国内外选煤技术与装备现状及发展趋势

        我国煤炭资源丰富，保有资源量10202亿t。根据第三次煤炭资源预测与评价，我国煤炭资源总量为5.57 万亿t，位居世界第一；可采储量为2040亿t，位居世界第二。根据预测，到2050年，煤炭在我国一次性能源生产和消费结构中这一比例不会低于50%。在未来几十年内，煤炭仍将是我国的主要能源之一。

1 国内外选煤工业现状

目前，大部分国家对煤炭洗选非常重视，尤其是发达国家。现世界原煤平均入选比例在50%左右，一些国家甚至超过80%。虽然欧洲一些国家几乎关闭了所有的煤矿，但仍有选煤厂用来处理进口煤炭。主要产煤国原煤入选比例如图1所示。

 
 
近几年，国外一些国家在煤炭开采、选煤生产和选煤厂建设等方面发生了很大变化，大部分国家都在关闭中小型效益不好的煤矿和选煤厂，取而代之的是扩大现代化程度高、生产成本相对较低的煤矿和选煤厂的生产能力。近20多年来，美国关闭了75%的煤矿和近50%的选煤厂；英国煤炭资源已近枯竭，年产量约下降到300万t，不但100%人选，还对一些进口商品煤进行再洗选；过去10年，俄罗斯关闭煤矿153座，选煤厂38座；过去10年里，波兰通过调整合并，关闭了23座煤矿和59座选煤厂。到目前为止，我国也已关闭2811处小煤矿，并一直在新建大中型煤矿选煤厂。这说明国内外有加强煤炭合理开采、优化生产管理以及增强矿产资源有效利用和环境保护的趋势。

据不完全统计，截止2006年，我国共有年入选原煤15万t以上(包括15万t的选煤厂1043座，年入选能力91602万t。其中炼焦煤选煤厂582座，年入选能力38159万t，占总能力的41.6%；动力煤选煤厂461座，年入选能力53443万t，占总能力的58.4%。“十五”期间全国原煤入选率在30%~35%之间，但入选总量已从2000年的3.4亿t增加到2006年的7.8亿t。预计在“十一五”末，原煤人选率将提高到50%。

2 国内外选煤技术现状

目前，国内外采用的选煤方法主要为重介、跳汰、浮选以及干法选煤。我国地域广阔，煤炭资源丰富，煤种齐全，煤质变化大，因而以上选煤方法均有应用。

（1）重介选煤技术。经过几十年的科学研究和生产实践，重介选煤技术日趋成熟，重介质旋流器选煤技术取得了重大进展。我国拥有自主知识产权的三产品重介质旋流器选煤技术取得成功并广泛推广应用，选煤效率达到了95%。

（2）跳汰技术。跳汰选煤对易选和中等可选性煤具有广泛的适应性，具有系统简单可靠、生产成本低、分选效果好等优点。目前跳汰选煤在我国各种选煤方法中约占60%。此外，动筛跳汰近几年也逐步被应用，用来代替人工排矸。

（3）浮选技术。浮选技术近年来发展很快，多应用于炼焦煤选煤厂和生产高炉喷吹用无烟煤粉的选煤厂。我国研制的浮选柱有效分选下限可达10μm，使细粒精煤产率平均提高1~3个百分点；大型机械搅拌式浮选机单槽容积已达20m3；“十五”国家科技攻关课题“带有矿浆预矿化器的机械搅拌式浮选机”已大面积推广应用。

（4）干法选煤技术。干法选煤包括流化床选煤和风力选煤，主要应用于寒冷、水资源短缺地区的煤炭分选以及易泥化煤种的分选，在众多选煤方法中应用比例相对较小，应用较多的为风力选煤。为了提高干法选煤的分选效果，日本、加拿大和我国先后开展了空气重介质流化床干法选煤技术的研究。日本煤炭利用中心(CCUJ) 用流化床分选>13mm的块煤，用振动风力摇床分选13~0.5mm粒级煤，完成了煤炭干选性试验项目。世界上用于处理50~6mm级煤炭、处理能力为50t/h的空气重介质流化床干法选煤技术首先由中国矿业大学完成并通过工业性试验。目前中国矿业大学为实现全粒级(300~Omm)煤炭干法选煤，正开展<6mm细粒级煤振动空气重介质流化床选煤技术、>50mm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流化床选煤技术和<1mm煤粉摩擦电选技术的研究。

