我國干法選煤技術發展現狀與應用前景

張利巖

摘 ?要：我國地大物博，有著大量的煤炭資源，但是和發達國家相比，煤炭的選擇方式還是存在著很大的問題。由于煤炭資源作為燃料的特殊性，為保障煤炭的質量，我國一般采用干法進行選撿，其工作效率正逐漸無法滿足社會發展的需要。本文從選煤不同類型的干法之間的差別進行分析，指出現行的干法選煤存在的問題，根據現有技術水平推斷干法選煤的新思路，為我國經濟發展和環境保護提供技術理論支持。

關鍵詞：干法選煤技術;發展現狀;應用前景

引言

煤炭資源是我國能源體系中極為重要的組成部分，根據 2017 年中國能源發展報告，煤炭消費量占能源消費總量的比重仍高達 60.4%，對當前我國經濟發展起到了重要的推動作用。煤炭分選有利于降低煤中灰分硫分等有害雜質、降低運輸成本、回收有用礦物、優化產品結構、提高煤炭質量和市場競爭力，是煤炭資源清潔利用的前提和關鍵性環節，對促進煤炭資源綜合利用和行業可持續發展具有重要意義[1]。

1.干法選煤技術

現階段我國的選煤技術主要分為濕法選煤和干法選煤兩種，并以前者為主。干法選煤技術在近年來得到了長足的發展，但仍然具有一定的不足，干法選煤的原理是利用了煤炭資源與其雜質之間物理性質的不同實現的，在工業上能夠應用的范圍比較窄。近年來的干法選煤技術擁有了一定程度的發展，然而在對煤炭資源進行深度分揀的能力上尚有所不足。我國干法選煤存在效率低下、分選下限較高以及細粒分選困難的問題，需要在未來的科技進步中進行解決。

2.干法選煤技術應用面臨的問題

首先，目前較為常用的干法選煤技術對設備功率的要求普遍較高，能量消耗大，在選煤時對周邊作業環境的穩定性提出了較高的要求。而當前干法選煤技術的不成熟也導致實際選煤效率有限，分選粒度范圍小，對直徑較小的雜質顆粒無法保障有效的分選能力，限制了干法選煤的實際效果;其次，選煤的意義在于有效祛除煤礦中多余的雜質，分選下限越低，則選出來的煤質量越高，但目前我國干法選煤技術所能分選的平均下限普遍較高，與濕法選煤技術相比有一定差距，對部分微粒的分選效果比較有限。最后，由于分選下限高，不僅選煤時對雜質難以保障有效的清除，對細粒煤的篩選也比較困難。細粒煤粒徑小，質量輕，在分選過程中極易被分選掉，限制了煤炭的利用效率。此外，在采礦時噴水的操作會導致煤粒成團，進而加大選煤難度，限制了干法選煤效率[2]。

3.干法選煤技術現狀

煤炭資源的清潔利用，在近年來越來越成為煤炭行業所需要關注的重點問題，干法選煤能夠降低煤炭中存有的各種有害物質，對環保具有積極意義。另一方面，由于我國的煤炭資源分布區域主要以西北地區等水資源匱乏的地區為主，濕法選煤在很多情況下都不具備可行性，也有許多類似褐煤等會被水泥化的種類，無法以濕法選煤進行。干法選煤在近年來得到了進一步的發展，有利于資源節約和環境保護。

3.1風力選煤

風力選煤是一項利用煤炭資源和秸稈、砂石等雜質之間重量、密度等物理性質差異，進行分選時是最比較簡單的方式。它的運作原理是在一個水平或略微有所傾斜的平面上，通過機械裝置施加上升氣流，令物理性質不同的物料之間形成界限明顯的分層，從而完成煤炭資源的揀選。按照設備本身運作方式的不同，大致可以分為兩種類型：一種是利用氣流和機床的搖動將物料分層，密度低、質量較輕的精煤中煤從末端排出;另一種同樣是利用氣流和機床的搖動，形成類似于浮力的效果，將密度較高的矸石沉入機床下部排出，最后留下精煤和中煤。兩種方式的原理完全相同，有差別的部分僅在于機器的運作方式有所差異，一種是將矸石沉下去、篩選出有用的精煤;一種是將矸石篩選出來、留下有用的精煤，工作本質是完全相同的。風力選煤法在煤炭工業中應用相對廣泛，由于技術整體相對成熟，成本相對低廉，性價比比較突出。但風力選煤法在精度上會有明顯缺陷，且揀選方式粗糙，進而經常容易出現雜質超標和矸石殘留現象，一方面難以保障風力選煤對精煤的有效分選，另一方面風力選煤對雜質的過濾能力也相當有限。因此風力選煤法在未來應當予以持續性的改進和技術創新，使其發揮更重要的功能和價值。對工業生產而言精度足夠，不利于環境保護和污染問題的防治，因此，需要不斷加以改進，不斷提高風力干法選煤的技術水平。

