16煤炭分选年评

PAGE5编写单位:中国矿业大学主编:谢广元参加编写人员:沙杰、宋树磊、桂夏辉、王大鹏、夏文成第16章煤矿选矿年评16.1煤炭资源简况16.1.1煤炭资源分布根据国土资源部统计数据显示2011年、2012年、2013年我国煤炭勘查新增查明资源储量分别为749亿t、616亿t和673亿t，截至2013年底，我国查明煤炭资源储量1.48万亿tADDINNE.Ref.{AB74938E-15EE-422C-8A25-406BFA67B6AC}[1]。人均可采储量约为114.4亿t，仅为美国、俄罗斯、德国等国的1/4~1/6。世界上原煤资源依然很丰富，2013年原煤可采储量达8915.31亿t，储采比可达113年ADDINNE.Ref.{CA227C90-3F1A-4EB7-ABCA-53A077D90BCC}[2]。虽然中国是煤生产量和消费量最多的国家，但原煤可采储量为1145.0亿t，居世界第三位，储采比仅为31年，远低于美国和俄罗斯。表16.1是2013年世界前十位原煤可采储量最多的国家的可采储量。表16.12013年世界前十位原煤可采储量最多的国家名称国家名称可采储量/亿t占世界总量的%储采比/年1美国2372.9526.52662俄罗斯1570.117.64523中国114512.8314澳大利亚7648.61605印度6066.81006德国405.484.52137哈萨克斯坦3363.82938乌克兰338.733.83849南非301.563.411710印度尼西亚280.173.167世界原煤总可采储量8915.31100113含煤盆地有明显的区域分布不均衡性ADDINNE.Ref.{1948F252-1483-4B43-BB2D-03F6CD759555}[3]，表现为以秦岭-大别造山带为界，“北多南少”、不均一性的分布格局。煤炭资源丰富且分布相对集中的大规模含煤盆地主要包括东北赋煤区的海拉尔-二连盆地、松辽盆地，西北赋煤区天山南北的塔里木盆地、准噶尔盆地，华北赋煤区的鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、南华北盆地以及华南赋煤区的四川盆地等。从地理分布来看，我国含煤盆地和煤炭资源总体受东西向展布的天山-阴山构造带、昆仑-秦岭-大别山构造带和南北向展布的大兴安岭-太行山-雪峰山构造带、贺兰山-六盘山-龙门山构造带控制，具有“两横”和“两纵”相区隔的“井”字形分布特征如图16.1所示。图16.1“两横两纵”构造带分布示意图基于全国30个省区（不包括香港、澳门、台湾，上海未发现煤炭资源）最新煤炭地质评价报告给出的数据，按照煤炭资源“井”字形区划格局，我国煤炭资源分布情况见表16.2和表16.3。东部、中部和西部的煤炭资源量分别占我国煤炭资源总量的7.9%、55.6%和36.5%，最大的煤炭资源富集区域为晋陕蒙（西）宁区（占全国资源总量的41.4%）和北疆区（30.8%），主要的资源富集省份依次为新疆、内蒙古、山西、陕西、贵州等地。表16.2“井”字形区划格局下我国煤炭资源分布情况（亿t）“井”字形区划地区累计探获资源量保有资源量已利用资源量尚未利用资源量2000m以浅预测资源量总计合计精查详查普查预查东北区辽宁104.8984.5648.5536.006.6018.8810.160.3653.28137.84吉林29.1222.2117.185.031.191.111.291.4469.5091.71黑龙江235.57218.3187.94130.3727.4620.1162.0420.76201.75420.06小计369.58325.08153.68171.4035.2540.1073.4922.56324.53649.61黄淮海区皖北371.48352.23189.17163.0657.4616.0659.4430.10430.12782.35苏北43.2833.3022.9110.390.006.234.170.0038.5971.89北京27.2524.0013.7310.273.160.014.152.9581.75105.75天津3.833.830.003.832.970.850.000.00170.76174.59河北374.22345.65116.61229.048.519.38133.6277.53467.72813.37山东333.67227.9657.10170.8638.836.89125.140.00145.84373.8河南666.81617.78114.36503.4255.0074.37118.28255.77710.741328.52小计1820.541604.76513.881090.88165.93113.79444.80366.352045.523650.28东南区皖南2.591.541.430.110.000.000.000.1116.0717.61苏南3.152.720.961.760.260.740.770.0014.9317.65浙江0.490.290.000.290.000.060.230.000.120.41福建14.5111.059.012.040.200.010.661.1725.7336.78江西24.7319.701.8717.8414.581.321.630.3146.8366.53湖北11.968.223.354.881.861.121.210.6915.8724.09湖南40.8431.9810.7921.197.936.056.730.4862.0494.02广东8.274.854.000.850.500.040.260.0511.1415.99广西24.2621.279.4311.837.552.811.140.3420.9942.26海南1.671.660.001.661.660.000.000.001.072.73小计132.46103.2940.8462.4534.5412.1512.623.16214.77318.06蒙东区蒙东3167.513146.47220.832925.64537.881210.11870.93306.721272.114418.58小计3167.513146.47220.832925.64537.881210.11870.93306.721272.114418.58晋陕蒙（西）宁区山西2875.822688.161401.921286.24136.70409.65560.54179.363733.196421.35陕北1814.431794.15353.521460.92252.20236.55393.13579.042259.274053.42蒙西5795.185760.72320.015440.71642.33428.141368.343001.916064.6811825.4宁夏383.89376.92143.89233.0396.5070.4142.6223.501471.011847.93小计10869.3310619.952219.348420.901127.721144.752364.633783.8113528.1524148.1西南区重庆43.9140.0423.6916.361.162.897.714.60137.53177.57川东125.74109.3828.6680.7216.7624.7811.6727.52243.15352.53贵州707.61683.4374.17609.26219.0491.4790.58208.171880.942564.37滇东294.88282.6747.33235.3487.4392.6652.133.13435.70718.37陕南1.220.961.050.170.000.000.170.000.000.96小计1173.361116.48174.89941.85324.39211.80162.25243.422697