中部地區動力煤干法分選必要性的推論和探討

李文曦，唐志濤

(唐山市神州機械有限公司，河北 唐山 063000)

煤炭產業在對落后產能淘汰整合政策的持續推進作用下，在河南、安徽等中部地區已形成以央企及地方大型國有企業為絕對主力的生產格局。這些企業在礦井的改擴建和現代化采煤技術及設備的列裝等方面通常走在行業前列，激活并促使單礦或單井產能在原有基礎上進一步得到釋放。而中部地區煤炭資源煤層薄、窩存等賦存條件，又使得原煤產量的提升和原煤質量的提升無法完全保持同步，時常出現含矸率上升等原煤質量逆行現象，從而對地區內現有的煤炭分選布局和分選工藝提出了更高的要求和挑戰。

1 中部地區煤炭產品結構和產品態勢

在產品結構上，中部地區煤炭生產企業在原煤條件滿足要求時，多數采取對優質原煤進行分選加工，作為煉焦、噴吹等高利潤產品銷售，其余原煤作為動力煤供應市場的銷售手段；還有部分煤炭生產企業則直接以動力煤銷售。以淮北煤田為例，煤炭資源賦存整體呈現由北向南、由東向西變質程度增高趨勢，現有的濉肖、渦陽、臨渙、宿州等4大礦區，除個別煤礦因煤質條件極差，只能產出單一動力煤產品外，其余煤礦均同時產出煉焦、配焦等高利潤產品和動力煤產品。在實際生產過程中，動力煤也是上述企業回收中煤、創收增效的重要產品，符合經濟性、資源充分利用的要求。因此做好動力煤產品銷售，最大限度開發動力煤的市場價值，對煤炭生產企業而言具有重要意義。

受地理位置和我國煤炭資源分布特點影響，中部地區動力煤產品主要以鐵路運輸的方式供應我國東部、南部地區，汽車運輸供應當地的動力煤市場。隨著國家環保政策在各地的落實和執行，各動力煤市場也更趨向于接受清潔優質的動力煤產品。

當前，我國動力煤入選率尚未達到70%，中部煤炭產區大體處于同等水平。這主要受兩個因素影響：一是部分已建煤礦未配套建設選煤廠或選煤廠分選加工能力不能滿足產能提升后原煤全部入選要求；二是動力煤利潤空間有限，而傳統煤炭分選工藝成本偏高，特別是易泥化的煤和矸石采用濕法分選后，副產品處理壓力大，精煤回收率低，提質效果并不顯著，甚至出現不升反降的情況。因此，為保證動力煤產品相對的經濟性，少入選或不入選動力煤也成為煤炭生產企業不得已而為之的舉措。

2 即將迎來的市場變革

隨著動力煤市場競爭機制的不斷深化、大宗貨物運輸網絡的不斷完善、運輸能力的不斷提升以及環保法律法規的不斷出臺，不久的將來，我國動力煤市場將會迎來一系列變革。對于中部地區煤炭生產企業而言，動力煤銷售將面臨以下挑戰。

(1)外煤入市，東部市場競爭加劇。隨著我國逐漸放開動力煤市場，東南亞、朝鮮等外來優質煤炭對我國的煤炭市場將形成有力沖擊。中部地區煤炭生產企業的東部動力煤下游客戶可選擇性增加，未經分選或分選不充分的煤炭產品競爭力不強，市場份額面臨被壓縮和割食的局面。

(2)運力提升，打破南部市場地域壁壘。自1997年以來，我國鐵路經過數次大面積提速和運力布局調整，運輸能力不斷提高。高鐵網絡的不斷完善，會促使現有普通鐵路的客運能力逐漸向貨運釋放，加之各區段重載鐵路和貫穿西部南北向的蒙華鐵路的竣工，鐵路大宗貨物的運輸能力將會大幅提升，我國西部、北部以及蒙古國的優質動力煤將會逐漸涌入我國中南部煤炭市場。

(3)中部地區各地指導性政策紛紛出臺。以河南省為例，2018年12月9日由河南省人民政府印發的《河南省煤炭消費減量行動計劃(2018—2020年)》指出，“落實煤炭消費企業的主體責任，綜合運用經濟、法律和必要的行政手段，加快形成煤炭清潔高效利用的新格局”，同時“提高商品煤質量，結合煤炭去產能，提高原煤質量，嚴格落實《河南省商品煤質量管理暫行辦法》。到2020年，省內消費煤炭熱值標準力爭提高10%以上，其中煤電機組入爐發熱量力爭達到20.90 MJ/kg”[1]。各地出臺的指導性政策，提高了煤炭市場的準入門檻，動力煤提質已逐漸成為入市的必要措施。