（5）细粒煤脱水技术。对细粒煤的脱水，美国多采用超高速离心脱水技术，而欧洲则趋向于采用加压过滤技术或隔膜挤压技术。为了进一步降低细粒煤产品的水分，已开始尝试将压滤脱水与热力干燥构成一体的蒸汽压滤脱水技术的研究，预期将具有节能和简化工艺系统等技术特点。我国研制并推广应用了加压过滤机、超高速离心机和强气压穿流式隔膜挤压压滤机，很大程度上降低了浮选精煤水分，改善了煤泥水处理系统的工况。

另外，随着选煤技术的不断发展，选煤厂自动化、计算机技术和自动装车技术、装配式洗煤厂的设计和建设、在线测灰技术等辅助技术也在不断更新和发展。目前，各国选煤厂的自动化控制程度已有很大提高，集选煤厂生产过程控制、生产设备集中控制，工艺参数、产品质量及数量、材料及能源消耗等数据的实时采集，生产及市场经营管理为一体的“管”、“控”一体化的选煤厂设计、生产质量管理体系正被广泛采用。

3 国内外选煤装备现状

近年来，国内外选煤设备在朝着大型化发展的同时，由于各国选煤的历史和对产品要求的差异而略有所不同。各国选煤厂在用的选煤设备详见表1。

国别 装备种类与型号
中国 重介质旋流器、浮选机、跳汰机、动筛跳汰机、水力旋流器、干选机、浮选机、浮选柱(床)等
美国 重介质分选槽、重介质旋流器、螺旋分选机、跳汰机、浮选机、水力旋流器、摇床、浮选柱等
土耳其 Baum跳汰机和FeldspaiAcco跳汰机、重介质滚筒分选机、重介质旋流器、重介质斜轮分选机、螺旋分选机、浮选机、水力旋流器、摇床等
南非 Wemco 滚筒分选机和重介质旋流器、Norwalt分选槽、Dyna螺旋分选机、水力旋流器、ROM动筛跳汰机和传统的跳汰机、摇床、浮选柱等
英国 干式细粒煤筛分机、BARREL分选机组、WEMCO滚筒分选机、重介质旋流器、螺旋分选机、浮选柱等
澳大利亚 大直径(1、1.15、1.3m)重介质旋流器、150mm重介质旋流器、螺旋分选机、摇床分选机、JAMESON浮选槽、跳汰机等
波兰 DISA重介质分选机、跳汰机、重介质斜轮分选机、BARREL分选机、WEMCO滚筒分选机、浮选机和浮选柱等

3.1 重介质旋流器

（1）两产品重介质旋流器。目前，在两产品旋流器生产与开发方面比较先进的国家除了我国还有荷兰、美国、日本、英国等。荷兰研制的DSM重介质旋流器是目前世界上应用最广泛的一种重介分选设备；美国研制了麦克纳利重介旋流器和主要用于分选30~0.5mm原煤的圆筒重介质旋流器(DWP)；日本大阪造船公司田川机械厂研制了最大直径为0.75m的倒立式旋流器；英国煤炭局研制了有压给料圆筒形重介质旋流器和直径为1.2m的大型圆筒重介质旋流器(LARCODEMS)；我国于1991 年由煤炭科学研究总院唐山分院在国内首先研制了直径为0.5m的无压给料NZX型两产品圆筒重介质旋流器。中国矿业大学综合系也研制了DWP圆筒重介质旋流器，并生产了HMCC一300型和HMCC一400型旋流器。

（2）多产品重介质旋流器。在多产品化方面，目前世界上比较先进的研发国家主要有意大利、英国、前苏联和我国。意大利在上个世纪80年代初研制了Tri-flo型三产品重介质旋流器；上个世纪90年代中期，英国煤炭局先后研制了LARCODEMS圆筒重介质旋流器和LARCODEMS500/350无压给料三产品重介质旋流器；前苏联在上世纪70 年代末研制了гT一3/80和гT一3/50型三产品旋流器。我国则于上个世纪80年代初研制了3NZX50/350型有压给料三产品重介质旋流器；90年代初研制了无压给料的3NWZX700/510 型三产品重介质旋流器；90年代中期研制了“单一密度悬浮液、双段间接串联选三产品”的重介质旋流器；90年代末期研制了当时国际上规格最大的3NWZXl200/85O型无压给料三产品重介质旋流器；“十五”期间开发了双供介无压给料三产品重介质旋流器；目前又研制了四供介无压给料的3NWZX1500/1100mm旋流器，其直径已达1.5m。

