选煤技术专业——毕业设计——我国选煤技术的现状及其发展方向.doc

我国选煤技术的现状及其发展方向摘要介绍了我国选煤工业发展的简况。指出选煤技术的现状主要体现在五个方面：入选比例继续提高，选煤厂规模及其装备大型化；重介质旋流器选煤已成为发展重点；传统选煤发发与设别的效果得到了提高；模块化成为选煤厂设计和建设的新模式；生产过程控制和全厂自动化水平不断提高。我国的选煤科技将按照面向选煤生产建设的产业化技术、重点开发研究的关键技术和处于基础研究阶段的前沿技术三个层次，得到进一步的发展。关键字：选煤技术 现状 发展Describes the profile of China&#39;s Coal Industry. That the status of coal preparation technology mainly in five areas: the proportion selected to continue to increase, coal preparation plant scale and large scale equipment; heavy medium cyclone has become the focus of development; traditional Coal Hair and other results based been improved; modular coal preparation plant design and construction of a new model; production process control and automation of the whole plant level rising. China&#39;s Coal Preparation Technology for production and construction will be in accordance with the technology industry, focusing on research and development of key technologies and basic research stage at the three levels of advanced technology, further development.Keywords: Coal Preparation Status Development.目录引言- 1 -1.我国选煤技术的现状- 3 -1.1.原煤入选比例提高，选煤厂规模及选煤装备趋向大型化- 3 -1.2.重介质选煤比例迅速上升，重介质旋流器选煤已成为发展重点- 4 -1.3.基础理论研究的深入，提高了传统选煤方法与设备的效果- 11 -1.3.1.跳汰选煤方面- 11 -1.3.2浮游选煤方面- 13 -1.3.3.干法选煤方法- 17 -1.3.4.辅助工艺及设备方面- 19 -1.4.模块化成为选煤厂设计和建设的新模式- 22 -1.5.选煤厂生产过程自动控制和全厂自动化水平不断提高- 23 -2.选煤技术发展方向- 25 -2.1.重介质选煤技术- 25 -2.2.大型选煤关键设备提高可靠性与几点一体化技术- 26 -2.3.动力煤分选关键技术- 27 -2.4.先进细粒煤脱硫降灰技术- 28 -2.5重大基础性研究- 28 -3.结论与建议- 29 -致谢- 30 -参考文献- 30 -引言煤炭是我国最主要的能源，在已探明的化石能源资源总量中，煤炭占94.3%，石油和天然气仅占5.7%。我国又是煤炭生产和消费大国，在一次能源消费结构中，煤炭约占70%。2003年我国煤炭产量达17.36亿吨，今年前3季度产煤已达到13亿吨，全年预计将达到19亿吨，新能源技术开发和产业建设短期内不足以形成规模化供应。长期以来，国内70%的燃料和工业动力、60%的化工原料和60%的民用商品能源，都是由煤炭提供的。随着国民经济和社会的发展，能源需求不断增加，对煤炭的需求量也将越来越大，在今后50年内我国以煤炭作为主要能源的格局不会有根本性变化。因此，保障煤炭有效供给和洁净煤利用是我国能源安全重要的实际问题。煤炭作为我国的主要能源，在为国民经济发展做出巨大贡献的同时，也带来了严重的环境污染。