近年我國煤炭洗選加工及綜合利用設計的發(fā)展變化研究

1、近年我國煤炭洗選加工及綜合利用設計的發(fā)展與變化 戴少康 2009-3-9近十年來我國選煤工藝技術發(fā)展非常迅速，選煤工程設計面貌發(fā)生了巨大變化。隨著市場經(jīng)濟不斷深化發(fā)展，國家基本建設管理體制和工程項目設計審核程序也發(fā)生了根本性的變化。這些發(fā)展與變化，促使各院設計文件編制質(zhì)量、技術水平均有了明顯進步，編制內(nèi)容也發(fā)生了很大的變化，主要表現(xiàn)在以下五個方面：一、煤質(zhì)分析方面的變化1、煤炭的用途、價值擴展了鑒于我國石油資源儲量越來越少，而社會對汽油、柴油、航空煤油、各類石化產(chǎn)品的消耗和需求與日俱增，目前國內(nèi)近一半的石油耗量依賴進口。在這種大背景下，我國儲量相對比較豐富的煤炭資源的重要性則日益突出?，F(xiàn)在，煤

2、炭已經(jīng)不僅僅是傳統(tǒng)意義上的動力燃料和煉焦原料了，還是作為替代石化產(chǎn)品的現(xiàn)代煤化工、煤基合成油等高附加值產(chǎn)業(yè)的寶貴原料。因而，煤炭深加工、煤炭轉(zhuǎn)化等產(chǎn)業(yè)應運而生，蓬勃發(fā)展，類型繁多。例如：1）煤電一體化、煤電聯(lián)營的坑口電廠得到國家的惠顧。不同燃燒工藝的各種鍋爐如超臨界、超超臨界煤粉鍋爐，大型循環(huán)流化床鍋爐等不斷更新；2）現(xiàn)代煤化工。范圍包括煤基合成氣制甲醇、甲醇制化工產(chǎn)品（二甲醚、醋酸及其下游產(chǎn)品）、甲醇制醇醚燃料、甲醇制烯烴、多聯(lián)產(chǎn)等蓬勃發(fā)展；3）煤基合成油。包括直接液化、間接液化等；4）與冶金、焦化相關的新型轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)。高爐噴吹煤粉、利用低溫干餾對褐煤干燥提質(zhì)等方興未艾。煤炭的用途、價值擴展了

3、。不同的煤炭轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)，不同的轉(zhuǎn)化工藝對煤質(zhì)又有著不同的要求。因此我們必須隨之擴展我們的知識面。2、對煤質(zhì)分析的要求更加嚴格煤質(zhì)特征及工藝性能分析、評述之所以重要，因為它們是確定煤炭產(chǎn)品方向和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎條件之一。對煤質(zhì)分析的要求更加嚴格，主要反映在以下三個方面：1）煤質(zhì)分析的項目和內(nèi)容更加全面。除常規(guī)的工業(yè)分析、元素分析而外，還應包括煤炭工藝性能指標分析、顯微煤巖結(jié)構(gòu)分析、煤化程度、變質(zhì)程度分析等。設計文件最好能反映地質(zhì)報告原始面貌（“原生態(tài)”數(shù)據(jù)）。設計文件中列出的煤質(zhì)特性資料往往內(nèi)容不全，而且缺乏針對性，大多存在以下問題：（1）當煤炭用作動力發(fā)電時，往往缺少對鍋爐腐蝕有關的氯含量、氟含量

4、指標，與鍋爐排渣有關的灰熔點、結(jié)渣性、結(jié)污性等指標。（2）當煤炭用作造氣、生產(chǎn)合成氨時，往往缺少與移動（固定）床氣化爐氣化效率有關的機械抗碎強度、熱穩(wěn)定性、對CO2轉(zhuǎn)化率等指標。實例 潞安礦區(qū)常村礦的貧煤，機械抗碎強度極低，運輸過程易粉碎。太原某廠是常村礦的塊煤產(chǎn)品用戶，用作造氣。因運輸過程中塊煤粉碎，引起兩家打官司。說明常村礦的貧煤不適合塊煤造氣。（3）當煤炭用作液化和煤化工時，往往缺少煤的顯微煤巖組成、反映煤化程度、變質(zhì)程度的鏡質(zhì)組反射率指標、碳氫比、氧元素含量、氫元素含量、可磨性、煤灰軟化、流動溫度等與煤炭液化、煤制合成氣工藝密切相關的重要指標；實例 內(nèi)蒙鄂爾多斯呼吉爾特礦區(qū)的不粘煤與加

5、氫直接液化工藝相關的各項煤質(zhì)指標，如顯微煤巖組分、鏡質(zhì)組最大反射率、碳氫比、氧元素含量、灰分、水分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、煤灰軟化溫度等均位列前茅。綜合煤質(zhì)特性最接近或已達到加氫直接液化工藝要求的理想值，而且均明顯好于周邊礦區(qū)，如神東、神府南、榆神、新街、塔然高勒、高頭窯、萬利等礦區(qū)的煤炭，是我國不多見的加氫直接液化的理想原料。像呼吉爾特礦區(qū)這樣地質(zhì)儲量非常豐富、礦區(qū)建設規(guī)模大、煤質(zhì)又好的整裝大型礦區(qū)，在全國更是罕見（黑龍江的伊蘭礦區(qū)、云南的先鋒露天礦的煤質(zhì)也比較適合加氫直接液化工藝要求。但是，資源儲量不多，煤礦產(chǎn)量規(guī)模不大，煤制油產(chǎn)業(yè)形不成規(guī)模）。然而呼吉爾特礦區(qū)總體規(guī)劃卻將該礦區(qū)寶貴稀缺的煤炭資

