1、1近年我国煤炭洗选加工及综合利用设计的发展与变化戴少康 2009-3-9近十年来我国选煤工艺技术发展非常迅速，选煤工程设计面貌发生了巨大变化。随着市场经济不断深化发展，国家基本建设管理体制和工程项目设计审核程序也发生了根本性的变化。这些发展与变化，促使各院设计文件编制质量、技术水平均有了明显进步，编制内容也发生了很大的变化，主要表现在以下五个方面：一、煤质分析方面的变化1、煤炭的用途、价值扩展了鉴于我国石油资源储量越来越少，而社会对汽油、柴油、航空煤油、各类石化产品的消耗和需求与日俱增，目前国内近一半的石油耗量依赖进口。在这种大背景下，我国储量相对比较丰富的煤炭资源的重要性则日益突出。现在，煤
2、炭已经不仅仅是传统意义上的动力燃料和炼焦原料了，还是作为替代石化产品的现代煤化工、煤基合成油等高附加值产业的宝贵原料。因而，煤炭深加工、煤炭转化等产业应运而生，蓬勃发展，类型繁多。例如：1）煤电一体化、煤电联营的坑口电厂得到国家的惠顾。不同燃烧工艺的各种锅炉如超临界、超超临界煤粉锅炉，大型循环流化床锅炉等不断更新；2）现代煤化工。范围包括煤基合成气制甲醇、甲醇制化工产品（二甲醚、醋酸及其下游产品） 、甲醇制醇醚燃料、甲醇制烯烃、多2联产等蓬勃发展；3）煤基合成油。包括直接液化、间接液化等；4）与冶金、焦化相关的新型转化产业。高炉喷吹煤粉、利用低温干馏对褐煤干燥提质等方兴未艾。煤炭的用途、价值扩
3、展了。不同的煤炭转化产业，不同的转化工艺对煤质又有着不同的要求。因此我们必须随之扩展我们的知识面。2、对煤质分析的要求更加严格煤质特征及工艺性能分析、评述之所以重要，因为它们是确定煤炭产品方向和产品结构的基础条件之一。对煤质分析的要求更加严格，主要反映在以下三个方面：1）煤质分析的项目和内容更加全面。除常规的工业分析、元素分析而外，还应包括煤炭工艺性能指标分析、显微煤岩结构分析、煤化程度、变质程度分析等。设计文件最好能反映地质报告原始面貌（“原生态”数据） 。设计文件中列出的煤质特性资料往往内容不全，而且缺乏针对性，大多存在以下问题：（1）当煤炭用作动力发电时，往往缺少对锅炉腐蚀有关的氯含量、
4、氟含量指标，与锅炉排渣有关的灰熔点、结渣性、结污性等指标。（2）当煤炭用作造气、生产合成氨时，往往缺少与移动（固定）床气化炉气化效率有关的机械抗碎强度、热稳定性、对 CO2转化率等3指标。实例 潞安矿区常村矿的贫煤，机械抗碎强度极低，运输过程易粉碎。太原某厂是常村矿的块煤产品用户，用作造气。因运输过程中块煤粉碎，引起两家打官司。说明常村矿的贫煤不适合块煤造气。（3）当煤炭用作液化和煤化工时，往往缺少煤的显微煤岩组成、反映煤化程度、变质程度的镜质组反射率指标、碳氢比、氧元素含量、氢元素含量、可磨性、煤灰软化、流动温度等与煤炭液化、煤制合成气工艺密切相关的重要指标；实例内蒙鄂尔多斯呼吉尔特矿区的不
5、粘煤与加氢直接液化工艺相关的各项煤质指标，如显微煤岩组分、镜质组最大反射率、碳氢比、氧元素含量、灰分、水分、挥发分、发热量、煤灰软化温度等均位列前茅。综合煤质特性最接近或已达到加氢直接液化工艺要求的理想值，而且均明显好于周边矿区，如神东、神府南、榆神、新街、塔然高勒、高头窑、万利等矿区的煤炭，是我国不多见的加氢直接液化的理想原料。像呼吉尔特矿区这样地质储量非常丰富、矿区建设规模大、煤质又好的整装大型矿区，在全国更是罕见（黑龙江的伊兰矿区、云南的先锋露天矿的煤质也比较适合加氢直接液化工艺要求。但是，资源储量不多，煤矿产量规模不大，煤制油产业形不成规模） 。然而呼吉尔特矿区总体规划却将该矿区宝贵稀
6、缺的煤炭资源挪作他用（制二甲醚、发电） 。（4）当煤炭用作生产合成气的原料，而且气化工艺采用水煤浆4气流床工艺时，缺少对煤的成浆性分析。实例 陕北榆神矿区金鸡滩矿井的不粘煤是供兖煤集团榆林100 万吨/年煤炭间接液化项目的原料煤基地，该项目煤制合成气采用德士古水煤浆气流床工艺。但缺少对煤的成浆性分析。金鸡滩矿井的不粘煤成浆性差，实验室试验煤浆浓度仅为 59.5%，而间接液化项目可研设计煤浆浓度仅为 65.0%，这给气化工艺带来诸多不利影响（煤耗、氧耗增加，为扩大空分装置增加数亿元投资） 。2）对煤质分析要求更加精细、准确。煤质特征及工艺性能指标的表述不够准确，没有严格按照各类煤质指标划分等级的