大量的原煤直接燃烧造成的煤烟型为主的大气污染，严重制约了我国国民经济的持续健康发展。2002年我国烟尘排放量为1012Mt，SO2排放量为1926Mt，酸雨面积已超过国土面积的30%，而燃煤造成的烟尘和SO2排放量分别占到70%和85%。为了减少环境污染，提高煤炭的转化燃烧率，国家和用户对煤炭质量和品种的要求日趋严格，使围绕煤炭洁净加工与利用的洁净煤技术形成蓬勃发展的态势。选煤是使用物理、物理化学方法，将原煤分成不同质量、规格产品的加工过程。选煤可以出去煤中的杂质，包括矸石和50%70%的硫，提高煤炭产品的质量、增加煤炭品种、减少无效运输、提高热效率、节约能源、减少SO2、NOx和烟尘的排放量。选煤还是综合利用资源，提高煤炭企业经济效益的重要手段。因此，选煤已成为煤炭工业现代化生产中不可缺少的重要环节和洁净煤技术中的源头技术，是煤炭深加工的基础和前提。发展煤炭洗选加工既可满足国民经济快速、健康发展，对煤炭的需求又能使煤炭污染在总量上有所减少，改变生态环境恶化状况，实现经济与环境的协调发展。我国选煤工业起步较晚，20世纪50年代才开始建立起自己的选煤工业，经历了两次快速发展时期。20世纪70年代以“洗煤保钢”为主要内容的选煤大发展，是原煤入选比例由1970年的10%增长到1980年的17%，基本满足了我国钢铁工业对炼焦煤质的要求;2000年以来，选煤工业进入新的快速发展时期。到2005年，我国煤炭产量大21.3亿吨，原煤入选量7.04亿吨，原煤入选比例达到33%。表1 2005年中国选煤厂数量及入选率类型设计能力（Mt/a）入选量（Mt）入选率（%）选煤厂数量（座）国有重点矿65859058318地方煤矿885619.6164乡镇煤矿91587478合计83770433.059601. 我国选煤技术的现状1.1. 原煤入选比例提高，选煤厂规模及选煤装备趋向大型化全世界原煤平均入选比例在50%左右，一些发达国家则明显高于这一比例。我国选煤入选比例只占30%，有70%的原煤未洗选。因此商品煤灰分高。2003年商品煤灰分为20.31%，而发达国家小于16%。国外原煤入选比例在50%-95%之间，冶金的炼焦精煤灰分在5.0%-8.0%之间，而相应地我国平均在9.3%，我国平均灰分为25%左右。我国的选煤厂数目不断减少，厂型大型化，原煤处理能力不断扩大。据不完全统计，2003年全国共有年入洗原煤能力15万吨以上的选煤厂1618座，其中国有重点煤矿选煤厂254座，核定能力45222万吨；地方煤矿选煤厂约140座，入选能力7000万吨；乡镇和民营煤矿的选煤厂1166座，入选能力约9200万吨。254座国有重点煤矿选煤厂中炼焦煤选煤厂147座，入选能力21713万吨；动力煤选煤厂107座，入选能力23509。选煤厂规模大型化依赖于选煤装备的大型化。近年来，注重研发机电一体化、自动化和智能化的大型选煤装备。如36m2振动筛、单槽容积为20m3的浮选机、150m2圆盘加压过滤机和直径为1500mm的卧式振动离心脱水机、直径为1500mm的三产品重介质旋流器等。1.2.重介质选煤比例迅速上升，重介质旋流器选煤已成为发展重点在主要产煤国家，重介质选煤已上升为主导地位。目前美国的重介质选煤比重已占66%，法国占60%，加拿大占56%，澳大利亚和南非跳汰选煤已基本淘汰。1999年，我国选煤方法基本以跳汰选为主，占59%，而先进的重介质选煤仅占23%。到2005年，重介质选煤比重已达到39.5%，而跳汰选减到45%。值得注意的是由于大直径重介质旋流器、有压给料和无压给料三产品重介质旋流器和煤泥重介质旋流器的出现，重介质旋流器选煤已成为首选技术。我国新设计、建设的选煤厂和老厂技术改造也大都采用直径1000mm以上的重介质旋流器或三产品重介质旋流器。有了降低投资和加工成本，国际上主要采用设备和厂型大型化及三产品重介质旋流器简化工艺如英国把主选设备Larcodem-s型两产品重介质旋流器的直径有700mm增至1350mm以及前苏联研制三产品重介质旋流器等。我国从上个世纪80年代开始研制有压和无压给料三产品重介质旋流器，到1995年时具有代表性的产品使NWXS710/500型三产品重介质旋流器，并推广应用于中小厂16座，选煤厂生产纯矸石的需要。