6、源挪作他用（制二甲醚、發(fā)電）。（4）當煤炭用作生產(chǎn)合成氣的原料，而且氣化工藝采用水煤漿氣流床工藝時，缺少對煤的成漿性分析。實例 陜北榆神礦區(qū)金雞灘礦井的不粘煤是供兗煤集團榆林100萬噸/年煤炭間接液化項目的原料煤基地，該項目煤制合成氣采用德士古水煤漿氣流床工藝。但缺少對煤的成漿性分析。金雞灘礦井的不粘煤成漿性差，實驗室試驗煤漿濃度僅為59.5%，而間接液化項目可研設計煤漿濃度僅為65.0%，這給氣化工藝帶來諸多不利影響（煤耗、氧耗增加，為擴大空分裝置增加數(shù)億元投資）。2）對煤質(zhì)分析要求更加精細、準確。煤質(zhì)特征及工藝性能指標的表述不夠準確，沒有嚴格按照各類煤質(zhì)指標劃分等級的相關國家標準或行業(yè)標準

7、來表述。需要注意的是，這些標準實行動態(tài)管理，隨著時間的推移和技術進步，各類煤質(zhì)指標劃分等級的標準也在不斷的修改、完善。我們必須掌握新版標準。3）煤炭種類、硫分含量是確定煤炭產(chǎn)品方向時，二個不可忽視的重要因素。這是需要特別指出的。國家實行煤炭資源分類使用和優(yōu)化配置的原則（發(fā)改工業(yè)20061350號文）。煤炭種類和硫分含量，涉及國家有關資源合理利用的原則問題。根據(jù)國家環(huán)?？偩帧医?jīng)貿(mào)委、科技部2002年1月30日聯(lián)合發(fā)布的文件（環(huán)發(fā)200226號）第3.1條規(guī)定“各地不得新建煤層含硫分大于3%的礦井”；在煤、泥炭地質(zhì)勘探規(guī)范（DZ/T0215-2002）附錄E建議的煤炭資源量估算指標中，最大硫分

8、為3%；國家發(fā)展和改革委員會2007年80號公告煤炭產(chǎn)業(yè)政策第十三條中也指出，“國家對特殊和稀缺煤種實行保護性開發(fā)，限制高硫、高灰煤炭資源開發(fā)”。因而國土資源部在項目核準會簽中十分重視這兩個問題。例如：（1）淮南礦區(qū)顧橋礦井的氣煤不作煉焦煤而用于發(fā)電的問題；（2）重慶松藻礦區(qū)的高硫煤（St.d4.0%）資源，開發(fā)利用是否合理的問題。在國家發(fā)改委對這兩個項目核準會簽中均遇到國土資源部質(zhì)疑。另請專家，重新進行了論證。所以，當設計遇到特殊和稀缺煤種挪作他用或高硫煤資源需要開發(fā)時，對開發(fā)、利用的必要性、合理性應進行論證。設計文件往往缺乏這種必要的論證，特別是云、貴、川地區(qū)的高硫煤礦區(qū)的開發(fā)。實例 貴州

9、織金礦區(qū)肥田礦井各煤層硫分總體偏高是本井田主要煤質(zhì)特征之一，其中7號、23號二層煤平均硫分分別高達4.22%和4.10%，均屬高硫煤。然而，可研對該井田賦存的高硫煤資源進行開采、利用的理由、必要性缺乏必要的論證和闡述。貴州省煤炭儲量比較豐富，但高硫煤資源較多。例如，肥田井田硫分3%和3%的煤炭儲量幾乎各占一半。使高硫煤資源得到充分合理地利用是個不能回避的現(xiàn)實問題。僅從以下三個方面對開采高硫煤的理由提供一些思路，供可研編制單位考慮：（1）開采方面。井田內(nèi)硫分3%的高硫煤和硫分3%的煤炭資源是交錯共生的。例如，上組三層煤中，6、6-1號煤層平均硫分3%，而7號煤層平均硫分3%。在開采過程中，如果邁

10、過7號高硫煤層不采，繼續(xù)開采下部煤層，則7號煤層也會遭到垮落破壞。即便在平均硫分3%的同一煤層中，也存在硫分3%的塊段，例如，6號煤層平均硫分雖然為2.59%，但硫分波動范圍卻在1.88%3.21%之間。在開采過程中，也不可能邁過高硫煤塊段不開采?？傊麻_采工藝難以實現(xiàn)只開采低硫煤，不開采高硫煤。實際情況是在開采低硫煤的同時，若不開采高硫煤，則高硫煤資源將遭到破壞，無法完整保留下來。這是對寶貴的一次性化石能源資源的極大浪費。（2）煤質(zhì)方面。鑒于本井田高硫煤的硫分組成以無機硫黃鐵礦為主（占近80%），有機硫的含量低，這就為洗選脫硫提供了極為有利的條件。精查地質(zhì)報告資料表明，高硫煤洗選后理論脫

11、硫率高達近70%。其中7號煤硫分可從4.22%降至1.32%；23號煤可從4.10%降至1.44%。對于本礦井的高硫煤而言，通過洗選加工，煤中大部分硫分是可以脫除的。采用洗選脫硫 +電廠鍋爐煙道尾氣脫硫相結(jié)合的處理方式，完全能夠有效控制SO2對環(huán)境的污染，達到國家環(huán)保要求，為本礦井高硫煤資源得到合理利用提供了可行的條件。（3）本礦井無煙煤除硫分高外，其余煤質(zhì)特性：如高特高熱值、特低磷、低砷、中等煤灰軟化溫度、高熱穩(wěn)定性、高抗碎強度等特性均符合優(yōu)質(zhì)動力電煤以及優(yōu)質(zhì)造氣用煤的要求。從保護國家資源考慮，本礦井高硫無煙煤資源應該進行開采，并通過綜合加工利用途徑加以充分利用。二、市場經(jīng)濟不斷深化發(fā)展帶來

12、的變化隨著我國市場經(jīng)濟不斷深化發(fā)展，對煤炭產(chǎn)品方向、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定位的合理性，市場銷售的適應性等有了更高的要求，比計劃經(jīng)濟時期和市場經(jīng)濟初期有了質(zhì)的變化。因而在可研報告評審時，對煤炭產(chǎn)品目標市場的分析要求更為準確，用戶要求更為落實，一般要求附有與目標用戶草簽的供煤協(xié)議作為支撐文件。目標市場分析、落實之所以重要，是因為它是確定煤炭產(chǎn)品方向和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定位的依據(jù)之一。1、確定煤炭產(chǎn)品方向和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定位的依據(jù)煤炭產(chǎn)品方向和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定位的依據(jù)主要有二條：一是煤質(zhì)特性；二是市場需求。產(chǎn)品目標市場不落實，產(chǎn)品方向定的不準確，建成后將會造成被動與損失。實例 濟北礦區(qū)某選煤廠主要入洗本礦生產(chǎn)的3號煤層原煤。3號煤層