因此，全面推進動力煤入選，提高產品品質，增強市場競爭力是中部地區各煤炭企業在未來階段不得不采取的“保命手段”。

3 當前動力煤分選工藝的比較

與煉焦煤等產品不同，動力煤的指標要求較少，只需以1.8 g/cm3作為分選密度排出矸石，并盡可能地降低硫分；而現有煤炭分選工藝均是物理降硫，即通過排出原煤中的無機硫來實現全硫指標的優化。考慮到動力煤有限的市場利潤空間，在當前實現工業應用的煤炭分選工藝中選擇投資和運行成本低、設備及流程簡單可靠、較大粒級入料范圍、提質效果滿足市場需求的工藝作為動力煤的分選工藝，是中部地區煤炭生產企業應對未來動力煤市場變革最行之有效的途徑。

常見的煤炭分選工藝有斜輪、立輪、淺槽式重介分選，有壓、無壓旋流器分選，動篩、定篩跳汰等濕法工藝，也有空氣重介、復合式干選、智能干選等干法選煤工藝。

濕法分選工藝的分選精度高，分選密度易控，可以實現煤炭的精細化分選，但成本較高，尤其是重介工藝，投資建設和運營成本遠遠高出其他工藝；此外濕法分選工藝以水為分選媒介，易造成產品水分增加，影響熱值及次生產品的回收和銷售壓力。干法選煤工藝是以空氣作為分選媒介，全程不用水，消除了濕法分選過程中水分和次生產品的困擾。尤其是復合式干選工藝，其建設周期較短，投資和運營成本均低于濕法分選工藝，可實現80 mm以下原煤的全部入選，雖對部分難選或極難選煤的分選效果較濕法工藝略有欠缺，但已可完全滿足動力煤分選的指標要求。

4 趙家寨煤礦的干選探索試驗

為探究干選工藝對中部地區動力煤的提質效果，選取河南省鄭煤集團趙家寨煤礦1號和2號原煤進行干法分選試驗：

4.1 1號原煤干法分選試驗

原煤入料粒度不大于50 mm，原煤篩分分析結果見表1。

表1 1號原煤篩分分析結果

從表1可以看出，1號原煤粒度較細，小于6 mm粒級含量74.24%，大于6 mm粒級的塊煤含量為25.76%。隨著粒度變細，灰分呈下降趨勢，大于6 mm粒級灰分明顯高于小于6 mm粒級灰分，說明塊煤中矸石含量較大。對1號原煤的干選試驗結果見表2。

從表2可以看出，1號原煤經干法分選機分選后，精煤產率為75.45%，灰分為21.37%，發熱量為24.97 MJ/kg，相比原煤灰分降低12.24百分點，發熱量提高4.44 MJ/kg。 排出矸石產率為12.69%，灰分85.56%，矸石較純凈。

4.2 2號原煤干法分選試驗

原煤入料粒度不大于50 mm，原煤篩分分析結果見表3。

表2 1號原煤干選結果分析

表3 2號原煤篩分分析結果

從表3可以看出，2號原煤粒度較細，小于6 mm粒級含量45.18%，大于6 mm粒級塊煤含量為45.18%。隨著粒度變細，灰分呈下降趨勢，大于6 mm粒級灰分明顯高于小于6 mm粒級灰分，說明塊煤中矸石含量較大。對2號原煤的干選試驗結果見表4。

表4 2號原煤干選結果分析

從表4可以看出，2號原煤經干法分選機分選后，精煤產率為50.84%，灰分為37.30%，發熱量為18.54 MJ/kg，相比原煤灰分降低19.54百分點，發熱量提高了6.88 MJ/kg。 排出矸石產率為41.83%，灰分80.01%，矸石較純凈。

5 干法分選在中部動力煤產區的應用前景預測

由上述試驗可以看出，采用干法選煤工藝分選趙家寨的動力煤原煤，提質效果明顯。干法分選工藝應用于動力煤分選，在降硫、排矸的同時可去除一定的表面水分，可進一步提高煤炭發熱量，提質效果顯著。干法分選適用于動力煤高密度排矸，也可用于煉焦煤水洗前預排矸以及臟雜煤、工程煤和石子煤等原料的分選提質等領域，并可結合原煤特點實現成本優化和資源的高效利用。例如湖南湘煤集團南陽礦業公司利用干法分選設備對原煤進行分選，選后回收60%的精煤產品，灰分達到12%，可直接作為噴吹煤產品供應韶鋼；回收20%～25%的中煤產品作為動力煤供應本地電廠。

對于中部地區煤炭生產企業而言，采用干法分選工藝對動力煤進行分選，可以用較為低廉的建設和使用成本，在濕法工藝擴建工程繁瑣、困難且水資源耗費嚴重的大環境下，解決因缺少動力煤分選或分選能力不足和環保政策法規出臺以及其他變革帶來的市場壓力，增加產品競爭力，拓寬產品利潤空間。