，辅以不脱泥无压三产品重介旋流器+煤泥重介+浮选工艺[6]。当选煤厂规模不大，煤质好，地处高寒、缺水地区时，可选用简单筛分或干法选煤工艺[7]。以D选煤厂为例，D选煤厂为矿井型动力煤选煤厂，设计年洗选原煤1伊107t，处理能力为1894t/h，产品主要用于冶金、喷吹、动力等领域。关键设备主要为进口设备，采用模块化组合安装，全厂实现了自动化控制和信息化管理，是当前较为先进的动力煤选煤厂。其分选工艺为50~200mm（粒度）的块煤通过重介浅槽分选机分选，1.5~50mm（粒度）的末煤经过脱泥后采用两产品重介旋流器分选，0.15~1.5mm（粒度）的粗煤泥通过螺旋分选机进行分选，0.15mm（粒度）以下细煤泥利用加压过滤机和快开式板框压滤机进行回收，其工艺流程图见图1。2.2重介质选煤设备中国重介质选煤设备产品多样化，可选范围广。重介质旋流器作为重介质选煤核心设备，根据其所分选出产品数目的不同，主要分为两产品重介质旋流器和

收稿日期：2019-07-18

作者简介：夏明，1989年生，男，辽宁开原人，2013年毕业于辽宁工程技术大学矿物加工工程专业，助理工程师。

中国重介质选煤现状与发展趋势夏明（大同煤矿集团东周窑煤炭有限责任公司，山西左云037101）摘要：阐述了中国重介质选煤的现状，并结合生产实际，分析了当前重介质选煤工艺存在的问题，指出了重介质选煤的发展趋势。关键词：重介质选煤；选煤工艺；选煤设备；重介质旋流器中图分类号：TD94文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2019)09-0013-02CurrentSituationandDevelopmentTrendofDenseMediumCoalPreparationinChina

XIAMing(DongzhouyaoCoalCo.,Ltd.,DatongCoalMineGroup,Zuoyun037101,Shanxi,China)Abstract:ThispaperexpoundedthepresentsituationofdensemediumcoalpreparationinChina,analyzedtheproblemsexistinginthecurrentdensemediumcoalpreparationprocessandpointedoutthedevelopmenttrendofdensemediumcoalpreparation.Keywords:densemediumcoalpreparation;coalpreparationprocess;coalpreparationequipment;densemediumcyclone

（总第168期）能源研究

13··2019年第9期2019年9月

图1D选煤厂选煤工艺基本流程三产品重介质旋流器；根据原煤入选方式的不同，分为有压给料和无压给料；根据产品机体和结构形状的不同，分为有圆筒形和圆锥形。目前，中国已成功研发出世界上最大的、一段筒体直径为1.5m的三产品重介旋流器，并已用于实际生产中。但重介浅槽分选机等主要设备仍以进口设备为主，国产设备可靠性、稳定性相对落后。各选煤厂应根据生产实际情况选择合适的工艺与设备。D选煤厂末煤脱泥后采用3套相同的分选系统，每套分选系统有1台有压给料两产品重介旋流器，每台的处理能力为348t/h。

3重介质选煤存在的问题与发展趋势3.1存在的问题3.1.1介耗较高目前仍有一些选煤厂存在介耗较高的问题。降低介耗，能减少选煤厂运营成本。以D选煤厂为例，其原煤为全粒级入选，介耗最高时可达到2.4kg/t原煤。介耗较高主要与介质质量、设备及人员操作等因素有关。其中介质粉的磁性、粒度对介质损耗有着重要影响。磁性较低，磁选难度高，介质回收率低；磁性较大，不易脱介，影响分选效果。通常规定磁铁矿粉的磁性物质量分数应大于95%。块煤分选时，粒度<0.074mm（小于200目）磁性物的质量分数须大于80％以上；末煤分选时，粒度为<0.045mm（小于320目）磁性物的质量分数须大于90％。此外，选煤设备选择是否合理、高效，以及管理操作水平的高低也决定了介耗的高低。3.1.2管道磨损严重虽然耐磨材料的应用在一定程度上减少了管道磨损，延长了管道使用寿命，但实际生产中，高密度悬浮液对管道的磨损仍旧严重，维护工作量依旧很大。目前，常见的耐磨管道主要包括铸石管、陶瓷复合管、超耐磨复合管、合金耐磨管等。D选煤厂采用的是铸

石管。铸石材料耐磨、耐腐蚀且价格低廉，因而被广泛应用，但它脆性大，不耐冲击，易破碎，安装维修不方便[2]。3.1.3煤泥水产量大处理难大多数选煤厂在煤泥水处理环节都或多或少存在一些困难，尤其在重介质选煤过程中，煤泥水产量大，若不能及时处理，将影响选煤效率。以D选煤厂为例，其粗煤泥采用螺旋分选机分选，细煤泥采用加压过滤机和快开式板框压滤机联合回收，洗水闭路循环方式。受矿井煤质条件变化影响，细煤泥产量较多，若直接掺入商品煤销售，将影响商品煤质量和选煤厂经济效益。赵树彦等[8]研发“2+2”模式重介质选煤系统煤泥及煤泥水处理工艺技术，使精煤灰分和水分降低，煤泥全部回收，洗煤用水闭路循环。3.1.4自动控制技术有待进一步提高随着重介质选煤技术的发展，重介质选煤自动化控制技术也在不断进步。重介质选煤过程中，悬浮液密度、介质桶液位、旋流器入口压力、磁性物和煤泥的含量及灰分的自动控制都会影响分选效果[9]。以D选煤厂为例，其静态液位压力仪、超声波液位仪、