3.2 跳汰机

目前，国外主要在跳汰机机体大型化、风阀工作方式以及自动排料方面做了大量工作。国外研发跳汰机较先进的国家主要有德国、日本、波兰等。德国跳汰机针对末煤和块煤采用了两种不同的排料结构：末煤跳汰机采用液压闸门调节排料口的大小，而块煤跳汰机则是用液压缸调节筛板倾角来调节排料口的大小；日本研制的可变波形跳汰机采用两种不同压力的工作风源和两套风阀，利用电子技术控制风阀的运动，使两种风产生不同的叠加，以达到改变跳汰机脉动水流的目的，实现变波跳汰分选，使细粒煤的分选效果得到了明显改善；波兰研制的BOSS-2000型跳汰机，采用排料闸门和溢流堰互动的排料方法，通过调整伺服马达的静态和动态工作参数确定产品的排出量。

另外，美国、英国、澳大利亚还在研发离心跳汰机。离心跳汰机是借助巨大的离心力场来强化细小颗粒的分选效果，有效分选粒度可达0.04 3mm。

在我国使用较多的国产跳汰机有SKT系列、X系列筛下空气室跳汰机。X系列跳汰机采用液压托板排料方式，跳汰面积为4~45m2；SKT系列跳汰机跳汰面积为6~40 m2，采用无溢流堰深仓式稳静排料方式，可避免已分层物料撞击或翻越溢流堰造成二次混杂。

3.3 动筛跳汰机

德国和澳大利亚均采用液压驱动式动筛跳汰机。我国1989年自行研制了首台TD型动筛跳汰机并试运行成功，十几年来已有液压式和机械式两大类4个国产系列和1个引进系列产品。

3.4 干选机

原苏联是干法选煤生产规模最大、经验较丰富的国家，以Cп-6和Cп-12型两种风力摇床使用效果最好，近年又开发了SP型风选机。

我国使用较多的是FGX系列复合式干选机和FX系列风力干选机。这两种设备综合了摇床和风力分选的优点，在干旱缺水地区和对煤炭产品质量要求不高的企业具有良好的应用前景。

该机的不足之处是分选精度低，要求煤的外在水分不高于7%，单位处理量较小。目前，最大处理量只有10t/m2•h)。

3.5 浮选机(柱)

（1）浮选机。浮选机一直是用于<0.5mm粉煤分选的主要设备。目前国内选煤厂使用的大多是机械搅拌式浮选机，且单槽容积趋向大型化，已达20m3。煤炭科学研究总院唐山研究院研发了XJM-S型机械搅拌式浮选机系列产品，“十五”国家科技攻关课题研发的“带有矿浆预矿化器的20m3机械搅拌式浮选机”已大面积推广应用。

（2）浮选柱。自上世纪80年代以来，浮选柱分选技术取得了重大突破，一批新型浮选柱脱颖而出。如国内的旋流-静态微泡浮选柱、喷射式浮选柱、充填浮选柱以及澳大利亚的Jameson 浮选柱、加拿大的CPT浮选柱和VPI微泡浮选柱等。最近又出现几种结构新颖的浮选柱，如全泡沫浮选柱、美国Deister选矿有限公司的Flotair浮选柱、印度研制的电解浮选柱、俄罗斯IOTT研究所的多产品浮选柱、密西根技术大学研制的稳流板浮选柱、美国弗吉尼亚大学提出的二维浮选柱等。

3.6 重介质分选机

上世纪我国使用的块煤重介质分选机多为斜轮、立轮分选机。上世纪90年代初，我国首次从美国引进了重介质刮板分选机，由于该设备具有易操作、易维护、低投资和高效率等特点，在我国很快得到认可。随着元器件及整机的国产化，其应用范围还将进一步扩大，有替代重介斜轮、立轮分选机的趋势。

3.7 筛分设备

国外对筛分设备的研究，除提高可靠性外，还注重筛机大型化、品种多样化和制造材料的多元化。在大型化方面，国外已生产出了面积为40~50m2的大型筛分机；在品种上，应用机械振动力、离心力、电磁振动力设计了各种振动筛分机；在制造材料方面，采用了复合材料、塑料及橡胶。

通过对上世纪80年代美国技术和90年代德国技术的引进、消化和吸收，我国筛宽3m及以下筛分机的可靠性不断提高，已不再需要从国外引进。我国在完成“九五”科技攻关项目的基础上研制成功了2ZKP3660型和ZKZ3660型振动筛，具有了与外国同类设备抗衡的能力。

鉴于细粒级煤炭难筛选的特性，国内近年来对煤炭深度筛分机械的研究等较为深入，种类较多，发展较快的是棒条筛、博后筛、香蕉筛。由煤炭科学研究总院唐山研究院自行研发的新一代高端技术SXJ系列大型香蕉筛，处理能力提高了40% ~60%，且筛分效率在90%以上，达到了国际先进水平。