7、相关国家标准或行业标准来表述。需要注意的是，这些标准实行动态管理，随着时间的推移和技术进步，各类煤质指标划分等级的标准也在不断的修改、完善。我们必须掌握新版标准 。3）煤炭种类、硫分含量是确定煤炭产品方向时，二个不可忽视的重要因素。这是需要特别指出的。国家实行煤炭资源分类使用和优化配置的原则（发改工业20061350 号文） 。煤炭种类和硫分含量，涉及国家有关资源合理利用的原则问题。根据国家环保总局、国家经贸委、科技部 2002 年 1 月 30日联合发布的文件（环发200226 号）第 3.1 条规定“各地不得新建煤层含硫分大于 3%的矿井” ；在煤、泥炭地质勘探规范（DZ/T0215-20
8、02）附录 E 建议的煤炭资源量估算指标中，最大硫分为 3%；国家发展和改革委员会 2007 年 80 号公告煤炭产业政策5第十三条中也指出， “国家对特殊和稀缺煤种实行保护性开发，限制高硫、高灰煤炭资源开发” 。因而国土资源部在项目核准会签中十分重视这两个问题。例如：（1）淮南矿区顾桥矿井的气煤不作炼焦煤而用于发电的问题；（2）重庆松藻矿区的高硫煤（St.d4.0%）资源，开发利用是否合理的问题。在国家发改委对这两个项目核准会签中均遇到国土资源部质疑。另请专家，重新进行了论证。所以，当设计遇到特殊和稀缺煤种挪作他用或高硫煤资源需要开发时，对开发、利用的必要性、合理性应进行论证。设计文件往往缺
9、乏这种必要的论证，特别是云、贵、川地区的高硫煤矿区的开发。实例 贵州织金矿区肥田矿井各煤层硫分总体偏高是本井田主要煤质特征之一，其中 7 号、23 号二层煤平均硫分分别高达 4.22%和 4.10%，均属高硫煤。然而， 可研对该井田赋存的高硫煤资源进行开采、利用的理由、必要性缺乏必要的论证和阐述。贵州省煤炭储量比较丰富，但高硫煤资源较多。例如，肥田井田硫分3%和3%的煤炭储量几乎各占一半。使高硫煤资源得到充分合理地利用是个不能回避的现实问题。仅从以下三个方面对开采高硫煤的理由提供一些思路，供可研编制单位考虑：（1）开采方面。井田内硫分3%的高硫煤和硫分3%的煤炭资源是交错共生的。例如，上组三层
10、煤中，6、6 -1号煤层平均硫分63%，而 7 号煤层平均硫分3%。在开采过程中，如果迈过 7 号高硫煤层不采，继续开采下部煤层，则 7 号煤层也会遭到垮落破坏。即便在平均硫分3%的同一煤层中，也存在硫分3%的块段，例如，6 号煤层平均硫分虽然为 2.59%，但硫分波动范围却在 1.88%3.21%之间。在开采过程中，也不可能迈过高硫煤块段不开采。总之，井下开采工艺难以实现只开采低硫煤，不开采高硫煤。实际情况是在开采低硫煤的同时，若不开采高硫煤，则高硫煤资源将遭到破坏，无法完整保留下来。这是对宝贵的一次性化石能源资源的极大浪费。（2）煤质方面。鉴于本井田高硫煤的硫分组成以无机硫黄铁矿为主（占近
11、 80%） ，有机硫的含量低，这就为洗选脱硫提供了极为有利的条件。精查地质报告资料表明，高硫煤洗选后理论脱硫率高达近 70%。其中 7 号煤硫分可从 4.22%降至 1.32%；23 号煤可从 4.10%降至 1.44%。对于本矿井的高硫煤而言，通过洗选加工，煤中大部分硫分是可以脱除的。采用洗选脱硫 +电厂锅炉烟道尾气脱硫相结合的处理方式，完全能够有效控制 SO2对环境的污染，达到国家环保要求，为本矿井高硫煤资源得到合理利用提供了可行的条件。（3）本矿井无烟煤除硫分高外，其余煤质特性：如高特高热值、特低磷、低砷、中等煤灰软化温度、高热稳定性、高抗碎强度等特性均符合优质动力电煤以及优质造气用煤的
12、要求。从保护国家资源考虑，本矿井高硫无烟煤资源应该进行开采，并通过综合加工利用途径加以充分利用。7二、市场经济不断深化发展带来的变化随着我国市场经济不断深化发展，对煤炭产品方向、产品结构定位的合理性，市场销售的适应性等有了更高的要求，比计划经济时期和市场经济初期有了质的变化。因而在可研报告评审时，对煤炭产品目标市场的分析要求更为准确，用户要求更为落实，一般要求附有与目标用户草签的供煤协议作为支撑文件。目标市场分析、落实之所以重要，是因为它是确定煤炭产品方向和产品结构定位的依据之一。1、确定煤炭产品方向和产品结构定位的依据煤炭产品方向和产品结构定位的依据主要有二条：一是煤质特性；二是市场需求。产