末煤离心机精煤脱介筛介质回收系统

弧形筛矸石脱介筛破碎机

精煤矸石

矸石精煤

精煤脱介筛矸石脱介筛螺旋分选机细矸石脱水筛矸石

精煤回收系统回收系统浓缩机

压滤系统

精煤弧形筛煤泥离心机

原煤分级旋流器原煤脱泥（筛孔1.5mm）原煤分级筛（筛孔50mm）入厂原煤两产品重介旋流器重介浅槽分选机

精煤分级旋流器

（下转16页）14··2019年第9期2019年9月（上接14页）图1工作面回采后顶底板变形图从图1可以看出，工作面开挖后，受采动影响，采空区周围岩层的力学平衡状态被打破，覆岩被破坏，在自重应力作用下失稳从而引起地表下沉。

3综采工作面冒顶预防措施a)合理布置采面，避免出现采场采动应力叠加的情况，避免工作面相向开采；b)选择合理的巷道截面尺寸和截面形状；c)对综采工作面要及时进行支护，严禁空顶作业；d)开采推进时，禁止任意加大支护间距；e)严格控制锚杆的工程质量，确保锚索的锚固力；f)加强顶板岩性检测，并根据该信息不断修改支护参数，确保锚索锚固端延伸到深部稳定岩石中；g)在原先发生冒顶的区域应加强支护措施；h)提高液压支架的初撑力；i)注意液压支架的质量和规格，确保支架具有足够的工作阻力；j)合理选择锚杆的支护参数，使其具有足够的支护强度，以抵抗围岩压力；k)在采矿过程中，应及时进行覆岩勘探，掌握覆岩岩性变化，合理调整锚杆和锚索参数；l)锚杆体必须具有足够的

承载能力，其施工应严格按照工艺质量要求进行，并应特别注意施加足够的预应力。

4结语a)受煤矿开采的影响，上部岩层的力学平衡状态被打破，上部岩层在自重应力作用下失稳从而引起地表下沉现象，采空区中部地表下沉量大于两侧。b)为了防止采煤过程中综采工作面冒顶，必须根据不同的顶板岩石力学性质采取不同的支护形式和支护工艺。c)在实际生产中，应根据采场围岩及覆岩的条件，严格按照技术措施进行施工，制订切实可行的安全措施，加强顶板管理，确保安全生产。参考文献：［1］邹旭，王楠.采煤工作面冒顶事故的预防和处理［J］.煤炭技术，2011，30(8)：115-117.［2］陈峰，潘一山，钟勇.采动影响下覆岩应力变化规律的数值模拟分析［J］.中国地质灾害与防治学报，2014，25(3)：74-78.［3］曲其辉.采煤工作面冒顶的防治与研究［J］.能源与节能，2014(10)：190-192.

［4］闫少宏，尹希文.大采高综放开采几个理论问题的研究［J］.煤炭学报，2008，33(5)：481-484.［5］宁宇.大采高综采煤壁片帮冒顶机理与控制技术［J］.煤炭学报，2009，34(1)：50-52.［6］罗文.浅埋大采高综采工作面末采压架冒顶处理技术［J］.煤炭科学技术，2013，41(9)：122-125.［7］冯家元，张捍成.回采工作面大型冒顶的原因及防治［J］.矿业安全与环保，2007，34(1)：50-52.（责任编辑：高志凤）

覆岩结构破坏介质分流箱执行机构及稀介磁选机均采用进口设备。中国选煤厂监测技术和仪器仪表仍不及发达国家，涉及煤质和工艺参数的在线检测仪器仪表仍需进一步研发[1]。3.2重介质选煤发展趋势3.2.1选煤装备国产化大型化智能化目前，中国选煤厂在重要洗选设备上仍选择进口设备，如重介浅槽分选机、破碎筛分设备、监测设备等，这主要是受设备可靠性的影响。提高设备可靠性是设备国产化的重要条件。推动国产化、大型化、智能化洗选设备的研制与应用，有助于提升选煤厂智能化控制和信息化管理，提高分选效率，降低运营成本。3.2.2高效高精度清洁重介质选煤技术高效、高精度、清洁重介质选煤技术一直是煤炭洗选行业所追求的目标。降低洗选过程中的能耗、介耗和污染物排放，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，是煤炭工业发展“十三五”规划的重点要求。大力发展高效、高精度、清洁重介质选煤技术，既有利于实现经济效益，又有利于实现社会效益和环保效益，同时确保了对煤炭资源的合理利用。