13、的內(nèi)在灰分較低，與兗州礦區(qū)煤的內(nèi)灰相近。但是，輕密度級物料的產(chǎn)率卻比兗州煤要低得多?，F(xiàn)將兗州礦區(qū)的3煤與濟北礦區(qū)某兩個煤礦的3煤，對比如下： 兗州（3） 濟北塘口（3） 濟北許廠（3）浮煤累計灰分% 8.54 8.52 8.57浮煤累計產(chǎn)率% 87.32 70.43 71.88由此可見，濟北礦區(qū)的原煤在生產(chǎn)低灰產(chǎn)品的條件下，精煤產(chǎn)率大大低于兗州礦區(qū)（約低16個百分點），其經(jīng)濟效益可能遠不如兗州礦區(qū)好。加之華東地區(qū)氣煤儲量極為豐富，而當?shù)責捊姑菏袌鰧饷河米髋浣姑旱男枨罅坑质钟邢蕖钡V區(qū)生產(chǎn)低灰煉焦配煤產(chǎn)品，無法與鄰近的兗州礦區(qū)優(yōu)質(zhì)氣煤競爭，故選后產(chǎn)品的灰分不宜定得過低。根據(jù)濟北礦區(qū)某選煤廠

14、3煤的浮沉資料分析得出，當生產(chǎn)灰分12%的優(yōu)質(zhì)動力煤時，其產(chǎn)率增加幅度最大。比生產(chǎn)灰分為9%的煉焦配煤產(chǎn)品時，每年提高產(chǎn)量約18萬噸，增加利潤約2000萬元以上。所以，建議對濟北礦區(qū)某選煤廠產(chǎn)品定位，宜以生產(chǎn)灰分12%的優(yōu)質(zhì)動力煤為主。實例 陜西省黃陵礦區(qū)某礦的弱粘煤，雖然具有低內(nèi)水、低灰、低硫、高發(fā)熱量等優(yōu)良煤質(zhì)特性，但是，并不是高爐噴吹的理想用煤。因揮發(fā)分較高（Vdaf=33.75%屬中高揮發(fā)分）、磷分較高（P t.d=0.067%屬中磷）、煤灰成分中可作為高溫條件下噴吹煤粒骨架的Al2O3含量低（僅為21.67%），作為高爐噴吹煤并不理想。國內(nèi)高爐噴吹煤市場需求量有限，年需高爐噴吹煤20

15、.00Mt/a左右。而本礦煤炭因煤質(zhì)方面的原因，作為高爐噴吹煤并不理想，與周邊省份的礦區(qū)如晉城、陽泉礦區(qū)的無煙煤、潞安礦區(qū)的貧煤相比，質(zhì)量差距較大，作為高爐噴吹煤其市場競爭力不強，銷路難以打開。另外，弱粘煤作為煉焦配煤市場用量更不大。故黃陵二號煤礦將高爐噴吹煤和配焦煤作為主要產(chǎn)品方向，原煤基本全部洗選，生產(chǎn)低灰精煤產(chǎn)品的加工原則，是不盡合理的。據(jù)了解，該選煤廠試運行期間，因高爐噴吹煤和煉焦配煤市場推不開，末精煤產(chǎn)品銷路不暢，致使其末煤重介分選系統(tǒng)和干擾床煤泥分選系統(tǒng)長時間閑置不用，造成了浪費。本實例充分證明了煤質(zhì)條件和市場需求對確定正確的產(chǎn)品方向，制定合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有著舉足輕重的影響，具有典型

16、意義。2、可研報告中市場分析普遍存在的共性問題（1）市場分析從國際到國內(nèi)，內(nèi)容空泛，不著邊際，與可研項目本身掛鉤不緊密。（切忌空對空）（2）對目標市場用戶的分析不夠具體。缺少用戶需煤的文字協(xié)議。對目標市場的具體分析和向用戶供煤的文字協(xié)議均是國家發(fā)改委核準項目的重要條件之一，是不可或缺的，切忌空對空。（最簡單的道理：如果沒有用戶，開礦就沒有必要，國家不提倡用新開礦井的產(chǎn)品去擠兌現(xiàn)有市場，這是浪費資源。）三、選煤工藝技術發(fā)展帶來的變化國外先進工藝技術的引進，國內(nèi)重介分選工藝研發(fā)的突破，使我國選煤工藝技術發(fā)展非常迅速。各院煤炭洗選加工設計的工藝技術水平也有了明顯進步。各種類型的重介分選工藝和鋼結(jié)構(gòu)模

17、塊化工藝布置的普及，使選煤工程設計面貌發(fā)生了巨大變化，有了質(zhì)的飛躍，令人耳目一新。但是設計文件中，也普遍存在一些問題，其中帶共性的主要問題分述如下：1、可選性試驗資料不齊全，且缺乏代表性。原煤可選性試驗資料之所以重要，因為它們是確定煤炭洗選加工原則的基礎條件之一。依據(jù)缺乏代表性的篩分浮沉資料制定選煤工藝，是對設計的誤導，后果是嚴重的。所以新頒煤炭洗選工程設計規(guī)范5.1.6條（黑體字強制性條文）明確要求“可行性研究和初步設計必須對篩分、浮沉試驗資料的代表性進行評述。當篩分、浮沉試驗資料的代表性不足時，應按規(guī)定進行調(diào)整，使其接近生產(chǎn)實際”。這是新規(guī)范與舊規(guī)范最主要的區(qū)別和進步點之一。這就要求必須結(jié)