13、品目标市场不落实，产品方向定的不准确，建成后将会造成被动与损失。实例济北矿区某选煤厂主要入洗本矿生产的 3 号煤层原煤。3号煤层的内在灰分较低，与兖州矿区煤的内灰相近。但是，轻密度级物料的产率却比兖州煤要低得多。现将兖州矿区的 3 煤与济北矿区某两个煤矿的 3 煤，对比如下：兖州（3 ）济北塘口（3 ）济北许厂（3 ）浮煤累计灰分%8.54 8.52 8.57浮煤累计产率% 87.32 70.43 71.88由此可见，济北矿区的原煤在生产低灰产品的条件下，精煤产率大大低于兖州矿区（约低 16 个百分点） ，其经济效益可能远不如8兖州矿区好。加之华东地区气煤储量极为丰富，而当地炼焦煤市场对气煤用
14、作配焦煤的需求量又十分有限。济北矿区生产低灰炼焦配煤产品，无法与邻近的兖州矿区优质气煤竞争，故选后产品的灰分不宜定得过低。根据济北矿区某选煤厂 3 煤的浮沉资料分析得出，当生产灰分12%的优质动力煤时，其产率增加幅度最大。比生产灰分为 9%的炼焦配煤产品时，每年提高产量约 18 万吨，增加利润约2000 万元以上。所以，建议对济北矿区某选煤厂产品定位，宜以生产灰分12%的优质动力煤为主。实例 陕西省黄陵矿区某矿的弱粘煤，虽然具有低内水、低灰、低硫、高发热量等优良煤质特性，但是，并不是高炉喷吹的理想用煤。因挥发分较高（Vdaf=33.75%属中高挥发分） 、磷分较高（P t.d=0.067%属中
15、磷） 、煤灰成分中可作为高温条件下喷吹煤粒骨架的Al2O3含量低（仅为 21.67%） ，作为高炉喷吹煤并不理想。国内高炉喷吹煤市场需求量有限，年需高炉喷吹煤 20.00Mt/a左右。而本矿煤炭因煤质方面的原因，作为高炉喷吹煤并不理想，与周边省份的矿区如晋城、阳泉矿区的无烟煤、潞安矿区的贫煤相比，质量差距较大，作为高炉喷吹煤其市场竞争力不强，销路难以打开。另外，弱粘煤作为炼焦配煤市场用量更不大。故黄陵二号煤矿将高炉喷吹煤和配焦煤作为主要产品方向，原煤基本全部洗选，生产低灰精煤产品的加工原则，是不尽合理的。据了解，该选煤厂试运行期间，因高炉喷吹煤和炼焦配煤市场推不开，末精煤产品销路不畅，致使其末
16、煤重介分选系统和干扰床9煤泥分选系统长时间闲置不用，造成了浪费。本实例充分证明了煤质条件和市场需求对确定正确的产品方向，制定合理的产品结构有着举足轻重的影响，具有典型意义。2、 可研报告中市场分析普遍存在的共性问题（1）市场分析从国际到国内，内容空泛，不着边际，与可研项目本身挂钩不紧密。 （切忌空对空）（2）对目标市场用户的分析不够具体。缺少用户需煤的文字协议。对目标市场的具体分析和向用户供煤的文字协议均是国家发改委核准项目的重要条件之一，是不可或缺的，切忌空对空。 （最简单的道理：如果没有用户，开矿就没有必要，国家不提倡用新开矿井的产品去挤兑现有市场，这是浪费资源。 ）三、选煤工艺技术发展带
17、来的变化国外先进工艺技术的引进，国内重介分选工艺研发的突破，使我国选煤工艺技术发展非常迅速。各院煤炭洗选加工设计的工艺技术水平也有了明显进步。各种类型的重介分选工艺和钢结构模块化工艺布置的普及，使选煤工程设计面貌发生了巨大变化，有了质的飞跃，令人耳目一新。但是设计文件中，也普遍存在一些问题，其中带共性的主要问题分述如下：1、可选性试验资料不齐全，且缺乏代表性。原煤可选性试验资料之所以重要，因为它们是确定煤炭洗选加10工原则的基础条件之一。依据缺乏代表性的筛分浮沉资料制定选煤工艺，是对设计的误导，后果是严重的。所以新颁煤炭洗选工程设计规范5.1.6 条（黑体字强制性条文）明确要求“可行性研究和初
18、步设计必须对筛分、浮沉试验资料的代表性进行评述。当筛分、浮沉试验资料的代表性不足时，应按规定进行调整，使其接近生产实际” 。这是新规范与旧规范最主要的区别和进步点之一。这就要求必须结合本井田的条件和矿井采用的开采工艺，对上述借用资料进行合理的调整，以增加资料的代表性。目前，调整资料的方法，国家尚无统一规定。只能按照煤炭洗选工程设计规范5.1.6 条规定的原则进行调整。 设计规范对资料调整的规定是“1 参照邻近煤矿、选煤厂的实际生产情况调整。2 根据煤田地质报告、采煤方法、运输提升方式等因素调整” 。调整资料时，需要特别注意以下几个方面：（1）对生产原煤灰分进行合理预测（2）对小窑原煤筛分资料的
19、粒度组成进行合理调整，鉴于动力煤分选多采用块煤排矸或分粒级分选。所以，对于动力煤分选而言，原煤筛分资料的粒度组成的准确性及代表性尤为重要。2、选煤厂同时入选二层煤时，不能正确处理如果选煤厂入选的原煤来自多个矿井或同一矿井的多个煤层(实际上大多数设计是属于这种情况)，这时就需要考虑多层原煤是应该采取混合入选还是分组入选的问题。11煤炭洗选工程设计规范5.1.5 条明确指出“当各煤层在分选密度相同的条件下，其可选性、基元灰分相差较大、净煤硫分相差较大或煤种不同时，宜分别分选” 。这时，井下采取分采、分运，地面分储、分别入选的方式最为合理；如果煤质条件允许实行混合入选方式，也还必须解决如何保证实现各