改进后的700/500A型，单台设备处理能力偏小，工艺系统不够完善，也没有能在大型选煤厂中推广应用。为了加快重介质选煤技术的发展，1995年、1996年原国家科委和国家计委分别下达了国家“九五”科技攻关课题“高硫炼焦煤全重介洗选脱除无机硫成套工艺与设备”和“大型高效全重介选煤简化流程新工艺及设备”，对重介质选煤技术进行集中攻关。通过煤炭科学研究总院唐山分院科研人员和现场工程技术人员的共同努力，“九五”期间重介质选煤技术取得了突破性的进展，以具有我国自主知识产权的大型无压给料三场品重介质旋流器为主选设备的简化重介质旋流器为主选设备的简化重介质选煤工艺已经研究成功，经受了生产考验，在贵州盘江煤电（集团）公司老屋基选煤厂建成了分选<80mm不脱泥原煤、单系统处理能力达1.2Mt/a的生产线，实现了二段分选密度在线调节，并应用三产品重介质旋流器自身在分选的同时对加重质具有分级、浓缩特性而产生的细粒介质，使部分粗粒煤泥在煤泥重介质旋流器中得到分选，其有效分选下限达到0.1mm。在南桐选煤厂实施的“高硫炼焦煤全重介洗选脱除无机硫工艺与设备”项目，应用两台两产品重介质旋流器串联的方法，以一套低密度悬浮液实现三产品分选和煤泥重介质分选，并首创了双段0.044mm。生产实践证明，无机硫脱硫率达80%以上。此外，在大型脱介设备、强磁磁选机、配套专用泵和重介质选煤工艺参数自动控制的方面均取得了长足的进步，使我国重介质选煤技术处于国际先进水平，基本具备了快速发展重介质选煤的条件。“九五”攻关课题的研究成功，使我国重介质选煤技术处于国际先进水平行列。在全国范围已发了跳汰选改重介选的热潮。但是，以大型无压给料三产品重介质旋流器为主选设备的简化重介质选煤工艺方面，还存在需进一步解决的问题。主要体现在：（1） 由于使用一个介质密度，实现宽级别（80mm0mm）分选，分选效率还不够理想，数量效率一般在95%以下（2） “九五”简化重介质选煤工艺的煤泥重介仅入选了约50%的煤泥，其他的煤泥仍要进入浮选；而且煤泥重介的介质密度无法调节，影响煤泥的分选效果。应当进一步完善粗煤泥重介工艺，使全部粗煤泥都能经过小直径旋流器精选。（3） 大型无压给料三场品重介质旋流器的入介压力较大，集中无压给料三产品重介质旋流器的入介压力如表2所示，入介压力大则功耗就大，同时磨损也快。应当解决大型重介质旋流器的耐磨和电耗问题。表2 几种无压给料三产品重介质旋流器的入介压力旋流器型号1000/7001100/7801200/8501300/9201400/1000入介压力MPa0.18-0.220.19-0.230.24-0.260.27-0.290.3-0.32（4） 由于脱介筛等设备的面积大，因此厂房体积大；生产中的实际介耗和功耗也大（表3），引起基建投资和生产费用过高。需探讨进一步降低基建投资与生产费用的途径和方法。表3 采用“九五”简化重介质选煤工艺的部分选煤厂的实际介耗选煤厂名称老屋基西曲太原镇城底范各庄介质消耗kg/t3.53.53.343（5） 对主要设备进一步进行大型化、系列化和提高可靠性的研究。（6） 探讨进一步降低基建投资与生产费用的途径和方法。为了进一步提高重介质旋流器选煤的分选效率和经济性，使先进、高效的重介质旋流器选煤技术得到更广泛的推广，科技部下达了国家“十五”攻关课题“重介质旋流器选煤新工艺关键技术的研究”，在“九五”攻关成果的基础上，针对存在的上述问题进行攻关。2004年5月山西神州煤电焦化股份有限公司与煤炭科学研究总院唐山分院合作，把晋阳选煤厂的技术改造工程与完成“十五”国家科技攻关课题的工业性实验任务结合起来，采用重介质旋流器选煤新工艺及设备。此项工程于2004年9月开工，2004年12月开始调试，2005年6月竣工验收。试生产期间创下了该厂建厂以来的日入选量、月入选量和连续选煤时间的三项记录，取得了显著的经济效益和良好的工艺效果。从2005年1月30日的晋阳选煤厂试运转以来，截止2006年4月，已经有汾西矿业集团介休选煤厂（2Mt/a）、内蒙古庆华集团乌斯太选煤厂（2Mt/a）均采用该工艺改造或新建。该课题的研究成功，使我国的重介质旋流器选煤技术、装备水平和自动化程度在“九五”取得成果的基础上得到进一步完善、提高。