18、合本井田的條件和礦井采用的開采工藝，對上述借用資料進行合理的調(diào)整，以增加資料的代表性。目前，調(diào)整資料的方法，國家尚無統(tǒng)一規(guī)定。只能按照煤炭洗選工程設計規(guī)范5.1.6條規(guī)定的原則進行調(diào)整。設計規(guī)范對資料調(diào)整的規(guī)定是“1 參照鄰近煤礦、選煤廠的實際生產(chǎn)情況調(diào)整。2 根據(jù)煤田地質(zhì)報告、采煤方法、運輸提升方式等因素調(diào)整”。 調(diào)整資料時，需要特別注意以下幾個方面：（1）對生產(chǎn)原煤灰分進行合理預測（2）對小窯原煤篩分資料的粒度組成進行合理調(diào)整，鑒于動力煤分選多采用塊煤排矸或分粒級分選。所以，對于動力煤分選而言，原煤篩分資料的粒度組成的準確性及代表性尤為重要。2、選煤廠同時入選二層煤時，不能正確處理如果選煤

19、廠入選的原煤來自多個礦井或同一礦井的多個煤層(實際上大多數(shù)設計是屬于這種情況)，這時就需要考慮多層原煤是應該采取混合入選還是分組入選的問題。煤炭洗選工程設計規(guī)范5.1.5條明確指出“當各煤層在分選密度相同的條件下，其可選性、基元灰分相差較大、凈煤硫分相差較大或煤種不同時，宜分別分選”。這時，井下采取分采、分運，地面分儲、分別入選的方式最為合理；如果煤質(zhì)條件允許實行混合入選方式，也還必須解決如何保證實現(xiàn)各層煤混合入選比例的問題。這時，最佳方案仍是井下采取分采、分運，地面分儲按比例配煤入洗。但是，井下實現(xiàn)分采、分運、分別提升困難較大，一般礦井不具備這種條件。退而求其次，可以考慮在地面設置原煤均質(zhì)化

20、混煤場，保證入選原煤性質(zhì)在一段時間內(nèi)（時間長短取決于混煤場容量，一般為23天）保持相對均勻。國外、國內(nèi)均有選煤廠采用這種方法。實例 準格爾礦區(qū)酸刺溝礦井首采的4、6上二層煤灰分、密度組成相差較大是本井田煤質(zhì)方面一個主要特點。可研推薦取長補短配煤入洗的方式。鑒于井下未實行分采分運，二層煤開采的數(shù)量和質(zhì)量具有隨機性，地面生產(chǎn)系統(tǒng)也沒有采取任何混煤措施，因而可研確定的4、6上二層煤的混煤比例（1：5）得不到保證，配煤入洗的方式亦無從落實。實際上使4、6上二層煤變成了隨機混合入選。最終將造成分選過程難以控制，選后產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的嚴重后果。3、確定選煤工藝方面存在的問題分選工藝方案的比較只作定性的技術分

21、析，講的空道理多，未考慮與分選工藝相關的各種因素，缺少量化數(shù)據(jù)，論據(jù)不夠充分，結(jié)論難以服人。新頒煤炭洗選工程設計規(guī)范5.1.7條（黑體字強制性條文）明確規(guī)定“選煤方法應根據(jù)原煤性質(zhì)（如粒度組成、密度組成、可選性、可浮性、硫分構(gòu)成及其賦存特性、矸石巖性）、產(chǎn)品要求、分選效率、銷售收入、生產(chǎn)成本、基建投資等相關因素，經(jīng)過技術經(jīng)濟比較后確定”。上述條文比老規(guī)范有了質(zhì)的變化，這是新規(guī)范與舊規(guī)范最主要的區(qū)別和進步點之一。其核心要求是應根據(jù)具有代表性的可選性資料，統(tǒng)籌考慮與分選工藝相關的各種因素，通過技術經(jīng)濟量化比較，綜合論證，來確定分選工藝。選煤方法的確定，除應體現(xiàn)最大產(chǎn)率原則外，還要體現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化

22、原則。實例 東北鶴崗礦區(qū)，某外國公司設計建設的某煉焦煤選煤廠（1.50Mt/a）就是采用選前脫泥兩段有壓入料二產(chǎn)品重介旋流器+粗煤泥入螺旋分選機分選工藝。結(jié)果，比本礦區(qū)采用選前不脫泥無壓入料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器+煤泥重介旋流器分選工藝的選煤廠的精煤產(chǎn)率低了約5%。一年損失幾千萬元的收入?？芍^對細粒煤（含粗煤泥）分選工藝選擇不當?shù)牡湫途痉独?。實?陜北榆橫礦區(qū)涼水井礦選煤廠（4.00Mt/a），入洗煤類為長焰煤。本礦煤質(zhì)方面的的最大特點是多數(shù)煤層的頂?shù)装寮皧A矸巖性均為泥巖，遇水易崩解、易泥化。選煤工藝采用原煤全部入洗工藝，即選前脫泥，501.5mm采用有壓入料兩產(chǎn)品重介旋流器分選，1.50.15

23、mm粗煤泥采用螺旋分選機分選，-0.15mm細泥采用壓濾機直接回收。自試生產(chǎn)調(diào)試以來，主要入洗本礦井開采的4-2煤層原煤，該層煤平均含有厚200mm泥巖夾矸。存在的主要問題是即便在入洗煤量不大（平均實際入洗煤量不足設計額定能力的1/5）的情況下，洗水很快變黑、變稠，煤泥水系統(tǒng)能力嚴重不足，煤泥處理不了，導致循環(huán)水池液位不斷上漲、溢出，開車僅幾個小時，便無法生產(chǎn)。究其原因，主要有以下二點：（1）設計采用有壓入料重介旋流器分選方式，產(chǎn)生次生煤泥量大。入料經(jīng)離心泵葉片強烈撞擊，高速攪動，原煤中所含泥巖矸石，大量被泥化。據(jù)現(xiàn)場實測，進入濃縮機的 -0.15mm細泥量占原煤的18%，比原設計預測值5.2