20、层煤混合入选比例的问题。这时，最佳方案仍是井下采取分采、分运，地面分储按比例配煤入洗。但是，井下实现分采、分运、分别提升困难较大，一般矿井不具备这种条件。退而求其次，可以考虑在地面设置原煤均质化混煤场，保证入选原煤性质在一段时间内（时间长短取决于混煤场容量，一般为 23 天）保持相对均匀。国外、国内均有选煤厂采用这种方法。实例 准格尔矿区酸刺沟矿井首采的 4、6 上 二层煤灰分、密度组成相差较大是本井田煤质方面一个主要特点。 可研推荐取长补短配煤入洗的方式。鉴于井下未实行分采分运，二层煤开采的数量和质量具有随机性，地面生产系统也没有采取任何混煤措施，因而可研确定的 4、6 上 二层煤的混煤比例
21、（1：5）得不到保证，配煤入洗的方式亦无从落实。实际上使4、6 上 二层煤变成了随机混合入选。最终将造成分选过程难以控制，选后产品质量不稳定的严重后果。3、确定选煤工艺方面存在的问题分选工艺方案的比较只作定性的技术分析，讲的空道理多，未考虑与分选工艺相关的各种因素，缺少量化数据，论据不够充分，12结论难以服人。新颁煤炭洗选工程设计规范5.1.7 条（黑体字强制性条文）明确规定“选煤方法应根据原煤性质（如粒度组成、密度组成、可选性、可浮性、硫分构成及其赋存特性、矸石岩性） 、产品要求、分选效率、销售收入、生产成本、基建投资等相关因素，经过技术经济比较后确定” 。上述条文比老规范有了质的变化，这是
22、新规范与旧规范最主要的区别和进步点之一。其核心要求是应根据具有代表性的可选性资料，统筹考虑与分选工艺相关的各种因素，通过技术经济量化比较，综合论证，来确定分选工艺。选煤方法的确定，除应体现最大产率原则外，还要体现经济效益最大化原则。实例 东北鹤岗矿区，某外国公司设计建设的某炼焦煤选煤厂（1.50Mt/a）就是采用选前脱泥两段有压入料二产品重介旋流器+粗煤泥入螺旋分选机分选工艺。结果，比本矿区采用选前不脱泥无压入料三产品重介质旋流器+煤泥重介旋流器分选工艺的选煤厂的精煤产率低了约 5%。一年损失几千万元的收入。可谓对细粒煤（含粗煤泥）分选工艺选择不当的典型警示范例。实 例 陕北榆横矿区凉水井矿选
23、煤厂（ 4.00Mt/a） ，入洗煤类为长焰煤。本矿煤质方面的的最大特点是多数煤层的顶底板及夹矸岩性均为泥岩，遇水易崩解、易泥化。选煤工艺采用原煤全部入洗工艺，即选前脱泥，50 1.5mm 采用有压入料两产品重介旋流器分选，1 .5 0.15mm 粗 煤 泥 采用螺旋分选机分选，-0 .15mm 细 泥采用压滤机直接回收。自试生产调试以来，主要入洗本矿井开采的 4-2煤层原煤，该层13煤平均含有厚 200mm 泥岩夹矸。存在的主要问题是即便在入洗煤量不大（平均实际入洗煤量不足设计额定能力的 1/5）的情况下，洗水很快变黑、变稠，煤泥水系统能力严重不足，煤泥处理不了，导致循环水池液位不断上涨、溢
24、出，开车仅几个小时，便无法生产。究其原因，主要有以下二点：（1）设计采用有压入料重介旋流器分选方式，产生次生煤泥量大。入料经离心泵叶片强烈撞击，高速搅动，原煤中所含泥岩矸石，大量被泥化。据现场实测，进入浓缩机的 -0 .15mm 细泥量占原煤的18%，比原设计预测值 5.23%高出近 3.5 倍。结果造成煤泥水系统能力严重不足。（2）泥岩矸石遇水泥化后，不易沉降，压滤效果变差，按常规选型的浓缩机、压滤机面积明显不够，细泥得不到及时回收，大量积聚在洗水中，导致循环水很快变黑、变稠，循环水池液位不断上涨、溢出。后来不得不“亡羊补牢” ，增建一座压滤车间，在原设计 3 台压滤机（300m 2/台）的
25、基础上，再增加 6 台压滤机（400m 2/台） ，压滤面积增加两倍多，增加投资近 1500 万元。这可谓因选煤方法选择不当带来一系列问题的典型警示范例。也是体现矸石岩性对煤方法选择的影响程度的典型实例。对这种含有大量易泥化的泥岩矸石的原煤，比较妥当的分选方法宜先采用动筛跳汰机预排矸，将大块泥岩矸石尽早地从系统中排除，这样对后续主选工艺和煤泥水系统十分有利。其后若需全部入洗的话，也宜采用无压入料重介旋流器分选比较合理，无压入料重介旋流器是泥化程度最轻的选煤方法之一，有利于减少次生煤泥量，14减轻煤泥水系统的负荷。其实，像该矿这样内在灰分低，-1.4 密度级轻产物产率高达 80%，中间产物少，可