.323813.8北疆区北疆2111.172097.85642.811455.04279.38174.411001.250.0015857.8417955.69小计2111.172097.85642.811455.04279.38174.411001.250.0015857.8417955.69南疆、甘青区南疆200.57197.4740.45157.0152.014.40100.610.00824.011021.48甘肃167.45158.6631.84126.8215.2230.7874.736.081656.811815.47青海70.4263.4016.7846.6218.5424.431.392.25344.47407.87小计438.44419.5389.07330.4585.7759.61176.738.332825.93244.82西藏区滇西6.656.080.875.222.570.971.590.0914.0420.12川西17.0513.334.169.160.154.243.351.4316.0629.39西藏2.652.530.002.530.000.000.002.539.2411.77小计26.3521.945.0316.912.725.214.944.0539.3461.28全国总计20108.7219455.344060.3715415.522593.582971.935111.644738.3938804.8658260.2注：按照“井”字形的区划格局，我国多个省份跨越了不同区划，如江苏、安徽、内蒙古、四川、云南、新疆等地。本研究根据区域煤田地质特征和资源分布特点将跨区煤炭资源量归类到不同“井”字形区划中去，如要换算成各省份资源量，在此基础上直接归并计算即可。PAGE37表16.3我国东部、中部和西部的煤炭资源情况资源量东部中部西部资源量（亿t）占全国的比重资源量（亿t）占全国的比重资源量（亿t）占全国的比重累计探获2322.5811.6%15210.2075.6%2575.9512.8%保有2033.1310.5%14882.9076.5%2539.3213.1%已利用708.4017.4%2615.0664.4%736.9118.1%尚未利用1324.738.6%12288.3879.7%1802.4111.7%精查235.729.1%1990.0076.7%367.8714.2%详查166.045.6%2566.6686.4%239.238.0%普查530.9110.4%3397.8166.5%1182.9223.1%预查392.078.3%4333.9491.5%12.390.3%资源总量4617.957.9%32380.4855.6%21261.7936.5%16.1.2煤炭资源的生产和消费16.1.2.1煤炭产量2006到2011年是中国煤炭行业的黄金时代，每年平均能有6.1%的增速。而到2012年风云突变，产能过剩、消化不力的问题开始凸显，2012到2014年的平均增速仅为不到1%，而同期GDP增速由10.6%放缓到7.8%。2014年中国GDP增速仍达7.4%的情况下，煤炭消费量出现负增长预示着中国经济增长与煤炭消费增长的进一步脱钩。2014年国民经济和社会发展统计公报ADDINNE.Ref.{ED424E2F-BF48-44AD-A1ED-67C67EB89B70}[4]，2014年全国原煤产量和消费量同比分别降2.5%、2.9%。据统计公报，2014年全国原煤产量38.7亿t，同比下降2.5%。而2013年的统计公报显示，2013年全国原煤产量36.8亿t。对此，国家统计局的解释是，根据第三次全国经济普查结果对相关数据进行了修订。根据此次统计公报的数据推算，修订后的2013年全国原煤产量应为39.69亿t。16.1.2.2煤炭消费量图16.22006-2014年我国煤炭产量和消费量走势根据国土资源部统计数据，从2006年到2013年，我国煤炭的产量和消费量逐年递增，2013年到2014年煤炭产量和消费量出现下降的趋势。据初步核算，2014年全国能源消费总量42.6亿t标准煤，同比增2.2%。其中，煤炭消费量同比降2.9%。16.1.2.3煤炭进出口情况近年来煤炭进口量不断增加，我国已成为最大煤炭进口国。2009年中国煤炭自足的状况被打破，当年净进口煤炭1.04亿t。2010年净进口煤炭1.47亿t。2011年煤炭净进口量上升至1.68亿t，净进口规模同比增长14.1%，超过日本成为全球最大煤炭进口国。16.1.2.4煤炭产品价格及趋势中国煤炭工业协会2014年底公布的煤炭经济运行形势报告显示，2014年前11个月，煤炭企业利润同比下降44.4%，亏损企业亏损额同比增长61.6%，企业亏损面达到70%。煤炭行业进入微利时代，总体看煤炭市场供大于求的形势短期内难以改变，煤炭市场价格或维持低迷态势。图16.32010年以来秦皇岛港及包头动力煤每卡价格走势从图16.3可以看出，2012年下半年以来，煤炭市场深度调整，卖方市场变成买方市场，煤价大幅下跌。16.2煤矿选矿理论及基础研究进展16.2.1筛分理论及基础研究进展筛分作业作为选煤过程的重要环节，主要分为准备筛分、检查筛分、最终筛分、脱水脱泥脱介筛分等。目前较为成熟的筛分原理有概率筛分原理、等厚筛分原理、概率等厚筛分原理、驰张筛分原理、弹性筛分原理、强化筛分原理等。随着采煤机械化水平的提高，原煤中细粒的含量越来越多，潮湿细粒煤的筛分理论成为研究热点。焦红光等人ADDINNE.Ref.{9A4E9E27-BE99-46F2-86F7-11652E939B2A}[5]认为潮湿细粒煤中的外在水分是导致其筛分效果恶化的主要因素。含有表面水分的颗粒在相互接触时液面会自发地合并而形成液体桥而促使颗粒团聚和在筛面上粘附。刘初升和赵跃民ADDINNE.Ref.{A61F3483-0E75-4714-9B43-729AB7BC21EA}[6]建立了弛张筛筛面的非线性动力学方程，利用Holms弹跳球模型来模拟单颗粒在筛面上的运动并找出数值结果，发现单颗粒物料在筛面上运动时，当筛面振动强度大于1.67，颗粒产生混沌运动。刘初升和陆金新ADDINNE.Ref.{DC26FA87-E252-4CEB-9AC8-A3F3D3307D45}[7]得出了筛面上颗粒运动是经周期分叉和概周期分叉通向混沌的演化过程，在筛分机正常的工作参数范围内，筛面上颗粒运动不存在周期运动、概周期运动，只存在混沌运动。赵啦啦ADDINNE.Ref.{F98FA695-A412-4F10-8F2A-998649BDBA8E}[8]研究了球形及非球形颗粒的分层机理，在分层过程中，大颗粒间的平均力矩及平均动能均大于小颗粒，大颗粒较小颗粒活跃；非球形颗粒具有较高的动能而较球形颗粒活跃，在一定程度上弥补了颗粒形状对分层过程的影响。16.2.2干法选煤理论及基础研究进展目前，在选煤领域普遍采用基于水的湿法分选方法，但湿法技术对干旱缺水地区、高寒地区煤炭及易泥化煤炭进行有效分选较为困难。我国2/3以上的煤炭资源分布在西部干旱缺水地区，迫切需要高效的干法选煤技术。赵跃民等人ADDINNE.Ref.{0CD1A67B-0E3F-4770-97BE-C2CB5B96D389}[9]采用新一代干法重介质流化床分选机，以磁铁矿粉和煤粉为二元宽粒级加重质，以空气为流化气体，形成具有一定密度的流化床层，进入到分选机中的煤炭按密度进行分层，实现高效干法选煤，新一代分选机解决了布风板易堵塞的难题，具有流化床密度均匀稳定、加重质循环量小、整机可靠性高的特点。贺靖峰ADDINNE.Ref.{B06E1244-A9C5-402B-8797-2EFCD489B741}[10]采用“欧拉-欧拉”多相流模型对流化床内气固多相的复杂动力学行为进行数值计算，在充分考虑流化床三维空间分布、加重质密相分布规律与颗粒实际运动情况的基础上，对球形颗粒在流化床中运动时的受力进行了深入分析，建立了入料颗粒在空气重介质流化床中运动时的受力平衡方程和基本动力学公式。