24、3%高出近3.5倍。結(jié)果造成煤泥水系統(tǒng)能力嚴重不足。（2）泥巖矸石遇水泥化后，不易沉降，壓濾效果變差，按常規(guī)選型的濃縮機、壓濾機面積明顯不夠，細泥得不到及時回收，大量積聚在洗水中，導致循環(huán)水很快變黑、變稠，循環(huán)水池液位不斷上漲、溢出。后來不得不“亡羊補牢”，增建一座壓濾車間，在原設計3臺壓濾機（300m2/臺）的基礎上，再增加6臺壓濾機（400m2/臺），壓濾面積增加兩倍多，增加投資近1500萬元。這可謂因選煤方法選擇不當帶來一系列問題的典型警示范例。也是體現(xiàn)矸石巖性對煤方法選擇的影響程度的典型實例。對這種含有大量易泥化的泥巖矸石的原煤，比較妥當?shù)姆诌x方法宜先采用動篩跳汰機預排矸，將大塊泥巖矸

25、石盡早地從系統(tǒng)中排除，這樣對后續(xù)主選工藝和煤泥水系統(tǒng)十分有利。其后若需全部入洗的話，也宜采用無壓入料重介旋流器分選比較合理，無壓入料重介旋流器是泥化程度最輕的選煤方法之一，有利于減少次生煤泥量，減輕煤泥水系統(tǒng)的負荷。其實，像該礦這樣內(nèi)在灰分低，-1.4密度級輕產(chǎn)物產(chǎn)率高達80%，中間產(chǎn)物少，可選性好的原煤，若產(chǎn)品方向定位為動力煤和煤化工原料，則大可不必全部入洗，采用+13（25）mm塊煤重介排矸工藝，-13（25）mm末煤不洗選，塊煤產(chǎn)品可作氣化原料，末煤直接作電煤就比較經(jīng)濟合理。4、采用動篩跳汰機分選工藝時存在的問題目前采用動篩跳汰機預排矸分選工藝的比較多，但對采用該工藝的合理條件往往缺乏深

26、入分析。例如，不問動篩跳汰機入料中矸石所占的比例是否合理，在矸石含量很少的情況下，就盲目采用動篩跳汰機預排矸；另外，不少設計院在動篩跳汰機前加設緩沖倉，大大增加了入料中的限下率（砸核桃現(xiàn)象），使動篩跳汰機不能正常工作。實例 陜西神府礦區(qū)（南區(qū)）某礦選煤廠（6.00Mt/a），可研采用動篩跳汰機預排矸。而該礦原煤矸石含量總體就少，塊矸含量更少，+50mm塊原煤中的矸石含量只占不足9%。采用動篩跳汰機預排矸不盡合理。因為含矸量太少的原煤采用動篩跳汰機排矸，不利于動篩跳汰機處理能力的充分發(fā)揮。將導致相應增加動篩跳汰機選型臺數(shù)。實例 山西潞安礦區(qū)司馬礦選煤廠采用動篩跳汰機預排矸工藝，但在動篩跳汰機前加

27、設緩沖倉，大大增加了入料中的限下率（砸核桃現(xiàn)象），使動篩跳汰機不能正常工作。5、兩個以上介質(zhì)系統(tǒng)設計中存在的問題大型重介選煤廠若布置兩個以上獨立的生產(chǎn)系統(tǒng)時，有的設計因為廠房空間緊張，將兩個生產(chǎn)系統(tǒng)中的介質(zhì)系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)（如稀介桶、磁選機）合并為一臺設備去處理，看似減少了設備臺數(shù)，卻是很不合理的。為了提高介質(zhì)密度、分流量控制的精度，保持每個生產(chǎn)系統(tǒng)所屬介質(zhì)系統(tǒng)的獨立性是十分必要的。切忌“你中有我，我中有你”的相互混淆現(xiàn)象。實例 山東巨野礦區(qū)鄆城礦選煤廠主廠房布置成4套重介質(zhì)分選系統(tǒng)，存在系統(tǒng)過多，增加生產(chǎn)管理和自動控制難度的缺點。而且，4套重介質(zhì)分選系統(tǒng)中，每兩套系統(tǒng)的中、矸介質(zhì)系統(tǒng)多數(shù)環(huán)節(jié)的

28、設備（脫介篩、稀介桶、稀介泵、磁選機）互為共用，雖能減少一些設備臺數(shù)，但不利于每個分選系統(tǒng)的介質(zhì)平衡，也難以實現(xiàn)密度、分流量等工藝參數(shù)的精確自動控制。特別是當其中一套分選系統(tǒng)故障停車時，某些共用設備如稀介泵因選型流量大，則無法正常運行，更難以實現(xiàn)遠距離集控開停車。6、重介質(zhì)分選介耗偏高的問題介耗是重介分選的重要技術經(jīng)濟指標，對重介分選生產(chǎn)成本影響較大，降低介耗應該是重介分選工藝設計的重點之一。煤炭洗選工程設計規(guī)范第5.3.9條為強制性條文，規(guī)定“分選每噸煤的磁鐵礦粉技術耗量應符合下列規(guī)定：塊煤：0.8kg；混煤、末煤：2.0kg”。但不少設計在投產(chǎn)后往往效果不佳，介耗偏大，多數(shù)大于2kg，甚至

29、35kg。影響介耗指標的因素是多方面的，必須全面考慮，采取綜合技術措施，方能收到好的效果。這些技術措施包括： （1）合理選足脫介篩的面積和篩孔縫隙（合格段0.5mm，稀介段和弧形篩0.751.0mm,若篩下物料最終去浮選則不宜大于0.5mm），杜絕脫介篩跑介；（2）除設弧形篩預脫介外，脫介篩必須設合格介質(zhì)段，盡量減少去稀介段的介質(zhì)數(shù)量，以減少介質(zhì)凈化所造成的損耗；（3）盡量避免采用雙層脫介篩。不少設計在重介分選系統(tǒng)中，采用雙層脫介篩，將產(chǎn)品脫介與分級兩個作業(yè)的功能合并在一臺雙層篩內(nèi)完成。雖然有環(huán)節(jié)簡化、方便布置等優(yōu)點，但也存在下層篩脫介效率不高，將增加介耗的弊端；（4）物料入脫介篩前加設均料設