26、选性好的原煤，若产品方向定位为动力煤和煤化工原料，则大可不必全部入洗，采用+13（25）mm 块煤重介排矸工艺，-13（25）mm 末煤不洗选，块煤产品可作气化原料，末煤直接作电煤就比较经济合理。4、采用动筛跳汰机分选工艺时存在的问题目前采用动筛跳汰机预排矸分选工艺的比较多，但对采用该工艺的合理条件往往缺乏深入分析。例如，不问动筛跳汰机入料中矸石所占的比例是否合理，在矸石含量很少的情况下，就盲目采用动筛跳汰机预排矸；另外，不少设计院在动筛跳汰机前加设缓冲仓，大大增加了入料中的限下率（砸核桃现象） ，使动筛跳汰机不能正常工作。实例陕西神府矿区（南区）某矿选煤厂（6.00Mt/a） ， 可研采用动
27、筛跳汰机预排矸。而该矿原煤矸石含量总体就少，块矸含量更少，+50mm 块原煤中的矸石含量只占不足 9%。采用动筛跳汰机预排矸不尽合理。因为含矸量太少的原煤采用动筛跳汰机排矸，不利于动筛跳汰机处理能力的充分发挥。将导致相应增加动筛跳汰机选型台数。实例山西潞安矿区司马矿选煤厂采用动筛跳汰机预排矸工艺，但在动筛跳汰机前加设缓冲仓，大大增加了入料中的限下率（砸核桃现象） ，使动筛跳汰机不能正常工作。5、两个以上介质系统设计中存在的问题15大型重介选煤厂若布置两个以上独立的生产系统时，有的设计因为厂房空间紧张，将两个生产系统中的介质系统的某些环节（如稀介桶、磁选机）合并为一台设备去处理，看似减少了设备台
28、数，却是很不合理的。为了提高介质密度、分流量控制的精度，保持每个生产系统所属介质系统的独立性是十分必要的。切忌“你中有我，我中有你”的相互混淆现象。实例 山东巨野矿区郓城矿选煤厂主厂房布置成 4 套重介质分选系统，存在系统过多，增加生产管理和自动控制难度的缺点。而且，4 套重介质分选系统中，每两套系统的中、矸介质系统多数环节的设备（脱介筛、稀介桶、稀介泵、磁选机）互为共用，虽能减少一些设备台数，但不利于每个分选系统的介质平衡，也难以实现密度、分流量等工艺参数的精确自动控制。特别是当其中一套分选系统故障停车时，某些共用设备如稀介泵因选型流量大，则无法正常运行，更难以实现远距离集控开停车。6、重介
29、质分选介耗偏高的问题介耗是重介分选的重要技术经济指标，对重介分选生产成本影响较大，降低介耗应该是重介分选工艺设计的重点之一。 煤炭洗选工程设计规范第 5.3.9 条为强制性条文，规定“分选每吨煤的磁铁矿粉技术耗量应符合下列规定：块煤：0.8kg；混煤、末煤：2.0kg”。但不少设计在投产后往往效果不佳，介耗偏大，多数大于2kg，甚至 35kg。影响介耗指标的因素是多方面的，必须全面考虑，采取综合技术措施，方能收到好的效果。这些技术措施包括： 16（1）合理选足脱介筛的面积和筛孔缝隙（合格段 0.5mm，稀介段和弧形筛 0.751.0mm,若筛下物料最终去浮选则不宜大于 0.5mm） ，杜绝脱介
30、筛跑介；（2）除设弧形筛预脱介外，脱介筛必须设合格介质段，尽量减少去稀介段的介质数量，以减少介质净化所造成的损耗；（3）尽量避免采用双层脱介筛。不少设计在重介分选系统中，采用双层脱介筛，将产品脱介与分级两个作业的功能合并在一台双层筛内完成。虽然有环节简化、方便布置等优点，但也存在下层筛脱介效率不高，将增加介耗的弊端；（4）物料入脱介筛前加设均料设施（如弧形筛、均料槽）使物料均布筛面，以提高脱介效率；（5） 提高脱介筛喷水的压头并保证足够的喷水量（小水量、高压头） ，以便减少筛上物料带走的介质量；（6） 选用进口高效磁选机回收介质，其磁选效率高达 99.9 %左右，可有效地减少介耗；（7） 严格
31、控制磁选机的入料量( 100 m3/h.m)，保证合理的入料浓度（15%25%，最佳值 20%） ，保证磁选机入料中磁性物含量不超过允许值（18.5t/h.m） 。以便使磁选机的工况和磁选效率保持在最佳状态，这对降低介耗十分重要。入 料 矿 浆 （ 即 稀 介 质 ） 浓 度 不仅 取 决 于 脱 介 筛 喷 水 量 的 大 小 ， 还 与 选 前 是 否 设 预 先 脱 泥 环 节 有着 直 置 接 关 系 。 因 此 工 艺 流 程 的 制 定 与 计 算 应 与 磁 选 机 选 型 结 合起 来 考 虑 ；17（8）合理选择补加介质方式。为了保证及时补加介质，中矸磁选机的处理能力应留有一