隋占峰ADDINNE.Ref.{FBCA87B7-E061-487E-9CD5-77DADCA2A8EF}[11]将振动能量引入到干法螺旋分选机中，并根据振动螺旋干法分选机结构组成和工作原理，建立了振动螺旋干法分选机的理论动力学模型。16.2.3浮游选煤理论及基础研究进展浮选是煤泥分选的主要方法。在浮选过程中，疏水性矿粒粘附于气泡并随之到达泡沫层成为精煤，而亲水性颗粒则停留在矿浆中成为尾煤。但是，实际浮选过程中，会有大量亲水性、高灰物料被夹带至泡沫层中，形成对精煤的污染。程宏志等ADDINNE.Ref.{BC4C12D8-314B-4185-A476-2CF79F88E25C}[12]通过引入振荡能量，在浮选分离区域引入振动波使矿浆的压力作交替变化，在压力所及区域的液体中产生撕裂力。当矿化气泡聚合体通过振荡区域时将被分散为单泡上浮，被夹带的亲水性矿粒失去依托，在振动惯性力作用下落入矿浆，从而减轻亲水性矿粒和细泥的夹带污染。煤泥浮选消耗大量的油性捕收剂，节约浮选药剂成为煤炭浮选研究热点之一。徐政和及其研究团队ADDINNE.Ref.{05EA28BF-F865-4729-A4A5-3F3CE4F5C58D}[13,14]提出了一种油泡浮选理论，将捕收剂覆盖在浮选气泡表面，形成油泡。在常规浮选中，烃类油捕收剂以液滴形式分散在矿浆中，作用在矿物颗粒上改变其疏水性，再与气泡黏附，完成气泡矿化。这个过程中，只有少数矿物颗粒可以直接与气泡黏附，大部分情况是：油类液滴排开水化膜在矿物表面铺展，疏水性改变后的矿物颗粒再排开水化膜与气泡黏附。油泡浮选中，气泡表面包裹一薄层的油膜，则在油膜与矿物颗粒吸附的同时，气泡也与矿物黏附在一起，减少了黏附功，大大缩短了诱导时间，促进矿物的浮选。陶有俊等ADDINNE.Ref.{D16CF875-ACD3-4C70-A825-FBC72A5E138D}[15]采用文丘里管产生纳米泡，并研究纳米泡提高细粒煤浮选效果的机理，纳米泡增加了气泡与煤粒的碰撞和附着的概率、减少了脱落概率，同时减少了捕收剂用量。16.2.4细粒煤脱水理论及基础研究进展近年来，随着采煤机械化程度的提高，选煤过程中细粒煤<0.5mm粒级含量占到20%以上。动力煤水分过高会影响发热量，炼焦煤水分过高会消耗热量，降低炉温，延长炼焦时间，降低生产效率。武乐鹏ADDINNE.Ref.{E4C2AB5C-9A3B-4B50-B9AD-FAC5102780BA}[16]通过向矿浆中添加电解质来促进细粒煤的脱水。电解质在矿浆中电离出正离子，与煤粒表面的负电中和，压缩双电层，降低煤粒表面的电动电位，使得其表面水化膜变薄。电解质使得细粒煤表面的疏水性增强，亲水性减弱，从而有利于细粒煤的脱水。万永周ADDINNE.Ref.{B823B24F-5D06-4BC5-9716-9D030C32F161}[17]采用热压脱水工艺对低品质褐煤进行提质。热压过程中煤水分离的基本过程包括：热力效应脱水、压实固结脱水和闪蒸脱水。褐煤在热力作用下，表面有机含氧官能团和有机结构发生分解，褐煤物理化学结构及组成发生改变，煤与水的作用力减弱，有利于实现煤与水的高效分离。周明远和关杰ADDINNE.Ref.{13832CC2-92DA-4093-8F74-0D83E69902D9}[18]研究了采用热压过滤干燥脱水工艺对浮选精煤进行脱水的机理，热压过滤形成的饱和滤饼将继续受到热压干燥过程的作用，伴随饱和蒸汽脱水面和过热蒸汽脱水面的形成与扩散，对滤饼进行深度脱水。巩冠群等ADDINNE.Ref.{E5FFDF9A-FFBE-48D8-BF91-176E085372FD}[19]建立了精煤压滤非均相分离压密过程模型，证实三维压滤压密过程可用过程参数压密比表征。周国莉ADDINNE.Ref.{50A41770-08E1-4B4E-8819-E73B3A9D53FC}[20]研究了不同能量作用形式下的褐煤脱水机理。热风干燥过程中的水分传递的推动力为湿度梯度和温度梯度，真空干燥过程中水分传递的推动力为湿度梯度、温度梯度和压力梯度共同组成，真空干燥褐煤和热风干燥过程中传热、传质方向相反，而微波干燥过程中方向一致。16.2.5煤泥水澄清及沉降理论及基础研究进展煤泥水闭路循环是选煤厂实现清洁生产的重点。煤泥水难以沉降造成选煤厂不能够正常生产，同时造成对周围环境的污染，实现煤泥水中煤泥的高效沉降和合理利用尤为重要。煤泥中含有大量的煤粒、粘土矿物、金属离子等，这些物质对煤泥水的澄清作用具有重要的地位。刘炯天等ADDINNE.Ref.{0449F2EF-79EB-4F3C-9605-9C0CD8D9B779}[21]采用扩展的DLVO理论和试验证实：含高岭石的煤泥水中的煤颗粒之间最易凝聚形成沉淀，高岭石与煤颗粒之间也较易凝聚而沉淀，高岭石之间最难形成凝聚和沉淀，含高岭石的煤泥水中的颗粒沉降属于离散沉降；但含蒙脱石的煤泥水中，煤颗粒被夹杂或包裹在蒙脱石片层形成的网架结构中，其属于整体压缩沉降。吕玉庭等ADDINNE.Ref.{52D04D61-5533-4E2B-A058-16BD650398B4}[22]针对磁感应强度和磁化时间对煤泥水絮凝沉降速度、沉积物厚度和上清液浊度的影响进行研究表明，煤泥水絮凝沉降速度随磁感应强度的增大、磁化时间的延长而增加，底层沉积物厚度和浊度随磁感应强度的增大、磁化时间的延长而减小。董宪姝等ADDINNE.Ref.{06EA9740-DB36-4502-A0C3-632CB3491ECA}[23]采用电化学预处理促进煤泥水中颗粒的沉降，通过添加电解质消除了煤粒表面电荷、压缩双电层，减小或消除颗粒间的斥力而促进凝聚，同时将煤表面强极性官能团转化为弱极性官能团，提高煤表面疏水性，使得煤泥易于沉降。张志军等ADDINNE.Ref.{4815E14A-6979-47F4-B749-A45657EB25A9}[24]提出了基于矿物颗粒实现自发凝聚的最低水质硬度这一临界硬度的概念，并建立了基于DLVO理论的临界硬度的数学模型，实现煤泥水的绿色高效澄清沉降。基于各种矿物颗粒聚沉的临界硬度，控制合理的水质硬度调整剂用量，合理调控水质硬度，实现煤泥水的澄清循环利用。刘炯天等提出“难沉降煤泥水的矿物——硬度法绿色澄清技术及高效循环利用”技术，并获得国家技术发明二等奖。该技术是基于水化学、溶液化学和胶体化学的基本原理，实现难沉降煤泥水的高效绿色澄清ADDINNE.Ref.{8E226E4F-F566-4EF3-8C47-4C9F9C22BE9D}[25]。张明青等ADDINNE.Ref.{BD813AAA-1B85-4179-A744-1F7A176A1013}[26]通过研究发现，煤变质程度越高，颗粒之间静电排斥能越小，疏水吸引能越大，越易澄清。16.3煤炭选矿工艺技术进展16.3.1破碎筛分与磨矿分级破碎筛分与分级是选煤生产过程中的准备作业环节，目的是为后续的分选过程提供适宜粒度的入料。而磨矿作业在选煤厂应用很少。研究人员在理论及工程应用层面深入研究了破碎筛分和分级作业及其对选别作业的影响，以实现节能降耗，提高选煤的技术经济指标。左蔚然等ADDINNE.Ref.{1BD496A9-94F5-433D-84B3-908E19332BC1}[27]介绍了电脉冲破碎技术应用于超纯煤制备的可行性。电脉冲破碎技术是将固体绝缘材料浸于液态电介质（通常是水），并外加高压电脉冲，使固体材料爆炸破裂的一种新型破碎技术。由于机械粉碎无法使煤中的黏土矿物充分解离，限制了超纯煤制备效率的提高，而由于介电常数的明显差异，在电脉冲破碎中有机质和黏土矿物界面上所产生的电场感应作用可使煤沿有机质和黏土矿物的界面拉裂解离，从而提高破碎效果。研究表明：电脉冲破碎相对机械粉碎具有有机质和矿物质解离程度高、低密度破碎产物灰分和黏土矿物含量低等有利于超纯煤制备的优势。刘瑜等ADDINNE.Ref.