如果说“九五”攻关解决了重介质旋流器选煤系统的工艺简化问题，那么，“十五”攻关课题的完成则进一步提高了重介质旋流器选煤的效率和经济性，基本解决了国际选美界亟待解决的既保持重介质选煤的高效优势又能降低投资和加工成本的难点，标志着我国重介质选煤技术达到国际领先水平。3NWXS1300/920型双供无压给料三产品重介质旋流器是新研制的重介质旋流器选煤新工艺的核心分选设备，它由圆筒形旋流器作为一段和由圆筒-圆锥型旋流器作为二段旋流器串联而成。其结构图如图4所示。采用CFD技术对重介质旋流器的流畅进行研究，并进行结构参数优化后，确定的主要结构参数为：图4 双供介无压给料三产品重介质旋流器结构示意图一段旋流器 二段旋流器直径 1300mm 直径 920mm圆筒长 4500mm 圆筒长 640mm 溢流管径 340-380mm 溢流管径 380-430mm 入介口直径 d1=120-136mm 底流管 245-285mmd2=240-258mm 锥角 20°底流口直径 190-210mm给煤管直径 540mm图5 3SNWX1300/920双供介无压给料三产品重介质旋流器其结构特点为：（1） 一段旋流器采用了圆筒型，而且是双给介入口（其中一个是稳定的大流量入口，一个是调节的小流量入口）。其结构是在采用激光测速仪和告诉录像及图像分析系统对圆筒型和圆筒圆锥型旋流器进行了旋流器内速度场和密度场的测定并利用CFD技术对重介质旋流器的流场进行数据模式的基础上确定的。研究结果表明，新结构的圆筒型旋流器内的速度场和密度场更均匀，对物料按悬浮液实际密度分选更有利，分选精度更高，产品质量控制也更容易。同时，双供介口使得其入料压力调整的更为方便，设备配套更容易。（2） 实现了悬浮液和被选物料分开给入旋流器，避免物料过粉碎现象，减少了动能损失，同时还便于设备布置。选择圆筒圆锥型旋流器作为二段洗选设备，有可能比用改变其底流口大小与溢流管插入深度相结合的办法来解决二段旋流器分选密度调结问题表4 双供介无压给料三产品重介质旋流器的分析结果表5 NZX700两产品重介质旋流器的分选结果通过基本研究，完善重介质旋流器分选工艺及设备结构受到许多学者的极大关注。尤其对重介质旋流器内的液相流、颗粒分选规律及其模型化、介质流变学等的研究，取得不少成果。我国的煤炭科学研究总院唐山分院开展了采用CFD(compute fluid dynamic)技术对重介质旋流器的流场进行研究的工作，在此基础上，优化了重介质旋流器结构。为了提高重介质选煤系统的可靠性，人们从新开展抗磨材料的研究，并取得了一定成果。选煤厂材料具有磨粒磨损、粘附磨损、侵蚀磨损、接触疲劳磨损、磨蚀磨蚀、微动磨损、高温及高速磨损、塑性变形的类型，以上几种磨损类型或单独或几种同时存在于不同使用场合。田庄选煤厂使用抗磨材料结果表明：不锈钢溜槽比普通碳素钢的可延长寿命2-3倍；用特种合金钢整体铸造的重介质旋流器可提高使用寿命2倍以上；特种合金钢铸管使用寿命为碳素钢管的3-5倍。西曲选煤厂使用耐磨陶瓷复合管，其使用周期为普通钢管的13.1倍。煤炭科学研究总院唐山分院在原有旋流器氧化铝陶瓷衬里配方的基础上，经过多次优化删选，开发了耐磨性能较好的OI陶瓷配方。同时，在混料工艺和烧结工艺方面也进行了大量实验和研究，研制成功重介质旋流器高耐磨衬里（OI）。测试结果表明，耐磨OI陶瓷衬里是原生产工艺制备的氧化铝的陶瓷衬里寿命的3.1倍，是国内外同类耐磨衬里产品寿命的1.2倍。1.3.基础理论研究的深入，提高了传统选煤方法与设备的效果1.3.1.跳汰选煤方面跳汰选煤基础理论的深入研究，进而指导实践取得了良好效果。我国选煤设计研究院在研究跳汰理论、改善末煤及粉煤跳汰分选效果的过程中，研制了多次进气的X系列复合脉动跳汰机，取得了下列效果:跳汰物料处于松散状态的时间占总脉动周期的比例，由原来的40%延长到70%以上，改善了分层状况，增加了有效分选时间；通过多次进气补充能量，使物料床层达到更好松散状态，可有效控制吸啜而产生的透筛损失，并降低了顶水耗量;降低了分选下限（最低可达0.125mm），加大了分选的粒度范围；踢好了脱硫效果。我国煤炭科学研究总院唐山分院除研制成功复合脉动跳汰机外，在分析跳汰机种不同粒级的煤炭分选密度不同和分级洗选比不分级洗选效果好的生产实践的基础，研制成功SKT-F型块末煤分级联选机，刘旌等介绍了其理论一句、机体结构、工艺特点、生产运行情况及达到的技术水平，生产应用情况表明，其效果令人满意。