30、施（如弧形篩、均料槽）使物料均布篩面，以提高脫介效率；（5） 提高脫介篩噴水的壓頭并保證足夠的噴水量（小水量、高壓頭），以便減少篩上物料帶走的介質(zhì)量；（6） 選用進口高效磁選機回收介質(zhì)，其磁選效率高達99.9 %左右，可有效地減少介耗；（7） 嚴格控制磁選機的入料量(100 m3/h.m)，保證合理的入料濃度（15%25%，最佳值20%），保證磁選機入料中磁性物含量不超過允許值（18.5t/h.m）。以便使磁選機的工況和磁選效率保持在最佳狀態(tài)，這對降低介耗十分重要。入料礦漿（即稀介質(zhì)）濃度不僅取決于脫介篩噴水量的大小，還與選前是否設置預先脫泥環(huán)節(jié)有著直接關系。因此工藝流程的制定與計算應與磁選機

31、選型結(jié)合起來考慮；（8） 合理選擇補加介質(zhì)方式。為了保證及時補加介質(zhì)，中矸磁選機的處理能力應留有一定的富?；?qū)ＴO一臺磁選機作為凈化補加新介質(zhì)用。7、主要工藝設備選型經(jīng)常出現(xiàn)的問題工藝設備選型失誤，其不良后果往往在選煤廠建成投產(chǎn)后才逐漸暴露出來，但為時已晚。因為，工程一旦建成，廠房的空間和面積已經(jīng)固定，再來彌補改正設備選型方面的失誤，為時已晚。姑且不論經(jīng)濟方面的損失，僅實施設備變更的技術工作就十分困難。如果接受既成事實，又會給接產(chǎn)單位的生產(chǎn)管理造成難以克服的被動和麻煩，甚至留下永久的遺憾。其實，一部好的設計不論工藝多么先進、完善，最終還是要靠設備的正常運行才能體現(xiàn)出來。近年來設計投產(chǎn)的重介選煤廠

32、，在工藝流程方面出問題的并不多，暴露出來的大多數(shù)問題都是因為設備選型失誤造成的。這樣的深刻教訓，幾乎在每部設計中都不同程度地存在。在市場經(jīng)濟不斷深入發(fā)展的今天，工程投資都是業(yè)主自籌，工程總承包（即交鑰匙工程）的形式也被業(yè)主越來越認同，是今后發(fā)展的方向。若再大量出現(xiàn)這類設備選型方面的失誤，造成的經(jīng)濟損失就得設計單位或工程總承包單位自負了。所以，設計人員一定要高度重視工藝設備選型在選煤廠設計中的重要性。設備選型方面的失誤，主要表現(xiàn)在以下兩方面：（1）對設備的性能、特長把握不準；為了片面追求規(guī)格型號統(tǒng)一，選型不是偏大就是偏小，比規(guī)范提供的參考指標偏離較多，有的偏離多達數(shù)倍。實例 山東巨野礦區(qū)鄆城礦選

33、煤廠主廠房實行工程總承包。脫介篩選型采用水平直線振動篩，雖然可行，但因水平直線振動篩用于脫介，其單位面積處理能力較小（34t/m2），故一般篩子面積選型規(guī)格較大，而大面積水平直線振動篩結(jié)構(gòu)剛性差，易斷橫梁。對于-50mm混煤產(chǎn)品脫介而言，采用單位面積處理能力相對較大（56t/m2）、結(jié)構(gòu)剛性較強的香蕉篩更為適宜。精煤脫介篩面積為422 m2，其單位面積處理能力已達6t/m2，超過規(guī)范指標近一倍，說明選型面積小了近一倍。而中、矸脫介篩為保持與精煤脫介篩規(guī)格型號一致，選型面積又過于大，其單位面積處理能力才不到2t/m2，大大低于規(guī)范指標。中、矸脫介篩選型面積過大，還會帶來脫介篩噴水過量的弊端，導致

34、磁選機入料濃度偏低，影響磁選效率。設備選型不必刻意追求規(guī)格型號的統(tǒng)一，造成不必要的投資浪費，對于工程總承包項目而言，更是如此。實例 有的設計對塊煤重介分選產(chǎn)品脫介篩選型采用香蕉篩不盡合理。實例 涼水井選煤廠重介旋流器入料泵的選型失誤給工程總承包造成的經(jīng)濟損失的深刻教訓必須認真吸取。實例 不少工藝流程設計，采用粗細煤泥分別脫水回收的原則是合理的。但對粒度小于0.15mm的細煤泥采用加壓過濾機進行脫水回收，卻存在濾餅水分大，脫水效率低，處理能力成倍減少的問題，設計宜慎重對待。（2）片面追求引進設備，宜優(yōu)先考慮國內(nèi)技術過關的設備。實例 司馬礦選煤廠精煤離心機和煤泥離心機設計選型均采用德國天馬離心機，

35、代理商申克公司偷換成自己在天津生產(chǎn)的離心機。試運轉(zhuǎn)時，幾乎沒有脫水效果，說明國外設備并不都好。8、工藝布置方面存在的問題1）不少設計院在地面生產(chǎn)系統(tǒng)工藝平面布置時，不設儲煤場和原煤緩沖倉，主井井口提升設備直接與選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)相連。這首先不符合新頒煤炭洗選工程設計規(guī)范第3.2.1條、3.2.3條的規(guī)定，同時還存在一系列弊端：（1）直接相連，使選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)設備小時能力必須與主井提升設備相同，而且為了保證主井提升的安全，選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)需設備用系統(tǒng)，這必將造成投資的極大浪費。（2）選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)中任何一臺設備出故障，因煤流系統(tǒng)有閉鎖關系，都將導致主井提升設備（膠帶機）停車。如果主井提升設備為絞車，必

36、將給礦井生產(chǎn)帶來極大危害。2）目前選煤廠主廠房設計往往號稱采用模塊化布置。但實際上多數(shù)主廠房設計并不是真正的模塊化結(jié)構(gòu)，更談不上模塊化工藝布置。四、資源綜合利用重要性的提升帶來的變化1、資源綜合利用的重要性提得越來越高隨著科學技術的進步，我國經(jīng)濟進入了高速發(fā)展期，在工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的同時，自然資源的消耗和廢物的產(chǎn)生也同樣急劇增長，由此造成了有限自然資源的日益枯竭和環(huán)境污染的日趨嚴重。我國廢棄物利用率僅為世界水平的1/31/2左右。如此下去，勢必造成大量廢棄物積存，給生態(tài)環(huán)境帶來巨大威脅。為此，黨和國家結(jié)合我國國情提出科學發(fā)展觀作為中國現(xiàn)代化建設的發(fā)展道路、發(fā)展模式和發(fā)展戰(zhàn)略的指導思想。大力發(fā)展循環(huán)