{542166BF-219F-4F9C-BDA1-1D21CC06DEE9}[28]基于分形统计强度理论对煤颗粒的冲击破碎概率进行研究，以Hertz接触假设为基础得到煤颗粒冲击破碎概率与最大接触压应力之间的函数关系，并结合碰撞动力学理论建立了冲击破碎概率的分形模型：煤颗粒的冲击破碎概率与裂纹尺度分维D、破碎常数h和冲击速度v。有关，当D和h确定后，冲击破碎概率在对数坐标中与冲击速度呈线性关系，其斜率为4D/5。对不同的煤颗粒进行冲击破碎试验，统计分析表明：分形模型可以对煤颗粒的冲击破碎概率进行很好的描述。通过试验确定分形模型的分形维数和破碎常数，可以得到不同冲击速度下煤颗粒的冲击破碎概率以及煤颗粒全部破碎需要的冲击速度，为冲击破碎效果评价以及冲击速度的确定提供了理论指导。刘瑜等ADDINNE.Ref.{675F0DC6-1827-4797-83A3-4AA02CEAFE4D}[29]为揭示煤和矸石颗粒冲击破碎概率差异的内在机理，以冲击破碎概率分形模型为基础，对3个矿区的矸石颗粒进行冲击破碎试验，并与相同矿区内煤颗粒的冲击破碎试验结果进行比较。研究结果表明：粒度在50~100mm内的矸石颗粒冲击破碎概率与冲击速度在对数坐标中呈线性关系，符合其分形模型；对同一矿区，由于煤和矸石颗粒的来源和物理机械性质不同，矸石颗粒的分形维数和破碎常数均小于煤颗粒的分形维数和破碎常数；在相同冲击速度下，矸石颗粒的冲击破碎概率小于煤颗粒的冲击破碎概率，并且存在最优冲击速度使二者的冲击破碎概率差值最大。分级破碎是20世纪80年代世界范围内出现的一种新型的破碎技术，其核心特点是既保证了产品的粒度要求又避免了过粉碎。对于不同粒度组成的入料进行选择性破碎，符合粒度要求的物料直接通过，只对大于要求粒度的物料进行破碎，所得产品全部满足粒度要求，具有极低的过粉碎率。处理能力高。分级破碎机具有整机高度低、内力平衡、振动微弱等优点，可有效降低对厂房高度和厂房承载强度的要求，有利于工厂的更新改造和减少新建厂房的基建投资。分级破碎技术发展趋势是高可靠性、设备大型化、国际化。潘永泰等ADDINNE.Ref.{A55B01C9-4DF2-44B1-9CD2-73CB045F63DE}[30]利用断裂动力学Griffith裂纹扩展理论分析了SSC系列大型分级破碎机的破碎辊转速(即加载速率)对破碎功耗和产品块度的影响，并对破碎辊转速的确定、破碎后块度的预测等进行了深入的理论分析，认为采用较低的加载速率，既有利于减小破碎过程中的能耗，又有利于降低破碎过程中的过粉碎，反映到破碎机参数设计上就是采用低线速度和大扭矩；SSC系列大型分级破碎机在工艺布置上采用开路破碎流程，可直接生产出合格粒度的产品。与闭路流程相比，极大地简化了工艺流程，节省了设备及基建投资。与老式齿辊破碎机相比，分级破碎机破碎效率提高了4.3个百分点，细粒增量减少25.15个百分点。整机结构简单，设计强度高，过载保护系统完善，实际使用过程中表现出极高的可靠性。破碎原煤一次性使用寿命可达12~18个月。SSC系列大型分级破碎机综合工艺性能与国外同类产品相当，完全可取代进口产品，从而结束我国选煤厂大型分级破碎设备完全依赖进口的状况，使我国的分级破碎技术达到国际水平。张灏等ADDINNE.Ref.{38FE5554-15B6-4B4D-A838-3E18CD334964}[31]应用SSC800分级破碎机对国阳二矿选煤厂大块煤和矸石进行处理，很好地解决了原有破碎系统因粒度超限而影响生产的问题。与老式颚式破碎机相比，控制粒度严格，成块率和处理能力明显提高。刘守印等ADDINNE.Ref.{1E25EB0B-D30C-48BB-A17A-37B9A6925070}[32]介绍了SSC800新齿型分级破碎机在兴隆庄煤矿选煤厂生产使用情况。半年多连续生产实践表明，该破碎机整机性能先进，块煤生产率高，块煤过粉碎低，齿辊磨损低，破碎耗能低，运行振动小，处理能力大，噪声低，粉尘小，自动化程度高。张军等ADDINNE.Ref.{3F0604F3-DCF9-4CAE-A307-AB5389E4BA09}[33]介绍了SSC700加长型分级破碎机的工作原理和技术参数，并结合伊泰集团大地煤矿煤炭破碎前和破碎后粒度组成的试验数据，阐述了该分级破碎机在大地煤矿原煤破碎中的应用效果。原煤中100mm的物料全部被破碎，因而避免了大块物料在胶带上下滑的危险，不仅消除了安全隐患，也减轻了胶带的磨损，提高了胶带的使用寿命；同时，该机还解决了700mm左右大块煤炭给装卸车带来的不便，大大提高了装卸车的效率。宋亮等ADDINNE.Ref.{E577D45D-229E-4051-8A09-C3769106B478}[34]阐述了SSC1000分级破碎机的结构、工作原理及技术特点，介绍了其在王家塔选煤厂的应用情况。生产实践表明，SSC1000分级破碎机在处理150~500mm大块原煤及矸石过程中具有处理能力大、成块率高、过粉碎率低等优点。丁勇ADDINNE.Ref.{5E12BF47-50D4-4B23-87FA-3AF11CE097C7}[35]阐述了双欣矿业选煤厂主要存在大块矸石易滚落，尖角大块矸石易损坏输送设备，大量大块原煤导致设备超负荷运行等问题。采用1台SSC1000分级破碎机用于控制原煤粒度，对SSCSSC1000分级破碎机的应用效果进行分析，结果表明：原煤中+300mm块煤及矸石完全消除，原煤砸穿输送带和滚落现象得以控制，每年可增加产值200万元以上。赵世永等ADDINNE.Ref.{D78B666B-B661-4A8F-B968-7E0B15967EB5}[36]以神府低变质3-1烟煤为原料，根据镜煤和丝炭破碎特性的不同，通过破碎、筛分实验进行初步富集，并用等密度梯度离心法测定产品各密度级别产物的产率和解离程度。CM41型冲击粉碎分级系统与MQL06型气流粉碎分级系统相比，（1）冲击破碎产生的细粒级含量更高，煤岩组分解离更为充分；（2）粗粒级灰分更低，脱灰效果更好；（3）破碎后0.074-0.5mm粒级产物中镜质组占优势，而<0.045mm粒级产物中惰质组占优势；（4）粒度减小，镜质组与惰质组、惰质组与矿物质组解离越充分。郑克洪等ADDINNE.Ref.{67F5C437-3AEC-464C-B27D-231B17472E10}[37]通过对煤和矸石力学参数尺寸效应的研究，利用指数函数对各力学参数进行拟合，获得了各种岩石在不同粒径条件下的力学参数；借助玛洛金公式，对煤与矸石的冲击破碎速度进行计算，获得了煤和各种岩类矸石的冲击破碎速度范围，指出原煤之中不含类煤类岩石或类煤类岩石含量较少时可以进行煤和矸石的选择性破碎分选，并且煤和矸石的物理力学性质差别越大，选择性破碎分选的效果会越好。中煤破碎可以将高灰的矿物质与精煤煤粒解离开。中煤再选是提高煤炭利用率，强化分选过程的有效途径之一。谢卫宁等ADDINNE.Ref.{E2DD8F71-FFA3-4DD3-AC6D-8DE807DD3035}[38]针对中煤在不同破碎方式作用下由于表面性质的变化，进而影响破碎产物浮选行为的现状，在物相组成分析基础上，分别采用鄂式破碎和湿法球磨方法将中煤破碎至-0.5mm，试验结果表明，湿法球磨破碎产品的解离效果较鄂式破碎产品好。X射线光电子能谱分析显示：伴生黄铁矿解离致使在鄂式破碎产物表面检测到FeS2、FeS；湿法球磨的氧化氛围导致煤粒表面的FeS2、FeS变为FeOOH。红外光谱分析表明：湿法球磨可增加煤粒表面疏水甲基基团含量，而亲水羟基基团的含量则降低；不同破碎产品解离程度及表面性质的差异导致其浮选效果不同，当浮选精煤产率为10%时，湿法球磨精煤灰分较鄂式破碎产物灰分降低2.14%。分级浮选结果表明：除粒级0.25-0.125mm外，湿法球磨产物中0.5-0.25mm、0.125-0.074mm以及-0.074mm的浮选效果均高于相应粒级的鄂式破碎产物。訾涛等ADDINNE.Ref.