選煤

利用機械加工方法或化學處理方法，清除原煤中的有害雜質，回收伴生礦物，改善煤的質量，為不同用戶提供質量合適的煤炭產品及伴生礦物產品。原煤中的有害雜質有灰分、硫分、水分、磷分及其他少量礦物質。此外，在某些煤礦中含有少量稀有金屬如鍺、釩和放射性鈾等伴生礦物。

① 灰分 分內在灰分和外在灰分。在成煤時期形成並與煤緻密地結合在一起的灰分叫內在灰分；在採煤過程中混入的頂、底板及夾矸層的矸石稱外在灰分。

② 硫分 分有機硫和無機硫兩種。無機硫又分為硫酸鹽硫和黃鐵礦硫。黃鐵礦硫由於存在的形式不同，可分為細粒浸染狀、結核狀和浸染、結核混合狀三種。

③ 水分 分內在水分和外在水分兩種。內在水分是吸附在煤炭孔隙中的水分，需要加溫到105℃才能蒸發掉；外在水分是附著在煤炭表面上的水分。

上述有害雜質對用戶都是不利的。例如煉焦用煤的灰分將全部轉入焦炭，而焦炭的灰分每升高1％（或硫分升高0.1％）,煉鐵時焦炭消耗量將增加2～3％、熔劑消耗量將增加2～2.5％、高爐煉鐵的生產率將降低2～3％；煉焦用煤的水分增加，將會延長結焦時間、降低焦爐的生產率。燃料煤的灰分和水分增加，會降低熱效率，污染環境；燃料煤中的硫分高，會嚴重地腐蝕鍋爐、管道，並污染大氣，形成酸雨，危害嚴重。因此，不同用途的煤炭產品，其有害雜質含量都有一定限制。在採煤機械化程度愈來愈高的條件下，原煤質量愈來愈差，必須經過洗選加工，才能滿足不同用戶的要求，獲得更好的工藝指標和經濟效益。

選煤一般只能清除原煤中的外在灰分、結核狀及浸染、結核混合狀的黃鐵礦硫分和外在水分。要想清除內在灰分和細粒浸染狀黃鐵礦硫分和有機硫分，必須採用化學處理方法，在工業生產中尚未大量使用。要使產品水分降到很低（例如8.0％以下）,必須應用熱力乾燥法。當伴生礦物含量符合回收條件時，可同時設法回收，成為伴生礦物產品，使選煤廠的經濟效益更為增加。

選煤方法 主要有以下幾種：

① 重選 利用煤與矸石的比重差異，在水或重介質（重液、重懸浮液）和空氣（干法）介質中進行分選的方法，有：重介質選、跳汰選、槽選、搖床選和離心力場選等方法（見重選，摩擦與彈跳選）。

② 浮選 利用煤與矸石間表面物理化學性質上的差異進行分選，通常有泡沫浮選和多油浮選（油團選煤）等（見浮選）。

③ 磁選 利用某些雜質具有磁性的特點，可用磁選法清除有害雜質，如用高梯度磁選機清除已達單體分離的細粒浸染的黃鐵礦（見磁選）。

④ 電選 利用煤與雜質間電導率或介電常數不同，清除有害雜質，例如用電選獲得超低灰精煤（見電選）。

選煤生產中以重介質選和跳汰選或兩者聯合使用的應用最多。為了提高細粒級煤的分選精確性，離心力場選煤（重介旋流器、水介旋流器）和電磁風閥篩下氣室末煤跳汰機選煤發展很快；搖床選只適用於細粒級（6～0.15mm）高硫煤的選別和回收黃鐵礦；乾式選別法只適用於高寒、乾旱、缺水地區；槽選法的分選效果差，一般不採用，但在簡易回收矸石中或矸石堆中的煤炭時，也有應用不同結構的槽洗機的。對於煤泥(-0.5mm粒級)的選別，浮選是當前最好的分選方法，一般常用泡沫浮選法；多油浮選(油團選煤)只在把煤改變為流質燃料（可代替石油直接燃燒，現已為美、意等國採用）時或為回收極細煤粒子用其他任何分選方法都無法奏效時方採用。磁選法在重介質選煤廠中作為回收加重劑的手段而應用；作為清除雜質的方法，和電選法一樣，均處在研究階段中。