唐山分院还能颗粒相对运动替代传统的松散度表征分层状态，通过控制颗粒相对运动主力，保证跳汰机按密度分层和浮标检测的准确性及自动排干的可靠性，为煤质“自感知”奠定了基础。经煤质自感知系统将煤质进行模糊累累，结合操作经验库和跳汰机分选效果快速评估系统，不断自我总结完善操作 经验，保证产品的质量和跳汰机分选效果，实现了跳汰机操作自动化。试验表明，研制成功的自动化跳汰机工作稳定、技术指标先进、性能可靠。唐山分院在研制的SKT系列跳汰机上还采用了多室公用风阀技术，使跳汰机各段脉动同步性增强，有效抱着了分层效果，降低了高压风用量，简化了结构。唐山分院在跳汰机自动排料系统中采用灰色预测控制仪表，简化了控制系统的构成，提高了控制精度，稳定了跳汰产品质量。近年来，动筛跳汰机作为一种块煤分选设备，以其处理量大、用水量少、工艺系统简单、分选效率高、运营费用低等优点，备受选煤界的关注。我顾视厂型大小及处理粒级情况，分别采用液压驱动式或机械驱动式跳汰机，以代替首先重介质排矸、选择性破碎机，有的还用于动力块煤分选，目前全国已应用20余台。淮南新集二矿选煤厂引进的德国动筛跳汰机用于分选35150mm动力块煤，其I值为0.09，数量效率为93.45%。中国产液压驱动式动筛跳汰机I值为0.093，数量效率>95%。中国产机械驱动式动筛跳汰机I值为0.095。液压驱动式的动筛运动特性可能在线无极调节，机械驱动式则需停机改变机械参数来实现。据分析，中国国产液压驱动式跳汰机的价格为引进的1/10左右，吨煤投资为国产机械驱动式的3/4左右，从性能价格上考虑，液压驱动式较为经济合理。1.3.2浮游选煤方面微细煤泥浮选及提高没你浮选选择性，始终是国内外研究的技术难点和重点。为了提高细粒级难浮煤和氧化煤的浮选效果，何洁从表面化学基本理论出发，分析了没的本征表面性质与润湿性间的关系，探讨了表面活性物质的性质、浓度以及溶液的pH值等因素对润湿性的影响。林玉清等分析了煤泥氧化后对可浮性的影响及加添加剂可改变氧化煤泥的疏水性，并对潞安煤泥氧化后添加OC-01添加剂进行复选试验，证明其对改善煤的可浮性和选择性有一定效果。湖南省煤炭科学研究所合成了兼具选择性和分散性的FO系列药剂，试验证明可取得节油和提高精煤产率的效果。程双武等研发出高效煤泥浮选促进剂，也取得同样的结果。为了降低浮选精煤被细泥的污染，程宏志等利用设置于浮选槽分离区的振荡分离器的机械振动，激励其周围介质振荡，当多个波动源之间最小局部振幅大于能够产生机械夹带的旗袍表面间最大距离时，被气泡夹带的亲水性颗粒有力为自由颗粒，落回矿浆，从而减轻了夹带污染。工业生产时间证明，可有效降低浮选精煤灰分12个百分点，提高浮选完善指标3个百分点以上，突破了以往用冲洗水降灰的传统方法，为降低浮选精煤灰分提供了新的途径。为了提高浮选效果，许多学者在改进和创新浮选工艺上做了大量研究工作。李建中等针对细泥对浮选精煤污染的问题，提出了伏击浮选的流程。王怀法等对高灰极难浮煤泥进行了絮凝浮选的研究，考擦了团聚剂用量及种类、搅拌调浆浓度、分散剂用量等工艺因素对浮选的影响，获得优于常规浮选的分选效果。杨宏丽等开展了煤泥反浮选的研究探索，考擦了捕收剂种类和用量对煤泥反浮选效果的影响。结果表明，基本达到了正浮选的指标，但药剂耗量较大，有待进一步研究。郭德等以杏花选煤厂为例，分析了干事易泥化、黏土含量大、水质软等存在的问题，通过煤泥浮选最佳粒度组成的确定，采用脱泥浮选流程，全面改善了浮选、过滤、澄清等效果，并提出耙式浓缩机式原煤脱泥的理想设备。罗道成等针对褐煤可浮性差，传统浮选法不能分选的问题，提出了在25时，用NaOH溶液对其进行预处理，用甲基二乙醇酰胺对其表面进行改性，然后用C重油进行造粒，再用少量仲庚醇对造粒褐煤进行浮选的新方法。试验效果表明，可以很好地浮选回收细粒褐煤。对浮选设备的研发工作，不少学者取得了卓有成效的结果。黑龙江科技学院研发了浮选旋流器，并在杏花、南山和东海等选煤厂进行了工业性试验，受到理想效果，并取得专利。随后又研制成功基于离心力场和重力场共同作用的1500mm、2500mm和3000mm等型号的系列圆形离心浮选机，工业性试验结果表明，微泡和旋流力场强化了煤泥的选择性，降低了浮选颗粒粒度下限；浮选时间由常规浮选的十几分钟减少到12分钟，提高了浮选效率和处理能力，且具有投资少、运行费用低的优点。