{4B5252BD-206C-49C8-9EF3-0637ED92399C}[39]通过对梁北选煤厂稀缺炼焦煤种洗选加工过程中产生的中煤副产品长期不合理利用为课题，进行中煤破碎再选可行性研究并实施相应工艺改造。增加了中煤破碎环节使精煤产率提高了3.28%，此举不仅完善了其生产系统，节约了改造成本，而且有效的提高了中煤的利用率，优化了产品结构，为企业赢得了巨大的效益。杨毛生等ADDINNE.Ref.{6148D6C4-759C-466F-BF96-19DBC745B7CB}[40]以山西新峪重介分选出的中煤为研究对象，将煤破碎至3mm以下，用孔径为0.5mm的筛子分级。取3-0.5mm粒级，通过浮沉试验研究煤质特性，并对3-0.5mm粒级进行了重介质分选结果预测，试验结果表明中煤破碎后再选可充分回收精煤，为企业带来较好的经济效益和社会效益。赵闻达等ADDINNE.Ref.{1D2C94A8-9FCA-4563-8998-0D08C8219449}[41]针对炼焦中煤的不合理利用，引出了中煤破碎再选的思路，分析了中煤再选的现状，并结合现场的中煤情况，提出了中煤破碎-TBS再选的工艺，发现其经济效益显著，为中煤的回收利用提供借鉴和参考。付银香ADDINNE.Ref.{8604F088-1E65-479B-AC1B-A2CA4C0EAFB1}[42]为解决重庆松藻煤电有限责任公司白岩选煤厂入选原煤细粒煤含量大、硫分高的问题，采用2台KRL/DD3000×10曲张筛对原煤进行3mm干法筛分。该设备处理能力达到600t/h，筛分效率在90%以上。筛分后<3mm的产物直接作为产品，大大减少了重介系统入选量，减少了主选设备台数，降低了介耗、能耗，缩小了厂房体积，节省了投资，取得了很好的经济效益。该设备具有处理能力大、拆装方便、不易堵塞筛孔、拆装筛板简单、更换筛板快、使用寿命长的优点，为大型动力煤选煤厂干法筛分提供了一条新思路。王永平等ADDINNE.Ref.{131741DF-D4AD-4DF3-82F5-F3F1CA888D8D}[43]为解决晋煤集团寺河矿选煤厂湿法筛分出现的综合性能差的问题，对洗煤工艺进行分析研究，采取干法筛分来解决。实践表明，改造后使用JFDI-3048弛张筛进行干法筛分，限上率小于5%，主洗车间末煤产品质量明显提高，筛分效率可达到70%左右，洗末煤回收率提高了10%，综合回收率提高了0.5%，洗末煤煤泥量降低了7%，减少了药剂使用量和煤泥处理的后续工作量，使系统更加灵活。王志坚等ADDINNE.Ref.{C3BAD495-89BC-4D2A-8E8A-E8D799701E53}[44]为了降低宁东选煤厂红柳分厂洗煤过程中产生的煤泥量，降低商品煤水分，提高发热量，采用弛张筛进行深度筛分，对小于6mm粒级的筛分效率接近80%，可以筛除占原煤全样24%的粉煤，极大地降低了煤泥量煤泥处理成本。此外，弛张筛的维护费用和能耗也比以前降低了50%左右。使用弛张筛解决了大量煤泥堆放的问题，在节约资源的同时保护了环境，具有明显的社会效益。王春华等ADDINNE.Ref.{2C2DEAED-9A78-4F88-B629-C3E39CDB11BD}[45]通过对阜新艾友矿BHS40110型博后筛的建模与力学分析，利用ANSYS软件进行谐响应分析，得出简谐激振力分别在x，y轴方向分解时所对应的位移和频率分布图表，可以方便直观地看出该博后筛在各种频率下所产生的振动幅值。根据分析出的稳态振幅与该博后筛实际振幅的数值近似情况，验证了该模型的建立和分析方法的正确性。并发现该博后筛在启动和停车时，在频率2Hz和4Hz左右时将发生共振。这些结论为该博后筛的优化设计提供了一定的分析依据。张云生等ADDINNE.Ref.{A30A20A4-ADE0-4746-8C3B-A736E46E1BEB}[46]针对河南煤化集团永煤公司城郊选煤厂细粒煤炭分级过程中出现的溢流跑粗和底流夹细现象，采用高效二次流分级筛在选煤厂进行了工业性试验，试验主要通过调节二次流场下的扰流速度V1、V2、V3来考察底流夹细和溢流跑粗情况。试验结果表明：在一定的筛缝尺寸条件下，可以很容易、且有效地调整分级粒度，使分级效果达到最佳；当以0.5mm的粒度分级时，溢流无跑粗，且底流夹细量可以控制在10%以内；与旋流器分级效果相比，1000m3入料每小时至少可以节约能耗72.84kW·h，并且通过降低底流夹细和溢流跑粗，每年还可产生数千万元的经济效益。莫凤依等ADDINNE.Ref.{9FADA137-D838-437C-B003-0E5734DA1370}[47]为解决火铺矿选煤厂高灰、黏团的矿井原煤筛分问题，与设备厂家合作研发了XGS14-10(30mmx100mm)型滚轴筛煤机。该机具有单机处理能力大，筛分效率高，筛分粒级满足选煤厂粒度上限特殊要求，滚轴筛片自清防堵功能好，对高灰黏煤的适应性强，实现无振动干法高效筛分。XGS14-10型滚轴筛的成功应用，解决了原振动筛处理高灰黏煤存在的缺陷和不足，为矿井原煤的干法筛分提供了方法及思路，丰富和发展了煤炭的洗选筛分技术。赵振龙等ADDINNE.Ref.{BFC978F4-FD06-406F-9E79-79103FFAE0C5}[48]介绍了Dx-FMVSK1014系列复振高频细筛的工作原理和特征，通过对入浮煤浆进行粒度控制的中间试验，分析了复振筛的工作效果，结果表明，复振筛可以有效控制入浮煤泥粒度。张良炳等ADDINNE.Ref.{B5A97B3C-40B0-476B-84AD-1F5B5F12DF64}[49]为了精确分级细颗粒，考察了电磁高频细筛的分级性能，研究了不同煤浆浓度、振动时间、筛孔大小和喷水量对电磁高频细筛分级效果的影响。试验结果表明，(1)在电磁高频细筛筛分试验中，得出筛分处理的工艺条件：煤浆浓度为350g/L，振动时间210s。(2)随着筛孔尺寸的变小，分级效率逐渐变大，原因是筛上物料水分的快速损失，使湿法筛分有向干法筛分转变的趋势。(3)单一增加喷水量对分级效率的影响不显著，需要持续的喷水。(4)值得注意的是，电磁高频细筛用作煤泥脱水和物料分级时，两者筛分机理大不相同，前者侧重于脱水回收，要求筛机具有最高的回收率；而后者则侧重于脱泥降灰，要求筛机具有最高分级效率。本试验仅作了煤泥分级试验研究，对于物料脱水(粗煤泥脱水、脱介和脱泥)的试验研究还有待于今后继续开展，以探索该筛的全部筛分工艺指标。赵斌等ADDINNE.Ref.{C0BED39D-4BF4-4E1D-AD34-0701BAC5251B}[50]基于气固流态化原理，搭建了TG-100型悬浮式涡流筛分中试装置，进行煤颗粒的粒度分级试验研究。以500μm为目标粒径，考察不同流化风速对煤颗粒分级效果，监测分级前后煤颗粒的水分变化，结果表明：随着流化风速的提高，参与流化的颗粒直径不断增大，煤颗粒的干燥效果不断提高，当入口风速为55m/s(流化风速为1.84m/s)时，分级效果最佳，细煤颗粒中500μm以下粒级含量高达99.7%，粗煤颗粒中500μm以下粒级含量仅为28.7%。煤颗粒在分选过程中干燥效果显著，水分降低了44.58%。流化风速愈高，干燥效果越好。TG-100型悬浮式涡流筛分中试装置可显著提高分级效果及煤炭品质。叶宏伟ADDINNE.Ref.{5B856CF2-B257-40BD-9C2F-9D4ABE3E3889}[51]通过对煤进行超微粉碎后分级的主要影响因素进行分析，设计并重点讨论了能够用于煤超微粉碎的双圆盘气流粉碎机的分级系统，研究了分级工作原理，从理论推导出该分级系统能够得到分级机的超微煤粉颗粒分级范围为3~100μm，也能得到该气流粉碎机的处理能力为30~800kg/h，能够较好地满足煤超微粉碎的工业需要。为及时排放高灰细泥，减少浮选柱的中矿循环量，杨宏丽等ADDINNE.Ref.{A28BF3C3-D3D8-45F2-9F53-CDF7EA07A02E}[52]研制了一种针对浮选尾煤的新型分级装置并进行分级试验研究。