3.2復合式選煤

復合式選煤技術采用的原理是振動和風力的綜合。究其本質，所采用的方式也是根據精煤和矸石之間物理性質的不同，而通過物理性質進行分選的方式。采用這種方式進行煤炭物料干選的器械，比較典型的是由煤科總院唐山分院開發的復合式干選機，它是目前國內應用最為廣泛的干法分選設備，在常年的實踐過程中已經展示出了它具有的優良性能。它的主要工作原理是根據物料中不同成分的物理性質上的不同，通過復合式作用力（主要為風力和振動力）進行上下分層，在根據密度分層之后，分高密度和低密度兩個方向排出。這種方式的優勢在于不同成分在排料端逐漸增高，能夠根據不同需要，而分選出多種不同的產品，然而精度問題仍然沒有解決，分選的效率同樣有限[3]。

3.3空氣重介質流化床

空氣重介質流化技術采用的是與濕法選煤技術同樣的原理，但其工作程序是在空氣中進行的，因此，也被歸類為干法選煤技術中。這種方式是利用上升氣流，將某些粉體當作重介懸浮液，用濕法選煤的原理進行煤炭資源的揀選工作。這種空氣重介質所具有的特性在于，其密度在三維空間環境下具有穩定而均勻的物理特性，煤炭物料在空氣重介質這種類似于“懸浮液”的環境中，可以由其物理特性進行分層，不同物料經過不同的出口排出，實現分選。

4.干法選煤的發展前景

干法選煤符合 “矸石減量化，煤泥減量化，節約水資源，綠色環保，低碳高效”的選煤發展大趨勢;符合 “無人值守，有人監控”的智能化控制模式;符合 “企業自然屬性———追求利潤最大化”的運行成本低的良性循環狀態。隨著全社會對環保的日益重視和國家煤炭清潔高效利用行動計劃的實施，發展煤炭潔凈利用技術刻不容緩，進一步研究開發新的干法選煤技術和設備十分必要。隨著采掘機械化、自動化、智能化程度的大幅提高，綜采放頂煤技術的全面推廣應用，中小煤礦資源的不斷整合，在采煤工作面單產大幅提高的同時，原煤含矸率大幅增加。同時，由于煤炭資源枯竭的制約，不少以往丟棄的邊角煤、構造煤也不得不開采出來，導致原煤中的矸石量大大增加。根據目前掌握的情況，這部分原煤普遍含矸在 15% 以上，導致原煤質量大大惡化，其發熱量下降尤為嚴重[3]。采用干法選煤工藝分選動力煤、化工用煤和低階煤，具有良好的技術經濟效益;同時，采用干法選煤工藝對冶金用煉焦煤、噴吹煤實施預排矸，可以大大減少進入主選系統的矸石量，其將成為未來發展方向。

5.結束語

干法選煤技術的優勢在于降低生產成本和環境污染，并且解決了在我國主要產煤區使用濕法選煤技術導致水資源供應壓力大的問題。當前我國的干法選煤技術應用整體還處于試點驗證階段，許多技術應用尚不成熟，應當進一步做好技術創新應用，投入更多精力到干法選煤技術的應用實踐中，為煤炭分選工作提供理論和經驗指導。

參考文獻

[1] ?趙志國，張東晨，閔凡飛 . 我國選煤技術發展現狀及對煤炭清潔利用的影響 [J]. 中國科技論文，2011，06（03）：215-219.

[2] ?陳清如，駱振福 . 干法選煤評述 [J]. 選煤技術，2003（06）：34-40.

[3] ?錢海軍 . 干法選煤技術現狀和新的發展思路 [J]. 水力采煤與管道運輸，2016，19（11）：188-191.