原煤準備 不同的選煤方法適用於不同粒度級別的煤的選別。煤與有害雜質必須達到單體解離才能有效地分選。因此，煤在進入洗選過程之前，必須經過原煤準備的階段，需將不同的煤破碎到不同的粒度。一般的選煤廠在原煤準備階段中都包括有篩分、揀選和破碎幾個作業，其中手選作業是選煤生產中體力勞動最繁重的一個作業，應當採用現代選煤技術中有效的手段努力予以消除。代替的手段有：①選擇性破碎，在煤塊與矸石塊在硬度上有顯著差別時，採用碎選機將煤塊破碎掉，把合格的矸石排除掉，或者有很少一部分硬煤塊沒有破碎掉，只需很少一部分手選工作量撿出煤塊，丟棄矸石塊及雜物；②採用重介質選煤方法排除大塊矸石，對露天開採極為有效；③全部破碎，進入洗選作業后機械排矸，例如採用顎式破碎機將大塊矸石和煤炭一起破碎後送入洗選作業。總之，要根據煤與有害雜質單體解離粒度、大塊的含量、使用的選煤方法和選煤機械型號等因素，在準備階段把煤控制到一定的粒度上限或分成不同的粒度級，為洗選作準備。

產品處理 煤經過洗選加工得出不同質量的產品后，還要進行產品的脫水、脫泥處理，以便進一步改善質量，並使產品的水分指標合格。一般對大中塊精品採用一次篩分分級脫水；對末煤精品必須在第一次篩分脫水之後，再進行第二次離心脫水；對於煤泥精品，必須進行真空過濾脫水（見脫水乾燥）。對於煤泥和浮選尾煤採用壓濾機脫水最為有效，但在一些已建成的選煤廠中多採用在廠外沉澱后挖掘、曬乾的方法。

流程的規範化 在整個選煤過程中，準備階段和產品處理階段的流程，已基本模式化，只是因設備選型和產品水分指標要求上的不同而有所變化，流程環節可能有所增減，而其各自的任務不變。變化比較多的主要是洗選作業，要根據原煤的可選性、伴生礦物狀況、產品質量和品種的要求，充分發揮各種選煤方法的優勢，實行各種選煤方法的經濟合理的配合，組成不同的流程。並要採用不同設備，生產出質量和品種都符合要求的產品，獲得儘可能好的經濟效益。同時，要在經濟上合理、技術上可能的條件下，把原煤中的伴生礦物選別成有用的產品，化害為利或化無用為有用，進一步提高選煤廠的經濟效益。例如在選煤中增加必要的作業環節，把伴生的黃鐵礦分選成為硫精礦等。

中國的選煤工業 1949年初，中國只有生產選煤廠9座，設計能力為700萬噸／年，工藝流程簡單，方法落後。30多年來洗選加工能力有很大發展。截至1981年底，全國共有選煤廠99處，設計能力為11395萬噸／年，實際處理量已達11700萬噸/年。技術裝備水平不斷提高。廢除了落後的選煤方法和設備，發展了重介質選煤，應用重介質排矸和碎選機代替了部分選煤廠的人工選矸；篩下空氣室跳汰機已得到廣泛應用；直接浮選新工藝、大型浮選機、真空過濾機、壓濾機等也已得到廣泛應用；解決細粒級篩分的概率篩和等厚篩也已研製成功，並已推廣應用；自行設計、施工建成了年處理能力為350萬噸的全部重介質選、煤泥浮選流程的田莊選煤廠和一些應用直接浮選新工藝的跳汰浮選選煤廠；從美國和聯邦德國引進近代選煤技術的范各庄選煤廠和興隆庄選煤廠，已建成投產。槽寬4m的斜輪重介質分選機研製成功，並已在年處理量為 600萬噸的撫順西露天選煤廠中使用。現在全國共有選煤廠近110座，選煤工藝指標和經濟效益正在不斷地提高到新的水平；環境保護、防止污染日益得到重視，已有一批選煤廠實現了煤泥水閉路循環；選煤生產技術不斷提高，工藝效果和經濟效益不斷改善，環境保護工作正在不斷地完善和提高(圖1)。

發展趨勢 ①加強選煤廠的科學管理，大力提高管理水平，要使選煤生產沿著高質量、多品種、產銷對路、合理供應煤炭產品和綜合利用各種伴生礦物資源的方向前進，努力提高選煤生產的經濟效益，並要合理回收伴生礦物如黃鐵礦及其他稀有金屬礦物等，進一步提高選煤廠的經濟效益。②研究新技術、新工藝和新設備，以更新改造舊有選煤廠，裝備新建選煤廠。例如研究油團選煤工藝和技術經濟效果；化學選煤工藝技術和設備；高梯度磁選脫硫及其他深度脫硫方法；電選超低灰精煤;選擇性絮凝工藝技術和藥劑、脫水乾燥工藝、技術和設備等等。③向設備大型化（圖2）,廠型裝配式集中化，選煤生產工藝過程和質量分析自動化等方向發展。④積極研製煤轉化為“流質燃料”的工藝技術。⑤研究和建立選煤生產過程數學模型，應用電子計算機管理選煤廠。⑥選煤廠環境保護的研究。例如防止環境污染和大氣污染；減少和防止噪音；實現煤泥閉路循環和生產平衡等。