结果表明：该装置能实现对浮选尾煤的有效分级，在底流分流比约0.2-0.4和入料流量低于40m3/(m2·h)时，可以排出1/2-2/3的高灰细泥；建立了由分级函数和夹带函数构成的基于粒度的分级曲线数学模型，能很好地拟合试验得到的鱼钩型分级曲线；将流量、入料浓度、底流分流比等操作参数引入数学模型，建立了多变量综合模型，实现了操作参数和颗粒粒度性质对新型分级装置分级分配率的定量描述。综合模型说明，入料流量和入料浓度决定着分级过程的好坏，而底流分流比主要影响夹带。16.3.2选煤工艺技术流程我国地域辽阔，煤种齐全，煤质差别大，因而跳汰、重介、浮选、风选等各种选煤方法均有应用。截至2010年底，按生产能力统计的选煤方法中，跳汰占30.5%，重介54%，浮选9.5%，其它方法占6%ADDINNE.Ref.{8FB16B27-434B-46D7-98FD-BCDA303899C8}[53]。重介质选煤技术以其对煤质适应能力强、入选粒度范围宽、分选效率高、易于实现自动控制、单机处理能力大等优点，近年来得到了大力推广应用，在我国各种选煤方法构成中，已超过跳汰所占比例，成为主导选煤方法。目前，新建的大型选煤厂多采用重介质选煤工艺。例如：根据煤质差别和产品要求，采用块煤重介浅槽、末煤三产品重介旋流器或二产品重介旋流器主再选、粗煤泥干扰床或螺旋分选机、细煤泥浮选的联合分选工艺；采用我国独创的原煤不脱泥无压三产品重介旋流器配煤泥重介简化工艺；采用我国独创的脱泥分级重介旋流器分选工艺，即：原煤预先分级(φ2mm)、脱泥(φ0.3mm)，>2mm粗物料由大直径三产品重介质旋流器分选，2～0.3mm细粒级由较小直径重介质旋流器分选，<0.3mm煤泥浮选。我国选煤工艺技术达到了国际先进水平ADDINNE.Ref.{AFE783E5-DF62-446B-9DC5-2DD1DD4FD887}[54]。16.3.2.1原煤主选工艺在湿法选煤工艺中，对粒度大于0.5mm（或0.2mm）的原煤一般采用跳汰、重介等以物料密度差别为依据的重力分选方法，其对应的分选工艺称作主选工艺，主选工艺有效分选的物料量通常占入选原煤的80%以上；对粒度小于0.5mm（或0.2mm）的细粒物料则采用以表面性质差别为依据的浮选方法分选。我国常见的原煤主选工艺又可以分为分级入选和混合入选两种方式。分级入选是根据原煤的块、末煤可选性差异或不同粒级产品用途及质量要求，以某一粒度（通常为25mm或13mm）预先分级，然后分别由块煤和末煤两套系统分选的工艺，多用于动力煤分选。混合入选是原煤不经分级而直接分选的主选工艺，其入选粒度上限一般为50-80mm，取决于主选设备类型和产品要求，多用于炼焦煤洗选。20世纪90年代以前，跳汰选煤一直是我国选煤的主导工艺，跳汰工艺和跳汰机的机构性能都较为成熟，典型的跳汰选煤原则工艺有：跳汰+浮选、跳汰主再选+浮选以及跳汰粗选+粗精煤重介再选+浮选。在2000年以后，随着重介质选煤技术装备水平的提高、用户对产品质量要求的严格以及原煤质量的恶化，促使我国重介质选煤工艺得到快速发展和广泛应用。目前，我国应用较多且效果较为显著的重介质选煤工艺主要包含以下4种ADDINNE.Ref.{4F89783A-C8CE-4974-88E6-B9AD7A68B4B3}[55-63]。（1）块煤重介质分选机-末煤重介质旋流器分级入选工艺该工艺主要应用于大型、特大型选煤厂，重介质浅槽（或立轮、斜轮）块煤分选机具有处理能力大、分选精度高、建设投资和运行成本低等优势，但其有效分选下限高，一般为8-6mm，尤其受预先筛分设备有效分级粒度下限的制约，其实际入洗下限通常为25-13mm；而重介质旋流器的有效分选下限低，可达0.5-0.2mm，但运行成本高于块煤重介分选机。因此，块、末煤分级入选可显著提高大型、特大型选煤厂的投资价值和经济效益，而且对于动力煤洗选的产品结构更加灵活。（2）块煤跳汰-末煤重介质旋流器分选工艺该工艺既综合了跳汰机入选上限高、运行成本低和重介质旋流器分选精度高的双重优势，又避免了末煤跳汰分选精度差的缺陷，进而可在降低选煤成本的同时保证产品质量，主要应用于块煤可选性好、末煤可选性差及块、末煤产品质量要求不同的选煤厂。（3）两产品重介质旋流器主再选工艺该工艺采用一套低密度分选重介质旋流器作主选、另一套高密度分选重介质旋流器作再选，分选出精煤、中煤和矸石三种产品。当原煤的矸石含量高、易泥化时，也有先采用高密度主选排矸-低密度再选出精、中煤的应用。该工艺与三产品重介质旋流器分选工艺相比，其精煤、中煤的分选密度均可实现自动调控，各产品质量均易稳定，分选效率更高，但需要两套重介质悬浮液系统，流程相对复杂，投资稍大。（4）三产品重介质旋流器分选工艺三产品旋流器集一段主选圆筒旋流器和二段再选圆锥旋流器串联为一体，也有少数选煤厂采用两个圆筒旋流器串联而成。首先由一段主选旋流器分选出精煤产品，然后利用主选旋流器底流余压将重产物直接送入二段旋流器再选出中煤和矸石。由于一段、二段旋流器对重介质悬浮液均产生浓缩作用，故二段旋流器可形成高密度分选条件。该工艺流程利用一套悬浮液即可分选出精煤、中煤和矸石三种产品，工艺系统简单，基建投资省，但二段分选密度调整难度大，尚不能实现自动控制。目前，三产品重介质旋流器分选工艺在我国应用较为广泛。按原煤的给入方式，重介旋流器分为有压给料和无压给料两种类型。有压给料是原煤与重介质悬浮液共同由泵给入旋流器，可以有效降低厂房高度，但会增加物料的粉碎程度，设备管道磨损比较严重；无压给料是原煤依靠自重由上部进入旋流器，悬浮液由泵沿切线由下部给入旋流器，物料的粉碎程度和设备的磨损都大幅度降低，但是会增加厂房高度。按照被选物料选前脱泥与否，重介质选煤工艺分为脱泥入洗和不脱泥入洗两种方式。当煤泥含量高、厂型规模大时，常用脱泥入洗工艺，其介耗低、生产效率高，但工艺相对复杂；当煤泥含量少、厂型规模小时，常用不脱泥、脱泥入洗工艺，系统简单，投资省，对粗煤泥分选效率高，但介耗稍高。16.3.2.2煤泥浮选工艺随着我国煤炭事业的发展，采煤机械化水平不断提高，煤炭中的粉煤含量也逐渐增加，浮选作为煤泥分选的主要方法，其重要性日益突出。随着近年来科研工作者的不断努力，我国的浮选工艺也有了较大的发展和突破。典型的浮选工艺有以下5种ADDINNE.Ref.{572D97E1-F42A-4BC2-81F3-89025C7B2CAE}[64-70]：（1）一级浮选工艺一级浮选是分级旋流器分级产生的细粒级煤泥经过调浆直接进入浮选设备，常见的有机械搅拌式浮选机、喷射式浮选机或浮选柱。浮选精煤利用加压过滤机或者快开压滤机脱水，浮选尾煤则通过浓缩机沉降后进入压滤机成为尾煤泥。这种工艺是最传统的浮选工艺，也最常见，我国大多数选煤厂均采用此工艺，适于处理较易浮且细泥含量较少的煤泥，当细泥含量较大时，容易产生精煤灰分超标导致重选精煤背灰的现象。（2）分级浮选工艺该工艺是针对细粒级煤泥含量较高，而且可浮性较差的煤泥。入浮煤泥先经过分级旋流器分级，较粗颗粒的煤泥经过调浆进入浮选机分选，较细颗粒的煤泥进入对细粒物料分选更有优势的浮选柱分选。浮选机精煤经过加压过滤机脱水后成为精煤，滤液和细粒煤泥一起经过调浆进入浮选柱，浮选柱精煤进入快开压滤机脱水后成为精煤，滤液作为循环水，浮选机和浮选柱尾煤均进入浓缩机沉降后经过压滤机回收成为尾煤泥。该工艺结合了浮选机和浮选柱的优势，可以避免高灰细泥对浮选精煤的夹带污染，但对细粒煤泥的分级提出了更高的要求。（3）二级浮选工艺该工艺也是针对细泥含量较高的煤泥。入浮煤泥经过调浆后先进入浮选机一次浮选，一浮精煤进入沉降过滤离心机脱水，离心产物作为精煤产品，而离心液再经过调浆进入二次浮选，二次浮选设备根据需要可采用浮选机或者浮选柱，二浮精煤经过压滤机脱水后成为精煤产品，滤液作为循环水，两次浮选的尾矿进入浓缩机沉降后经过压滤机产生尾煤泥。该工艺有效的将一次浮选中夹带的细泥与细粒精煤从产品中脱除，进入二次浮选，减轻了细泥夹带的影响。（4）精煤再选浮选工艺该工艺主要针对高灰难浮煤泥，分为部分再选和全部再选两种类型。