37、經(jīng)濟，建立節(jié)約型社會是落實科學發(fā)展觀的重要內(nèi)容，是我們的必然選擇。建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型礦山也成了我們煤礦設計的必然選擇，因而資源綜合利用的重要性被提得越來越高。煤炭行業(yè)要建設循環(huán)經(jīng)濟礦區(qū)，除應積極推行煤炭洗選加工和深加工等潔凈煤技術而外，還需對煤炭洗選的副產(chǎn)品（中煤、煤泥）、固體廢棄物（煤矸石）、煤的共生元素、煤系共伴生礦物、煤層氣、礦井水、疏干水等資源實行綜合利用。近年來國家頒發(fā)了一系列有關資源及廢物綜合利用的法規(guī)、政策、文件。對資源及廢物綜合利用的要求越來越嚴格，推行的力度也越來越大。例如：在煤炭礦區(qū)總體規(guī)劃中，要求提出礦區(qū)共伴生資源綜合開發(fā)和利用的意見（國家發(fā)改委891號文）；在煤

38、炭工程建設項目核準時，要求必須提出資源綜合利用方案，作為項目核準的條件之一（國務院18號文）。目前正在編制的礦區(qū)總體規(guī)劃、礦井與煤炭洗選單項工程可行性研究和初步設計的編制標準中，多數(shù)設計院均單獨列有“綜合利用”章節(jié)，已經(jīng)是不可或缺的內(nèi)容。2、可綜合利用的資源種類可綜合利用的資源種類大致包括以下方面： 1） 生產(chǎn)廢棄物和低熱值燃料（1）礦井巷道掘進產(chǎn)生的半煤巖及煤矸石等。（2）礦井、露天礦的排水和疏干水； （3）選煤廠生產(chǎn)的中煤、煤泥等低熱值燃料及洗矸廢棄物。 2） 煤系共、伴生資源（1）含煤巖系伴生的可燃礦物。主要有煤層氣、油頁巖、石煤、風化煤、天然焦、碳瀝青等； （2）煤層共、伴生其它礦物。

39、含煤巖系中與煤有成因聯(lián)系的礦產(chǎn)（共、伴生礦物）包括金屬與非金屬礦產(chǎn)，如鋁土礦、耐火粘土（高嶺土）、膨潤土（蒙脫石）、菱鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦、錳礦、磷礦等。其中黃鐵礦、高嶺巖等為主要的共、伴生礦物；（3）與煤伴生的稀有元素。目前已發(fā)現(xiàn)的與煤伴生的元素有60多種。煤中微量元素富集到適宜開發(fā)利用的含量，就可作為有用礦產(chǎn)資源加以利用。我國煤中伴生的微量元素以鍺、鎵、鈾、釩等最為豐富。3、編制資源綜合利用章節(jié)所需注意的幾個問題1）礦區(qū)總體規(guī)劃中，僅要求規(guī)劃礦區(qū)綜合利用設施，提出共伴生資源綜合開發(fā)和利用的意見（項目名稱、規(guī)模、選址布局）。2）在煤炭工程建設項目核準時，要求必須提出資源綜合利用方案（項目名稱

40、、規(guī)模、綜合利用工藝路線、投資估算）。3）設計煤矸石綜合利用電廠應注意以下問題：（1）綜合利用電廠規(guī)模宜與可利用的煤矸石和低熱值煤資源總量相匹配，不宜片面追求大容量發(fā)電機組；（2）綜合利用電廠燃料根據(jù)就近獲取的原則，應優(yōu)先在大型煤炭礦區(qū)或緊鄰大型煤炭洗選設施規(guī)劃建設（發(fā)改能源141號文）。宜在煤矸石等低熱值燃料的經(jīng)濟合理的運輸半徑（20km）內(nèi)合理布局。（3）煤泥合理可行的運輸方式。（4）綜合利用電廠，必須考慮當?shù)厮Y源條件。宜優(yōu)先考慮就近利用經(jīng)過凈化處理的礦井井下排水。4）利用煤矸石生產(chǎn)建材必須因材適用根據(jù)國家有關文件精神，當煤矸石的低位發(fā)熱量小于5000 kJ/kg時，不能用于發(fā)電，可考慮

41、生產(chǎn)建材等綜合利用途徑。煤矸石的性質(zhì)（巖石種類、巖石成分中的鋁硅比、煤矸石中的碳含量）是確定煤矸石綜合利用途徑、選擇其工業(yè)利用方向的依據(jù)（國經(jīng)貿(mào)資源19991005號）。不能什么矸石都用作制磚。5）瓦斯綜合利用要與礦井建設同步煤層氣俗稱瓦斯，是吸附在煤層中的非常規(guī)天然氣，其主要成分是甲烷。礦井抽出的瓦斯如果排放到大氣中，將產(chǎn)生很強的溫室效應（是二氧化碳的21倍），從而嚴重影響大氣環(huán)境。但是，瓦斯也是一種清潔能源，1 m3的瓦斯發(fā)熱量相當于1kg燃油或1.25kg標準煤。因此，礦井瓦斯既是一種對大氣環(huán)境十分有害的氣體，又是一種優(yōu)質(zhì)能源。國家對瓦斯的綜合利用十分重視，國家發(fā)展改革委、國家環(huán)?？偩致?lián)

42、合發(fā)布關于煤炭工業(yè)節(jié)能減排工作意見的通知（發(fā)改能源20071456號）的附件中明確規(guī)定“高瓦斯及煤與瓦斯突出礦井的瓦斯抽采利用系統(tǒng)必須與礦井同時設計、同時施工、同時投入生產(chǎn)和使用。提高瓦斯抽采和利用率，減少礦井瓦斯排空量”。為此要求在設計階段，就必須做到同步進行瓦斯抽采和綜合利用的相應設計，即：編制礦區(qū)總體規(guī)劃時，應該指出瓦斯綜合利用的途徑，同步規(guī)劃瓦斯綜合利用項目的布局；編制可行性研究報告時，應該同步提出瓦斯綜合利用的具體項目（包括規(guī)模、主要工藝路線、廠址選擇、投資估算等），并計算瓦斯利用率。五、建設管理體制和工程項目設計審核程序的變化1、審核程序的變化及新規(guī)定鑒于國家對工程項目前期設計文件