32、定的富裕或专设一台磁选机作为净化补加新介质用。7、主要工艺设备选型经常出现的问题工 艺 设 备 选 型 失 误 ， 其 不 良 后 果 往 往 在 选 煤 厂 建 成 投 产 后 才逐 渐 暴 露 出 来 ， 但 为 时 已 晚 。 因 为 ， 工 程 一 旦 建 成 ， 厂 房 的 空 间和 面 积 已 经 固 定 ， 再 来 弥 补 改 正 设 备 选 型 方 面 的 失 误 ， 为 时 已 晚 。姑 且 不 论 经 济 方 面 的 损 失 ， 仅 实 施 设 备 变 更 的 技 术 工 作 就 十 分 困难 。 如 果 接 受 既 成 事 实 ， 又 会 给 接 产 单 位 的 生 产
33、管 理 造 成 难 以 克服 的 被 动 和 麻 烦 ， 甚 至 留 下 永 久 的 遗 憾 。 其 实 ， 一 部 好 的 设 计 不论 工 艺 多 么 先 进 、 完 善 ， 最 终 还 是 要 靠 设 备 的 正 常 运 行 才 能 体 现出 来 。 近 年 来 设 计 投 产 的 重 介 选 煤 厂 ， 在 工 艺 流 程 方 面 出 问 题 的并 不 多 ， 暴 露 出 来 的 大 多 数 问 题 都 是 因 为 设 备 选 型 失 误 造 成 的 。这 样 的 深 刻 教 训 ， 几 乎 在 每 部 设 计 中 都 不 同 程 度 地 存 在 。 在市 场 经 济 不 断 深 入
34、发 展 的 今 天 ， 工 程 投 资 都 是 业 主 自 筹 ， 工 程 总承 包 （ 即 交 钥 匙 工 程 ） 的 形 式 也 被 业 主 越 来 越 认 同 ， 是 今 后 发 展的 方 向 。 若 再 大 量 出 现 这 类 设 备 选 型 方 面 的 失 误 ， 造 成 的 经 济 损失 就 得 设 计 单 位 或 工 程 总 承 包 单 位 自 负 了 。 所 以 ， 设 计 人 员 一 定要 高 度 重 视 工 艺 设 备 选 型 在 选 煤 厂 设 计 中 的 重 要 性 。设 备 选 型 方 面 的 失 误 ， 主 要 表 现 在 以 下 两 方 面 ：（1）对设备的性能、
35、特长把握不准；为了片面追求规格型号统一，选型不是偏大就是偏小，比规范提供的参考指标偏离较多，18有的偏离多达数倍。实例 山东巨野矿区郓城矿选煤厂主厂房实行工程总承包。脱介筛选型采用水平直线振动筛，虽然可行，但因水平直线振动筛用于脱介，其单位面积处理能力较小（34t/m 2） ，故一般筛子面积选型规格较大，而大面积水平直线振动筛结构刚性差，易断横梁。对于-50mm 混煤产品脱介而言，采用单位面积处理能力相对较大（56t/m 2） 、结构刚性较强的香蕉筛更为适宜。精煤脱介筛面积为 422 m2，其单位面积处理能力已达 6t/m2，超过规范指标近一倍，说明选型面积小了近一倍。而中、矸脱介筛为保持与精
36、煤脱介筛规格型号一致，选型面积又过于大，其单位面积处理能力才不到 2t/m2，大大低于规范指标。中、矸脱介筛选型面积过大，还会带来脱介筛喷水过量的弊端，导致磁选机入料浓度偏低，影响磁选效率。设备选型不必刻意追求规格型号的统一，造成不必要的投资浪费，对于工程总承包项目而言，更是如此。实例 有的设计对块煤重介分选产品脱介筛选型采用香蕉筛不尽合理。实例 凉水井选煤厂重介旋流器入料泵的选型失误给工程总承包造成的经济损失的深刻教训必须认真吸取。实例 不少工艺流程设计，采用粗细煤泥分别脱水回收的原则是合理的。但对粒度小于 0.15mm 的细煤泥采用加压过滤机进行脱水回收，却存在滤饼水分大，脱水效率低，处理
37、能力成倍减少的问题，19设计宜慎重对待。（2）片面追求引进设备，宜优先考虑国内技术过关的设备。实例 司马矿选煤厂精煤离心机和煤泥离心机设计选型均采用德国天马离心机，代理商申克公司偷换成自己在天津生产的离心机。试运转时，几乎没有脱水效果，说明国外设备并不都好。8、工艺布置方面存在的问题1）不少设计院在地面生产系统工艺平面布置时，不设储煤场和原煤缓冲仓，主井井口提升设备直接与选煤厂生产系统相连。这首先不符合新颁煤炭洗选工程设计规范第 3.2.1 条、3.2.3 条的规定，同时还存在一系列弊端：（1）直接相连，使选煤厂生产系统设备小时能力必须与主井提升设备相同，而且为了保证主井提升的安全，选煤厂生产