为了实现浮选机的大型化，程宏志等滚据机械搅拌式浮选机的工作原理、结构特点和工艺要求，运用相似理论，制定了适用于选煤用浮选模拟放大设计的几何相似、动力相似和运动相似准则，应用于相似转换后，具有吓你公司的搅拌强度、重启速率和克里悬浮条件，为浮选机的科学设计提供了理论依据。在浮选设备研制方面特别应该提到的是，为了强化细粒级煤的浮选效果，继20世纪60年代以后，浮选柱再次成为研究热点。在工业上当采用冲洗水喷淋泡沫时，浮选柱的精煤灰分可比机械搅拌式降低12个百分点。我国开发的主要为FCMC型旋流-静态微泡式和FXZ型浮选柱，目前在工业上应用的主要是旋流-静态微泡浮选柱和静态浮选柱，已达50多台，刘炯天介绍了研究及应用情况。其主要技术特点是底部旋流场的作用，在较高离心场重力分离作用下，成泡与矿化过程突出了“垂直”的特点，并形成了微细物料分选的综合力场的优势。当前对浮选柱研究的侧重点重要是柱体高度和旗袍发生器。大量研究工作表明，浮选柱总的发展趋势式气泡发生器由内部充气型向外部充气型发展，柱体由高柱型向低柱型发展。旋流静态微泡浮选柱主体结构（图6）包括浮选柱分选段（柱分离装置）、旋流力场分离段（旋流分离装置）和管浮选装置的三部分。整个设备为柱体，柱分选段位于整个柱体上部；旋流分离段位于柱分选段下部，与柱分选段直接连接；管浮选装置布置在设备柱外，其出流沿切线方向与旋流分离段柱体相连。柱分选段相当于放大了旋流分离段的溢流管，管浮选装置相当于旋流分离段的切线给料管。管复选装置包括气泡产生器与浮选管段两部分，气泡发生器是浮选柱的关键部件，它采用类似于射流泵的内部结构，具有依靠射流负压自身引入气体并把气体粉碎成气泡的双重作用。气泡产生器的工作介质为循环中矿，经过加压的循环矿浆进入气泡发生器，引入气体并形成含有大量微细气泡的气固液三相体系，含有气泡的三相体系的复选管段内高度紊流矿化，然后以较高能量状态沿切向高速进入旋流分离段。这样，管浮选装置在完成浮选充气与高度紊流矿化功能的同时，又以切向入料的方式在浮选柱底部形成了旋流力场，它是整个浮选柱分选的能量来源。大量气泡沿切向进入旋流分离段，由于离心力和浮力的共同作用，迅速以旋转方式旋流分离段中心汇集，进入柱分选段并在柱体断面上的到分离，与此同时，由上部给入的原矿浆连同煤粒呈整体向下塞式流动，与呈整体向上升浮的气泡产生逆向运行与碰撞；气泡在上升过程中不断矿化，形成柱分选的持续矿化过程。更重要的是，柱分选段对来自底部的旋流力场及管浮选段回收的中矿进行精选，从而保证了整个设备的精矿产品质量。该浮选柱的主要技术特征见表6。表6 浮选柱的主要技术特征指标数值指标数值入料粒度/mm00.5喷水量/m3·h-1020干煤泥处理量/t·h-11520设备自重/t24矿浆处理量/m3·h-1200250设备容积/m34042电机功率/kw55设备外形/mm4000×7000图6 旋流静态微泡浮选柱分选设备示意图1.3.3.干法选煤方法干法选煤由于不用水、工艺系统简单、投资少、建设周期短、运行费用低和粉尘污染问题已得到解决，近年来研究和应用方面又有上升的趋势。在世界上，前苏联式干法选煤生产规模最大、经验较丰富的国家。我国由于西部大开发战略的实施，西部又处于高寒、缺水地区，因此干法选煤技术的硬功得到迅速推广。据不完全统计，从1998年以来，唐山分院研发的FGX型系列复合式干法选煤机和FX型干法分选机在全国应用了264套，入选煤量达32Mt，占总入选原煤的4.5%。FX型风选机亦在继续扩大应用范围。今后的发展方向是提高设备的可靠性，并继续向大型化发展。为了提高干法选煤的分选效果，日本、加拿大和中国都先后开展了空气重介质硫化床干法选煤技术的研究。世界上首先由中国矿业大学完成的处理能力为50t/h、用于处理506mm级煤炭的空气中介硫化床干法选煤技术完成工业性试验后，处理能力为70万t/a的干法选煤厂也投入试生产。工业实验结果表明，该法具有分选精度高（Ep=0.05）、投资省（为湿法选煤厂的1/2）、无环境污染和分选密度调节范围宽（在高密度和较高密度分选时，采用磁铁矿粉和煤粉混合加重质，其最高密度可达2.2g/cm3;在低密度和较低密度分选时，采用磁珠和煤粉混合加重质，最低密度可降至1.3g/cm3）的优点，可适应不同煤质、不同产品质量要求情况吓的分选，既可排矸也可用于低密度分选。