入浮煤泥经过调浆后进入浮选机粗选，浮选机的三四室精煤或者全部精煤再次经过调浆进入精选作业，精矿脱水后成为最终精煤，精选尾矿与粗选尾矿共同进入浓缩机沉降后由压滤机脱水后成为尾煤泥。该工艺很好的解决了一次浮选难以得到合格精煤产品的问题。（5）脱泥浮选工艺该工艺主要针对入浮煤泥中含有大量高灰细泥，并且高灰细泥的灰分较高，可以采用分级旋流器或其它水力分级设施预先脱除入浮煤泥中的高灰细泥，剩余较粗颗粒煤泥再进入浮选，生产合格的精煤产品，浮选尾煤与脱除的高灰细泥合并进入浓缩机沉降后经压滤机回收作为尾煤泥。16.3.2.3粗煤泥回收工艺随着洗选设备大型化的发展，大直径重介旋流器得到了大规模的推广和应用，目前最大直径达到1500mm，随之而来导致重介旋流器的有效分选下限也有所提高，出现了传统的重选-浮选两段分选工艺对粗煤泥的分选效率下降，粗煤泥单独分选的三段式分选工艺近年来已经逐渐发展成为国内大部分炼焦煤选煤厂认同的全粒级高精度分选工艺。粗煤泥的回收工艺经过了多年发展，主要有以下3种ADDINNE.Ref.{3F94925A-1CD5-4B0E-B981-4E88E5D91D2C}[71-78]：（1）粗精煤泥直接回收工艺重介分选后的精煤磁选尾矿经过分级旋流器分级后，溢流的细颗粒煤泥进入浮选，底流的粗煤泥经过弧形筛-高频筛-煤泥离心机脱水脱泥后直接形成粗精煤泥掺入精煤产品，筛下水和离心液则进入浮选，由于高频筛和离心机容易出现筛网破损而导致筛下水和离心液有粗颗粒导致浮选跑粗现象，这两部分也可以直接回到精煤磁选尾矿桶，再进入分级旋流器循环而避免跑粗。该工艺是最传统的重选-浮选两段分选工艺中粗煤泥的回收方式，但由于重选有效分选下限的提高以及分级设备分级效率低的问题，使得直接回收的粗精煤泥灰分较高，掺入精煤势必会导致重选精煤降低灰分才能保证总精煤灰分达标，因此会降低总精煤回收率。虽然现在国内众多选煤厂仍采用该工艺回收粗精煤泥，但随着选煤工艺精细化发展和利润最大化目标要求，该工艺将不断改进以满足企业获得最大效益的需求。（2）粗煤泥部分分选工艺该工艺主要用于不脱泥无压给料的三产品重介质旋流器分选工艺中，采用小直径煤泥重介质旋流器处理合格介质分流的部分，溢流进入精煤磁选机脱介后成为精煤磁选尾矿，底流则进入中矸磁选机脱介后成为中矸磁选尾矿。该工艺虽然采用煤泥重介质旋流器分选精煤合格介质分流的部分，但仅对系统中的少量粗煤泥进行分选，而且分选产生的精煤与未经过分选的稀介质中的粗煤泥混合后成为精煤磁选尾矿，并未起到粗煤泥全部分选的作用。该工艺实际上更多的是弥补大直径重介质旋流器有效分选下限的不足，可进一步降低主选旋流器溢流精煤中的粗煤泥灰分，不能对进入中煤、矸石产品中的粗煤泥起到进一步分选作用，因而具有一定的局限性。（3）粗煤泥全部分选工艺该工艺是指精煤磁选尾矿或预先脱泥系统预先脱除的煤泥经过分级旋流器分级，溢流细煤泥进入浮选，底流粗煤泥则全部进入粗煤泥分选设备，分选后的轻、重产物分别经过脱水脱泥脱介后成为粗精煤、粗尾煤（中煤）产品，细尾煤则进入浓缩机沉降后最终成为尾煤泥。目前国内常用的粗煤泥分选设备主要有螺旋分选机、TBS干扰床分选机以及煤泥重介质旋流器。螺旋分选机结构简单，便于维护，但分选密度较高，难以得到低灰精煤，因而常用于动力煤选煤厂而几乎没有用于炼焦煤选煤厂；TBS干扰床分选机是我国目前最常用的粗煤泥分选设备，其以上升水流为主要的分选动力，操作简单，便于维护，处理量大，对易选或中等可选的粗煤泥分选效果较好，但当分选难选的粗煤泥时，难以兼具保证精煤灰分和精煤产率的能力，因而具有一定局限性；煤泥重介质旋流器是对粗煤泥分选精度最高、对可选性适应能力最强的设备，但由于选后产物需要全部通过磁选机回收加重质（磁铁矿粉），导致介耗高，因而主要适于难选煤。随着煤质的不断变差、以及选煤技术的不断突破，我国的选煤工艺在近年来不断发展，入选原煤全粒级高效分选已经成为我国选煤工艺发展的趋势。精细化选煤的要求，对煤炭分选、细粒煤高效分级、煤泥脱水等设备的要求也越来越高。同时，西部大量的低阶煤、氧化煤的分选和利用也成为近年来亟需解决问题。16.3.3选煤设备我国选煤设备发展方向：（1）研究开发大型、高效、节能设备，满足现代化选煤厂需要；（2）提高选煤设备的可靠性；（3）研究选煤产品质量检测仪器、仪表；（4）加快选煤过程自动化测控技术的研究。16.3.3.1跳汰机（1）跳汰机向着大型化、控制系统集成化以及模块化方面发展近年来，随着重介质选煤工艺的大力推广，跳汰选煤工艺所占比例虽在下降，但跳汰机的发展创新随着设备大型化发展上了一个台阶ADDINNE.Ref.{2919B9BB-6EBC-4ACD-B111-67B87DE891E3}[79]。目前我国在跳汰机的机械结构、数控风阀、自动排料控制系统以及分选指标等方面与国外跳汰机相比技术各具千秋；在备的制造水平和使用可靠性方面差距明显；在检测技术手段、检测数据精度和可靠性以及系统控制完善性方面也存在较大差距ADDINNE.Ref.{8350FEA2-81A7-41A4-850D-36C33F5C211C}[80]，但经过多年的研究，这些差距正在缩小，跳汰机有些方面的技术甚至超过了国外。目前我国跳汰机研究追求的目标是设备大型化，提高单机处理能力、控制系统集成化以及跳汰选煤设计模块化方面发展。（2）唐山煤科院SKT系列跳汰机不断的技术升级，广泛应用于各地选煤厂SKT跳汰机主要从风阀体排料和系统控制等方面都做出了新的调整。采用的排料方式是无溢流堰深仓式准静排料，它的好处在于取消了溢流堰，避免已经分层的物料因撞击和翻越溢流堰而造成的二次混杂。它的排料轮具有强制性和主动性，运转的时候可以进行无极调整，与排料量性的对应。这种方式能让SKT跳汰机非常准确又稳定的控制住排料量，实现自动化。床层的厚度、松散度的检测和控制是技术上的重点发展，SKT采用的是智能控制，可以进行非常方便的调节各项参数，还能与选煤厂的集控系统进行通讯ADDINNE.Ref.{3335E225-2883-47CA-B2C9-760CFE4BC0B3}[81]。SKT-35大型跳汰机在原有技术基础上，改变了入料方式，在给煤机上加装变频器；进了跳汰机排料道结构，沿跳汰机宽度方向上并排安装两套浮标装置，采用新型智能控制系统等，该机是目前国内具有完全自主知识产权的选煤设备，具有处理量大，入选粒度上限高，分选精度高，操作简单，故障点少等优点。SKT-35跳汰机用于寺家庄矿选煤厂，生产实践表明SKT-35跳汰机分选寺家庄矿选煤厂中等可选性煤，跳汰一段不完善度I1=0.09，二段不完善度I2=0.12，选煤数量效率达95.15%，分选效果良好ADDINNE.Ref.{6A7F2F0A-8FF7-4F86-B943-4F5173910F62}[82]。（3）高效机械式动筛跳汰机成为动筛跳汰机的发展主流高效机械式动筛跳汰机采用的是双源动力，其最大的特点是：采用了更有利于提高分选效果的新型双曲柄连杆动力急回机构，取代了原普通连杆动力机构；采用了具有自动在线调节功能的自动液压闸板，取代了原传统手动转轮闸板。与普通跳汰机相比，由于高效机械式动筛跳汰机在动力机构、急回特性、液压排矸等方面有了创新与提高，因而其单位处理量可比普通动筛跳汰机提高10%，分选效率可提高3个百分点。此外，高效机械式动筛跳汰机采用了智能专家控制系统，因而该机基本实现了自动控制ADDINNE.Ref.{DE1AE7A2-2D6A-4196-9C4B-B1BF54F66947}[83]。JLT1.6/3.2G型高效机械式动筛跳汰机在陕西金万通选煤厂的工业应用表明：入料粒度50~200mm，分选密度为1.955g/cm3时，不完善度I=0.080，数量效率ƞ=96.96%，分选效果显著优于常规机械式动筛跳汰机ADDINNE.Ref.{3B35EFDD-E802-49C4-921D-EA113FF5B793}[84]。（4）跳汰机向井下排矸发展，进行了结构的简化和改进井下排矸工艺因其显著的经济和社会效益得到重视和发展，其中机械驱动式动筛跳汰机就是一种较为理想的井下分选排矸装置。