38、系统需设备用系统，这必将造成投资的极大浪费。（2）选煤厂生产系统中任何一台设备出故障，因煤流系统有闭锁关系，都将导致主井提升设备（胶带机）停车。如果主井提升设备为绞车，必将给矿井生产带来极大危害。2）目前选煤厂主厂房设计往往号称采用模块化布置。但实际上多数主厂房设计并不是真正的模块化结构，更谈不上模块化工艺布置。四、资源综合利用重要性的提升带来的变化1、资源综合利用的重要性提得越来越高20随着科学技术的进步，我国经济进入了高速发展期，在工业生产发展的同时，自然资源的消耗和废物的产生也同样急剧增长，由此造成了有限自然资源的日益枯竭和环境污染的日趋严重。我国废弃物利用率仅为世界水平的 1/31/2
39、 左右。如此下去，势必造成大量废弃物积存，给生态环境带来巨大威胁。为此，党和国家结合我国国情提出科学发展观作为中国现代化建设的发展道路、发展模式和发展战略的指导思想。大力发展循环经济，建立节约型社会是落实科学发展观的重要内容，是我们的必然选择。建设环境友好型、资源节约型矿山也成了我们煤矿设计的必然选择，因而资源综合利用的重要性被提得越来越高。煤炭行业要建设循环经济矿区，除应积极推行煤炭洗选加工和深加工等洁净煤技术而外，还需对煤炭洗选的副产品（中煤、煤泥） 、固体废弃物（煤矸石） 、煤的共生元素、煤系共伴生矿物、煤层气、矿井水、疏干水等资源实行综合利用。近年来国家颁发了一系列有关资源及废物综合利
40、用的法规、政策、文件。对资源及废物综合利用的要求越来越严格，推行的力度也越来越大。例如：在煤炭矿区总体规划中，要求提出矿区共伴生资源综合开发和利用的意见（国家发改委 891 号文） ；在煤炭工程建设项目核准时，要求必须提出资源综合利用方案，作为项目核准的条件之一（国务院 18 号文） 。目前正在编制的矿区总体规划、矿井与煤炭洗选单项工程可行性研究和初步设计的编制标准中，多数设计院均单独列有“综21合利用”章节，已经是不可或缺的内容。2、可综合利用的资源种类可综合利用的资源种类大致包括以下方面： 1）生产废弃物和低热值燃料（1）矿井巷道掘进产生的半煤岩及煤矸石等。（2）矿井、露天矿的排水和疏干水
41、；（3）选煤厂生产的中煤、煤泥等低热值燃料及洗矸废弃物。2） 煤系共、伴生资源（1）含煤岩系伴生的可燃矿物。主要有煤层气、油页岩、石煤、风化煤、天然焦、碳沥青等； （2）煤层共、伴生其它矿物。含煤岩系中与煤有成因联系的矿产（共、伴生矿物）包括金属与非金属矿产，如铝土矿、耐火粘土（高岭土） 、膨润土（蒙脱石） 、菱铁矿、赤铁矿、黄铁矿、锰矿、磷矿等。其中黄铁矿、高岭岩等为主要的共、伴生矿物；（3）与煤伴生的稀有元素。目前已发现的与煤伴生的元素有 60多种。煤中微量元素富集到适宜开发利用的含量，就可作为有用矿产资源加以利用。我国煤中伴生的微量元素以锗、镓、铀、钒等最为丰富。3、编制资源综合利用章节
42、所需注意的几个问题1）矿区总体规划中，仅要求规划矿区综合利用设施，提出共伴生资源综合开发和利用的意见（项目名称、规模、选址布局） 。2）在煤炭工程建设项目核准时，要求必须提出资源综合利用方22案（项目名称、规模、综合利用工艺路线、投资估算） 。3）设计煤矸石综合利用电厂应注意以下问题：（1）综合利用电厂规模宜与可利用的煤矸石和低热值煤资源总量相匹配，不宜片面追求大容量发电机组；（2）综合利用电厂燃料根据就近获取的原则，应优先在大型煤炭矿区或紧邻大型煤炭洗选设施规划建设（发改能源 141 号文） 。宜在煤矸石等低热值燃料的经济合理的运输半径（20km）内合理布局。（3）煤泥合理可行的运输方式。（
43、4）综合利用电厂，必须考虑当地水资源条件。宜优先考虑就近利用经过净化处理的矿井井下排水。4）利用煤矸石生产建材必须因材适用根据国家有关文件精神，当煤矸石的低位发热量小于 5000 kJ/kg 时，不能用于发电，可考虑生产建材等综合利用途径。煤矸石的性质（岩石种类、岩石成分中的铝硅比、煤矸石中的碳含量）是确定煤矸石综合利用途径、选择其工业利用方向的依据（国经贸资源19991005 号） 。不能什么矸石都用作制砖。5）瓦斯综合利用要与矿井建设同步煤层气俗称瓦斯，是吸附在煤层中的非常规天然气，其主要成分是甲烷。矿井抽出的瓦斯如果排放到大气中，将产生很强的温室效应（是二氧化碳的 21 倍） ，从而严重