目前，中国矿业大学为实现全粒级（3000mm）煤炭干法选煤，正开展<6mm细粒级振动空气重介质流化床选煤技术、>50mm大块煤深床型空气重介质流化床选煤技术、三产品双密度层空气重介质硫化床和<1mm煤粉摩擦电选技术的研究。复合式干法选煤设备分选褐煤应用实例：（1） 2000年4季度，内蒙平庄煤业（集团）公司六家矿1套处理能力为60t/h的FGX-6型复合式干选设备投产使用。经过干选，可将原煤中的矸石有效排出，选后块煤产品发热量提高了2.093.34MJ/kg，年创效益200万元，产品供不应求，成为平庄煤业（集团）公司的拳头产品。（2） 2008年内蒙平庄煤业（集团）公司风水沟矿1套生产能力为240t/h的FGX-24A型复合式干法选煤设备投产使用，入选物料为800mm混煤，原煤发热量为11.70MJ/kg，提高了2.93MJ/kg，灰分为30.6%，降低了13个百分点。由于该厂使用了FGX干法选煤设备，使煤质得到了大幅度提高，从而使该厂煤炭由滞销转为畅销，大大提高了企业的经济效益。（3） 2007年9月，宝发煤业公司投产使用了1套FGX-12型复合式干法选煤设备来分选露天矿褐煤，大块破碎入选，分选粒度为500mm，生产能力为120t/h，原煤发热量为12.54MJ/kg，选后的商品煤发热量为14.21MJ/kg，发热量提高了1.67MJ/kg，取得了明显经济效益。2008年5月，该公司有增加了1套生产能力为240t/h的FGX-24A型复合式干选设备，从而较好地满足了公司对褐煤分选加工的需求。1.3.4.辅助工艺及设备方面（1）分级破碎设备。分级破碎机的出现，使选煤厂原煤准备系统的简化成为可能。其特点是集破碎和筛分于一体，能严格控制岁后产品的粒度，过分对率低，可省却传统的用检查筛构成的闭路系统，因而大大简化了工艺环节。近年来，国际上分级破碎机产品种类众多，主要的有澳大利亚爱邦机械工程公司的齿轮型碎煤机、美国MCLANAHAN公司的DDC-Sizer型破碎机和英国矿山机械发展集团公司（MMD）的破碎筛分机等。其中尤以MMD德破碎筛分机最为突出。该机在整机的结构型式、破碎机理、破碎齿型的设计、齿的布置方式、安装形式及破碎齿材料的选择等多方面均处于世界前列，其最大出力能力可达1400t/h。中国几座选煤厂已引进了几台使用，效果良好。我国煤炭科学研究总院唐山分院吸取国内外各种破碎筛分机的特点，已研发成功系列破碎筛分机，并已推广应用，成为替代进口设备的首选，目前正向大型化方向发展。 如PLF(X)系列、SSC(X)系列新齿型分级破碎机。其主要用于煤炭、焦炭、矸石等中硬以下物料的粗碎、中碎、细碎作业，还可广泛应用于建材、冶金、化工、环保等行业。具有破碎、分级的双重功效，过粉碎极低，严格保证产品粒度，结构简单、配有先进的过载保护装置，中心距可调，实用性自动化程度提高，自清洗功能。（2）筛分设备。国内外在筛分设备的研究方面，除了提高可靠性外，其发展的趋势规格大型化、品种多样化和制造材料多元化。在大型化方面，我国已生产除面积为36m2的大型筛分机；在品种上，应用机械振动力、离心力、电磁振动力设计成功多种振动筛分机；在制造材料方面，采用了复合材料塑料及橡胶等。我国学者对筛分机也进行了许多研究工作。如园运动梯流棒条筛的研究、复频振动筛的研究、离心振动筛的研究、弹性振杆筛的研究，以及难筛物料堵塞筛孔原因和防堵措施的研究等，取得了不少成果，对推动我国煤用筛分技术的进步发挥了重要作用。如ZK直线振动筛适用于煤炭或类似密度矿物的脱水、脱泥、脱介及预筛分或最终筛分，工艺性能良好，设备可靠性高；SZK型高效脱介筛再入料粒度小于80mm情况下，处理能力分别达到：精煤筛7095t/h，中煤筛70100t/h，矸石筛80110t/h；脱介效率86.5%；产品水分达到18%22%。无故障工作时间已超过3000h。（3）煤泥水处理。煤泥水处理主要是指煤炭在分选加工过程中产生的介质用水的处理技术。由于煤炭的分选加工一直主要是采用水作为分选介质的，故原先的选煤厂称为洗煤厂。