3.8 离心机

末煤脱水使用较多的仍是各种立式、卧式离心机。国内外各生产厂家也在原有型号设备的基础上做了不少改进，其发展方向是加大筛篮直径，增加单机处理量，降低产品水分。

在国外，3CMI公司生产的VM系列卧式振动离心机、Ludowici公司的FC系列煤泥离心机，荷兰TEMA公司的HSG系列卧式离心机、H系列煤泥离心机以其单机处理能力大的优势在国内选煤厂逐步得到认可。国外最大的卧式振动离心机筛篮大端直径已达1.5m，处理能力达300t/h，产品水分为5%一9%。

近年来，国产离心机也得到较快发展。煤炭科学研究总院唐山研究院研制了WZY系列卧式振动离心机、LLL立式刮刀卸料煤泥离心机，北京华宇工程公司研制了WZT140型卧式振动离心机，中国矿业大学研发了DG一WZL1200卧式振动离心机。

卧式沉降过滤式离心机可用于细粒煤泥和浮选精煤的脱水。国外该设备的生产厂家主要有美国的DMI公司、BIRD公司和德国的KHD公司等。我国该类设备近几年也有所发展。国产的LWZ型系列沉降过滤式离心机已经在一些选煤厂投人使用。

另外，随着选煤技术和选煤装备的发展，选煤辅助设备也在不断地更新，并有向大型化和系列化方向发展的趋势。如给料设备、提升设备、破碎设备以及过滤和压滤设备等。

4 国内外选煤技术与设备的发展趋势

（1）新建选煤厂多采用以重介质分选槽和重介质旋流器为主要分选设备的重介分选工艺，其次是跳汰分选。对粗粒煤泥的分选趋向于采用重介质旋流器、螺旋分选机和摇床。对细粒煤泥的分选趋向于采用浮选机、浮选柱。

（2）在分选技术上，开发大直径重介质旋流器和选别深度更大的各种分选设备如跳汰机、螺旋溜槽和新型的重介质分选机等是未来选煤技术与装备的发展方向。

（3）细粒煤和超细粒煤的分选技术与设备是未来选煤技术的研究热点。

（4）改进和扩大现存的选煤厂，关闭一些零散的处理能力小、技术落后、效益不佳的选煤厂。

（5）模块式选煤厂正在推广与应用。

（6）为保证精煤产品质量，稳定生产，降低成本，减少煤炭损失，提高选煤厂的整体操作和管理水平以适应市场的需求，在线检测和自动化控制技术的应用将逐渐加强。

5 我国选煤工业存在问题

尽管“十 五”期间我国煤炭洗选加工业得到了迅速发展，选煤技术有了较大进步，但与世界发达国家相比还存在不小差距。具体表现为:

（1）原煤入选比例低且发展不平衡。地方煤矿，尤其是乡镇煤矿原煤入选比例低，且单厂规模小；炼焦精煤灰分偏高，不能满足国内市场需求;动力煤入选比例低，动力配煤技术刚刚起步。

（2）技术装备落后。设备可靠性差，平均可靠性仅为70%，自动化程度不足20%；生产规模小，产品质量不高，品种少；选煤设备型号、性能单一，洗选效率比主要产煤国低7~8个百分点，特别是大型振动选煤设备对国外的依赖度较大；选煤工艺配置灵活性差，不能适应原煤性质和产品质量、品种变化的要求。

（3）环保意识差、副产品利用率低。煤炭洗选总量和副产品产量与环境容量不平衡，节约能源和资源有效回收利用意识有待提高。

（4）政策法规不够完善。推动原煤入选比例提高的政策法规不够完善，不配套。对动力煤洗选，特别是电煤入选缺少行之有效的鼓励和推动政策。

6 结语

根据预测，2020年前，以煤炭为主体，以电煤为中心的能源战略已经定位。随着煤炭生产和消费量进一步增长，燃煤造成的环境问题将更加严重。为了改善环境，提高煤炭利用率和减少对环境的污染排放成为关键。因此，许多发达国家高度重视选煤技术与装备的发展，不断提高煤炭的入选率。我国也于2007 年1月出台了煤炭工业发展“十一五”规划，实施洁净煤技术战略，推进洁净煤技术的产业化，大力发展煤炭分选加工，这正是提高煤炭企业经济效益和社会效益，保证国家能源安全和可持续发展的必然选择。