44、影响大气环境。但是，瓦斯也是一种清洁能源，1 m3的瓦斯发热量相当于 1kg 燃油或 1.25kg 标23准煤。因此，矿井瓦斯既是一种对大气环境十分有害的气体，又是一种优质能源。国家对瓦斯的综合利用十分重视，国家发展改革委、国家环保总局联合发布关于煤炭工业节能减排工作意见的通知（发改能源20071456 号）的附件中明确规定“高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井的瓦斯抽采利用系统必须与矿井同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。提高瓦斯抽采和利用率，减少矿井瓦斯排空量” 。为此要求在设计阶段，就必须做到同步进行瓦斯抽采和综合利用的相应设计，即：编制矿区总体规划时，应该指出瓦斯综合利用的途径，同步规划瓦斯综
45、合利用项目的布局；编制可行性研究报告时，应该同步提出瓦斯综合利用的具体项目（包括规模、主要工艺路线、厂址选择、投资估算等） ，并计算瓦斯利用率。五、建设管理体制和工程项目设计审核程序的变化1、审核程序的变化及新规定鉴于国家对工程项目前期设计文件矿区总体规划 、 可研报告 、 项目申请报告的评估（审） 、核准程序发生变化。因而前期设计文件的编制工作也应与之相适应。目前由国家发展改革委能源局具体负责管理。2007 年国家发改委等五个部、委、局曾联合发布了关于加强24煤矿建设项目管理的通知 （发改能源20071039 号） ，对工程项目前期设计文件的编制和项目建设施工提出了具体明确的规定，主要体现在
46、以下几方面：（1）经批准的矿区总体规划是矿区内各煤炭单项工程编制可研报告 、 项目申请报告 、 初步设计的依据，也是开发建设的基本依据，主要设计原则（建设规模、选煤厂类型、布局、选煤方法等）不得随意更改。实例 在批准的 平顶山矿区总体规划 选煤厂规划布局中，明确安排禹州九矿新建一座矿井型选煤厂，建设规模与矿井相同为1.20 Mt/a。可研阶段如果没有特殊理由，一般不宜随意改变总体规划确定的选煤厂布局原则。但禹州九矿可研报告拟取消该选煤厂的建设，提出拟利用禹州煤田现有的货场（距禹州九矿约20km 左右） ，联合建设群矿型炼焦煤选煤厂和动力煤洗配中心的设想。评审综合考虑以下 3 项因素：a、炼焦煤
47、选煤厂和动力煤洗配中心因选煤方法、分选深度均存在差异，故不宜合建；b、建设群矿型选煤厂是否合理，必须进行充分的技术经济论证；c、合理的产品的外运方向和路径，避免逆向往返运输。评审认为，无论是建矿井型选煤厂还是建群矿型选煤厂，依托平禹九矿实施建设优势比较明显。还可充分利用所依托矿井的水源、电源、交通设施、储煤设施、维修设施、行政设施等便利25条件。（2）国家发改委只对项目申请报告进行核准、审批。经过有资质的咨询单位评审的可研报告是编制项目申请报告的技术支撑文件。（3）煤矿项目核准的建设规模和开拓部署等主要内容（选煤厂主要内容包括：建设规模、工作制度、选煤方法等）在初步设计、建设施工阶段发生重大变
48、化调整时，建设单位应及时以书面形式向原项目核准、审批部门报告。由原项目核准、审批部门根据项目调整的具体情况，出具书面意见或要求重新办理核准、审批手续。建设和设计单位不得擅自扩大生产环节能力。移交生产后原则上三年内不得申请改扩建。实例 平朔东露天矿选煤厂核准的建设规模 15.00Mt/a，初步设计时欲更改设计规模增至 20.00Mt/a。打算采用改变工作制度的手法达到增加小时处理能力的目的。结果投资大大超过原定数额，而且还违反了设计规范有关工作制度的规定。通过专家评审，认为设计规范规定的工作制度不能变，最后按主厂房预留 5.00Mt/a分选系统位置（暂不安装设备） ，收集地方外来煤的理由得到了解
49、决。实例 榆神矿区凉水井矿选煤厂，评审的可研报告采用块煤重介浅槽排矸分选工艺。初步设计、建设施工阶段改为原煤全部入洗，采用有压入料三产品重介旋流器分选工艺。选煤方法、洗选深度等工艺原则发生重大变化调整。但是，未向原项目核准、审批部26门报告，重新办理核准、审批手续。不符合国家发改委关于加强煤矿建设项目管理的通知的规定。2、新体制条件下前期设计文件编制内容的重点1） 矿区总体规划编制内容的重点（1）矿区煤质特性（主要指影响产品方向的煤质特性） ；（2）市场分析、产品方向、目标市场（主要指产品流向） ；（3）确定煤炭分选加工的原则（建设规模、工作制度、选煤方法、分选深度等） ；分选设施布局规划；（4）规划资源综合利用设施；对共伴生资源提出综合开发和利用的意见。2） 可研报告编制内容的重点（1）矿井煤质特性（主要指影响产品方向、产品结构的煤质特性） ；可选性评定；（2）产品方向、产品结构方案、目标