煤泥水处理和煤炭的洗选加工只不过随着对选煤产品的要求愈加珍贵和环境保护标准的愈加苛刻，煤泥水处理已经变成了整个选煤工艺中涉及面最广、投资最大、最复杂、最难管理的工艺环节。目前煤炭分选的工艺和方法，绝大多数以水或水的混合物作为分选介质，如重介质、跳汰选、浮选等，通常入选1吨原煤要使用35m3水。随着机械化采煤量的增加，原煤中煤粉的含量也在增加。这些煤粉和其他杂志在分选过程中悬浮于分选介质中成为煤泥水，其中除含有固体悬浮物外，还有因分选工艺的需要而添加的药剂、油类等。一个每小时入选千吨原煤的选煤厂，每小时要产生几千立方米的煤泥水。而这些煤泥水必须经过一定工艺的处理后才能够在选煤厂循环使用，以满足选煤厂各工艺环节对循环水的要求，或在必须外排时能满足国家环境保护法规的要求。据1995年统计，我国选煤厂外排煤泥2800万吨、流失煤泥约20万吨。采用工业上成熟的固液分离技术，从煤泥水中分离、回收不同品质的细粒产品和适合选煤厂循环的用水，做到洗水闭路循环；在煤泥水必须排放时能符合环境保护的排放要求，不污染环境。为强化煤泥水的浓缩、回收，赵志强分析了煤泥水经磁处理后容易澄清的机理，通过实验证明，经磁处理后煤泥水悬浮颗粒的沉降速度增加，澄清谁的清洁度提高，其固体含量可降低。尹忠彦等通过实验表明，磁处理可降低物料表面电位，改变浆体中的粒度组成，使固体颗粒总的表面积减少，历经增大，改变物料的过滤性能，提高脱水效率。孙冬研究了细粒煤泥的载体沉降，以粒度为-0.5mm或0.51mm的矸石粉为收捕介质，与煤泥水混合，加入凝聚剂和絮凝剂，通过改变颗粒表面性质或桥联作用，使细颗粒粘附于收捕介质上或形成粒度大、重量重的絮团，因而提高了其整体沉降速度，降低了澄清水固体含量。为了充分回收、利用煤泥压滤机滤饼，唐山分院研制成功集滤饼定量破碎、穿流干燥作业于一体的煤泥滤饼碎干工艺与设备。生产时间表明，碎干产品水分在13%以下，粒度为13mm*25mm以下，可满足商品动力煤的质量要求，已在一些选煤厂推广应用。1.4.模块化成为选煤厂设计和建设的新模式目前，我国早期建设的中小型选煤厂大多呈现出工艺落后、产品结构单一、效益不佳的现状。这不仅制约了企业自身的发展，恶化了选煤厂周边环境，而且造成了资源的浪费，影响了我国选美事业的发展近年来，国家制定了煤炭行业可持续发展战略，对提高煤炭入选比例，优化煤炭产品结构，合理利用资源，保护环境提出了迫切要求。在这样一个国家政策环境引导下，我国大部分中小型选煤厂面临着技术改造。如何对这些中小型选煤厂进行改造，使其更具竞争力，并使建设资金能够更快更有效地创造出更大、更高的价值，获得良好的经济效益和社会效益，已成为目前中小型选煤厂技术改造急需解决的问题。要解决好这些问题，除了考虑选用选进的工艺、可靠的设备外，还要对传统的选煤厂布置形式进行研究、改进、甚至突破。近年来选煤厂设计的一种新思路、新理念开始进入国内外的设计领域，并且取得了一定的成功，逐渐被业内人士所认识并关注。模块化概念的引入，为选煤厂设计带来了两个方面的冲击。首先是设计的方式化：模块化设计过程中将实现某一功能的设备群有机地结合起来，这一过程称为“建模”；将建好的模块进行组装、组合，以达到最佳效果。这样的做法，无论对设计的进度还是质量都将带来一次飞跃。其次，选煤厂设计模块化形式为选煤厂建设带来了“移动”的概念，相对于传统选煤厂迁移难、改造难的弱点，模块化选煤厂有着较好的发展空间，能够为今后选煤厂的改造或者扩大生产规模提供更便利的条件，以适应市场变化的需求。中国首座模块式选煤厂山西成庄选煤厂是由朗艾道（天津）有限公司于1998年建成的。1999年又建成三汇坝选煤厂。德国DBT集团收购了朗艾道公司并在澳大利亚重建DBT选煤公司后，截止2002年，又为中国建设了朔里、马脊梁、寺河合鹊儿山选煤厂。选煤设计研究院根据中国国情并吸收国外选煤厂设计的优点，推出了新型装配式选煤厂，其设计特点为工艺多样化、系统灵活化、配置个性化、检修便利化、厂房底层化、控制自动化、标志可靠化和投资最小化，已先后建成伯方、黑岱沟、祁东、辛置和东庞选煤厂。煤炭科学研究总院唐山分院也开展了这方面的工作，已经建设的范各庄、介休等选煤厂。装配式选煤厂与同规模选煤厂相比，可降低基建投资约20%30%，节约生产成本约50%60%，提高综合效率约10%20%。1.5.选煤厂生产过程自动控制和全厂自动化水平不断提高