43、礦區(qū)總體規(guī)劃、可研報告、項目申請報告的評估（審）、核準程序發(fā)生變化。因而前期設計文件的編制工作也應與之相適應。目前由國家發(fā)展改革委能源局具體負責管理。2007年國家發(fā)改委等五個部、委、局曾聯(lián)合發(fā)布了關于加強煤礦建設項目管理的通知（發(fā)改能源20071039號），對工程項目前期設計文件的編制和項目建設施工提出了具體明確的規(guī)定，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）經(jīng)批準的礦區(qū)總體規(guī)劃是礦區(qū)內(nèi)各煤炭單項工程編制可研報告、項目申請報告、初步設計的依據(jù)，也是開發(fā)建設的基本依據(jù)，主要設計原則（建設規(guī)模、選煤廠類型、布局、選煤方法等）不得隨意更改。實例 在批準的平頂山礦區(qū)總體規(guī)劃選煤廠規(guī)劃布局中，明確安排禹州九礦新建

44、一座礦井型選煤廠，建設規(guī)模與礦井相同為1.20 Mt/a?？裳须A段如果沒有特殊理由，一般不宜隨意改變總體規(guī)劃確定的選煤廠布局原則。但禹州九礦可研報告擬取消該選煤廠的建設，提出擬利用禹州煤田現(xiàn)有的貨場（距禹州九礦約20km左右），聯(lián)合建設群礦型煉焦煤選煤廠和動力煤洗配中心的設想。評審綜合考慮以下3項因素：a、煉焦煤選煤廠和動力煤洗配中心因選煤方法、分選深度均存在差異，故不宜合建；b、建設群礦型選煤廠是否合理，必須進行充分的技術經(jīng)濟論證；c、合理的產(chǎn)品的外運方向和路徑，避免逆向往返運輸。評審認為，無論是建礦井型選煤廠還是建群礦型選煤廠，依托平禹九礦實施建設優(yōu)勢比較明顯。還可充分利用所依托礦井的水源

45、、電源、交通設施、儲煤設施、維修設施、行政設施等便利條件。（2）國家發(fā)改委只對項目申請報告進行核準、審批。經(jīng)過有資質(zhì)的咨詢單位評審的可研報告是編制項目申請報告的技術支撐文件。（3）煤礦項目核準的建設規(guī)模和開拓部署等主要內(nèi)容（選煤廠主要內(nèi)容包括：建設規(guī)模、工作制度、選煤方法等）在初步設計、建設施工階段發(fā)生重大變化調(diào)整時，建設單位應及時以書面形式向原項目核準、審批部門報告。由原項目核準、審批部門根據(jù)項目調(diào)整的具體情況，出具書面意見或要求重新辦理核準、審批手續(xù)。建設和設計單位不得擅自擴大生產(chǎn)環(huán)節(jié)能力。移交生產(chǎn)后原則上三年內(nèi)不得申請改擴建。實例 平朔東露天礦選煤廠核準的建設規(guī)模15.00Mt/a，初步

46、設計時欲更改設計規(guī)模增至20.00Mt/a。打算采用改變工作制度的手法達到增加小時處理能力的目的。結(jié)果投資大大超過原定數(shù)額，而且還違反了設計規(guī)范有關工作制度的規(guī)定。通過專家評審，認為設計規(guī)范規(guī)定的工作制度不能變，最后按主廠房預留5.00Mt/a分選系統(tǒng)位置（暫不安裝設備），收集地方外來煤的理由得到了解決。實例 榆神礦區(qū)涼水井礦選煤廠，評審的可研報告采用塊煤重介淺槽排矸分選工藝。初步設計、建設施工階段改為原煤全部入洗，采用有壓入料三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝。選煤方法、洗選深度等工藝原則發(fā)生重大變化調(diào)整。但是，未向原項目核準、審批部門報告，重新辦理核準、審批手續(xù)。不符合國家發(fā)改委關于加強煤礦建設項目

47、管理的通知的規(guī)定。2、新體制條件下前期設計文件編制內(nèi)容的重點1）礦區(qū)總體規(guī)劃編制內(nèi)容的重點（1）礦區(qū)煤質(zhì)特性（主要指影響產(chǎn)品方向的煤質(zhì)特性）；（2）市場分析、產(chǎn)品方向、目標市場（主要指產(chǎn)品流向）；（3）確定煤炭分選加工的原則（建設規(guī)模、工作制度、選煤方法、分選深度等）；分選設施布局規(guī)劃；（4）規(guī)劃資源綜合利用設施；對共伴生資源提出綜合開發(fā)和利用的意見。2）可研報告編制內(nèi)容的重點（1）礦井煤質(zhì)特性（主要指影響產(chǎn)品方向、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的煤質(zhì)特性）；可選性評定；（2）產(chǎn)品方向、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案、目標市場分析（附產(chǎn)品主要用戶供煤協(xié)議書）；（3）選煤工藝（建設規(guī)模、工作制度、選煤方法、原則工藝流程、主要工藝設備選

48、型、主要工藝布置等）；（4）節(jié)能減排（除傳統(tǒng)意義上的節(jié)電、節(jié)水外，還應關注以下內(nèi)容：提高分選效率；實行分級分選；煤流距離短工藝布置簡捷合理，如原煤倉位置等）。（5）資源綜合利用方案（項目規(guī)模、主工藝路線）。3）項目申請報告編制內(nèi)容的重點一般礦井與選煤廠捆在一起作為一個項目申報。重點內(nèi)容是：建設單位情況、建設外部條件、資源條件、建設的必要性、可行性、工藝技術原則、經(jīng)濟效益等。詳見中咨公司有關項目申請報告編寫大綱。內(nèi)部資料，請勿外傳！9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ

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