但是由于井下巷道的空间狭小，常规的地面动筛跳汰机难以安装布置。2008年辽宁天安矿山机械科技有限公司设计了井下卧式动筛跳汰机。井下卧式动筛跳汰机保留了地面机械驱动式动筛跳汰机的核心技术，即动筛体、机械驱动机构和自动排矸装置，而其余结构根据井下峒室的需要，改进为一个长条形的机体和刮板式提升脱水机构ADDINNE.Ref.{7A260CBE-5129-4DD0-8B5F-89E1814E3996}[85]。我国第一套煤矿井下动筛排矸系统2008年在山东新汶矿业集团协庄煤矿-300水平井下成功投入运行，2009年又在井下-600水平布置了第二套排矸系统ADDINNE.Ref.{3E62B358-32F9-4496-A878-BB92BBA7B916}[85]。从投产最初4个月运行情况看，矸石分选率在96%以上，矸石带煤率3%左右ADDINNE.Ref.{8F76EB8F-39DE-45A5-944B-E53F70CC388E}[86]。（5）柔性空气室跳汰机成为了跳汰机大型化发展的一个新方向柔性空气室跳汰机的研发是针对跳汰机大型化发展方面遇到的几个制约因素，打破常规，通过对空气室、风阀和排料机构等多方面的革命性创新，研制成新型的煤炭分选设备。柔性空气室跳汰机具备能够充分保证跳汰室宽度方向上空气均匀性、高效节能、零污染气体排放和检修方便等跳汰机大型化发展所需的特征ADDINNE.Ref.{6239FE83-9DE1-42CF-92A5-BB039C60522A}[87]。冀中能源邢东矿毛煤井下跳汰排矸系统采用1台YTQG-2S柔性空气室跳汰机取代原有的YT跳汰机，该跳汰机面积2m2，体积小；处理量60~120t/h。适宜在井下低矮环境中安装使用。16.3.3.2粗煤泥分选设备（1）TBS干扰床分选机逐渐取代螺旋分选机、煤泥重介质旋流器成为粗煤泥分选的首选设备目前，我国常用的粗煤泥分选设备主要螺旋分选机、煤泥重介质旋流器和粗煤泥干扰床分选机。其中螺旋分选机因分选密度高、处理能力低而不适用于炼焦煤分选；煤泥重介质旋流器因系统复杂、洗选成本高而未达到广泛应用。但TBS具有有效分选密度范围宽、自动化程度高和设备结构简单等优点，逐渐受到国内选煤厂的青睐，尤其在炼焦煤选煤厂得到广泛应用ADDINNE.Ref.{A7FF48A0-3E2C-4ACC-9F81-506FFCA1126E}[88]。（2）国内TBS分选机正向着设备大型化，分选精细化方向发展干扰床分选技术在国内起步较晚，目前国内专家在传统干扰床分选机的基础上做出了相应的改进，以提高其处理能力、分选精度及稳定性。余吾选煤厂采用TBS干扰床分选机代替螺旋分选机处理粗煤泥，使得粗精煤泥灰分降低了接近10个百分点，粗尾煤泥灰分提高了近9个百分点ADDINNE.Ref.{5F410301-5DB6-406A-A1E3-3026D4AC5475}[89]。梁北选煤厂由于煤泥量大，在原有系统中得不到有效分选，引进了TBS/2100对0.5~0.2mm粗煤泥进行分选，精煤产率提高4%~5%，年精煤产量提高3.6万t，获得了显著的经济效益和社会效益ADDINNE.Ref.{CADC3A14-915A-45D9-99A8-7183835843E7}[90]。王家岭选煤厂使用的XGR-3000型干扰床分选机处理最大达到130t/h-1，入料粒度范围0.150~3.000mm，Ep值为0.183，I值为0.246ADDINNE.Ref.{A5155403-F1D6-4062-8B42-EE6E7D36DAEA}[91]。（3）螺旋分选机在大型动力煤选煤厂得到快速发展螺旋分选机虽然具有结构简单、无动力和运行成本低等特点，但由于其对细粒级降灰效果差，分选密度高，只适合分选易选煤和中等可选煤，已难以适应国内原生煤泥量大，难选煤为主的煤炭形势。在炼焦煤选煤厂已基本被TBS所取代，但仍在许多动力煤选煤厂用作末煤分选。为了适应我国选煤的发展趋势，对新型螺旋分选机的要求是：既要具有较大的处理能力，又具有良好的分选效果。ZK-LX1100螺旋分选机是中国矿业大学研制的新型大直径螺旋分选机。在河南神火煤电股份有限公司选煤厂进行了工业性试验，结果表明：ZK-LX1100螺旋分选较难选无烟煤泥，可得到灰分为10.80%的精煤，经脱泥后，灰分可降至9.26%；中煤段可能偏差Ep2=0.07kg/L，不完善度I2=0.121，分选密度为1.58kg/L。该设备于2008年12月通过了中国煤炭工业协会组织的技术鉴定，并获2009年度中国煤炭工业协会科学技术二等奖ADDINNE.Ref.{0EC11835-0AE8-4BDA-8671-DA5FCFE21E28}[92]。16.3.3.3重介质分选设备（1）重介旋流器在重介技术的高速发展中不断升级更新在“九五”攻关课题研究之后，我国的重介质选煤技术已近接近国际先进水平，相应的重介旋流器设备也一直在不断的研发改进。“十五”期间，我国研发了双（多）供介无压给料三产品旋流器，研制出了3SNWX系列，降低了能耗，同时提高了分选效果。（2）重介旋流器的发展朝着大型化、智能化控制方向发展3GHMC1500/1100型重介质旋流器是当今国内外单机处理量最大的无压给料三产品重介旋流器，该旋流器由第一段内径为1500mm的圆筒形旋流器和第二段内径为1100mm的圆筒圆锥形旋流器组合而成，单机处理能力可达550~650t/h。自2007年首次投入工业使用以来，至今已在国内34座选煤厂推广应用了41台，年处理能力达1.23亿t。3SNWX1500/1100-Ⅳ型四给介无压三产品重介旋流器处理能力达到了550~650t/h，在工作压力仅为0.2MPa条件下，有效分选下限达到0.5mm，一段Ep=0.02~0.05kg/L，二段Ep=0.05~0.07kg/LADDINNE.Ref.{2B2F19A7-AA8D-455D-B36B-6C3B9A1FAC19}[93]；（3）浅槽分选机得到了快速的推广应用，逐渐取代了斜轮、立轮浅槽适应了我国煤炭产量大、动力洗选比例高的现状，在选煤厂的应用越来越多。国外浅槽设备占据了国内大部分市场，国内浅槽分选机在大型化、智能化和可靠性方面相对落后。目前国内最大的浅槽分选机的处理能力已经超过了900t/h，而国外已超过了1000t/h。浅槽相较于之前重介分选主要的设备斜轮、立轮，具有处理量大、结构简单、稳定性高等特点，近年来逐渐取代了斜轮、立轮，成为选煤厂尤其是大型动力煤选煤厂块煤分选的主要设备。王庄煤矿选煤厂于2011年底投产，选用了两台FQZ-42重介浅槽分选机。FQZ-42重介浅槽分选机每米槽宽处理量达到90t/h，同时该机还可以实现刮板链链速与矸石处理量自伺服ADDINNE.Ref.{F969BB37-DC9B-4791-8362-8F0308E0E41C}[94]。西曲矿选煤厂在2012年新增了重介质浅槽排矸工艺，选用了XZQ1636型浅槽分选机，经单机检查试验，该机分选灰分47.77%的原煤时，分选效率达99.79%ADDINNE.Ref.{A1DAADF7-366F-4C3C-B417-0F2BB90E5566}[95]。（4）在结构改进后，新型的浅槽被应用于井下排矸随着煤矿井下洗选逐渐成为选煤行业的一个重要趋势，研制新型的适用于井下选煤排矸的浅槽分选机。目前新汶矿业集团济阳煤矿、翟镇煤矿已建立并运用井下重介质浅槽排矸系统。16.3.3.4其他选煤设备（1）煤用磁选机不断向大型化发展近年来，年入选能力120万t以上的选煤厂已十分常见，要求磁选机的处理能力大大提高，同时还需要其具有足够的可靠性和高效性。煤科总院唐山研究院研制了TDC1030型高效磁选机，属于多磁极整体充磁式磁选机，解决了在磁组的整体充磁技术方面的难题，大幅提高了磁选机的性能和运行可靠性ADDINNE.Ref.{E3574519-C8D8-40AE-98A2-9985F8190CEF}[96