高山煤矿位于贵州省毕节市黔西县境内，隶属于河南能源化工集团贵州豫能投资有限公司(简称：贵州公司)，2009年10月开工，2013年7月投产，核定生产能力0.60Mt/a。该矿可采煤层为4#、9#煤层，其中9#煤生产原煤月平均发热量在4700~6000cal/g，平均在5500cal/g左右，全硫在2%~4%之间；4#煤原煤月平均发热量3500~4500cal/g，全硫4%~6%。矿井所处地区由于缺水不具备建设常规湿法选煤厂的条件，仅配套简易筛分系统。虽然开采煤种为无烟煤，但块煤强度低，筛块煤发热量只有3000cal/g左右，产率只有1%左右，不能作为主要产品，筛末煤发热量比原煤可提高200~400cal/g，并随原煤质量变化而波动，主导产品末煤主要作为当地电厂燃料，产品销售价格较低，经营效果不佳。

1 实施加工必要性

1.1 国家和地方相关政策

国能煤炭[2015]37号：要求严格执行《商品煤质量管理暂行办法》，……加快建设煤炭洗选设施，大中型煤矿应配套建设选煤厂，小型煤矿集中矿区建设群矿选煤厂，提高原煤入洗率和商品煤质量。按照《国家发展改革委、国家环保总局关于印发煤炭工业节能减排工作意见的通知》要求，积极发展动力煤入洗，高硫、高灰动力煤必须全部入洗。高山矿主采煤层均属高灰、高(中高)硫煤，必须实施洗选加工，提高和稳定产品质量。

黔发改能源[2017]686号贵州省改革和发展委员会、贵州省能源局文件《贵州省能源发展“十三五”规划》中指出：贵州能源存在问题之一是资源综合利用水平较低，加工转化程度不高……煤炭入选率低于全国平均水平3个百分点。“十三五”期间提高原煤入洗率，到2020年全省原煤入洗率达到80%。地方政策要求加强煤炭洗选加工，提高煤炭入选率。

1.2 产品定位与企业发展需要

按贵州省电煤保供政策要求：以5000cal/g为基准，电煤平均每吨单价为0.08元/cal高于5000cal/g时，每高100cal/g，增加10元/t。发热量低于5000cal/g，在4500~5000cal/g时，每低100cal/g，降低10元/t；4000~4500cal/g，每低100cal/g，降低12元/t；3500~4000cal/g时，每低100cal/g，降低15元/t；3000~3500cal/g时，每低100cal/g，降低20元/t等。随着贵州公司所属黔希煤化工0.30Mt/a煤制乙二醇项目投产，经与政府协调沟通确定：黔希煤化工生产用煤原则上由公司下属新田(0.60Mt/a)、高山(0.60Mt/a)和黔金煤矿(0.45Mt/a)负责保障。新田、高山和黔金3个煤矿在完成煤化工生产用煤供应保障任务后，末煤仍有富余时严格按照省、市、县电煤保供计划全部供应黔西电厂。

黔希煤化工气化原料煤质量指标：发热量Q_net,ar≥5600cal/g、全水分M_t≤9.0%、S_t≤2.5%。燃料煤发热量Q_net,ar≥4500cal/g、全水分M_t≤9.0%，S_t≤3.0%。化工燃料煤0.1元/cal，化工原料煤0.13元/cal，但高山煤矿9#煤质量波动较大无法直接稳定满足化工原料煤要求，4#煤质量较差不能满足燃料煤要求，不能有效落实和充分利用政府优惠政策、合理提高企业效益。

2 干法选煤工艺发展及应用

2.1 干法选煤技术发展状况

风力干法选煤技术至今已有80多年历史，最早用于实际生产的是美国，上世纪六十年代末我国开始进行相关研究，80年代到90年代末才开始应用。随着煤矿开采深度不断增加，以及采煤装备的大型化、重型化、自动化与智能化，矿井开采过程中可采取的控制和提高煤质措施将会越来越少，而提高采选效率、提高综合效益将是大势所趋。

干法选煤经过二十多年的研究探索，综合了多种分选原理，利用床面振动和风力作用使不同密度的煤、矸石、硫铁矿在床面上松散分层，通过物料在床面作螺旋翻转运动，层层剥离表层低密度物料；利用原煤中含有的细粒煤形成悬浮介质层提高分选精度；利用高密度物料(矸石)颗粒互相碰撞挤压形成的浮力效应可排出纯净的矸石产品。

2.2 干选工艺在河南能源集团内外部应用

2.2.1 河南能源化工集团内部使用情况

嵩山矿原煤发热量在3998~4498cal/g之间，原煤粒度组成中+13mm粒级产率仅为7.55%，灰分高达68.25%，-13mm粒级灰分为38.27%；原生煤泥含量高达33.14%，灰分为27.14%，采用入选原煤平均发热量为4127cal/g，硫分1.16%，经风选后，精煤发热量达到4936cal/g，提升809cal/g，硫分0.67%，降低0.49个百分点，精煤产率约80%，矸石产率约10%，发热量仅1034cal/g，硫分1.92%。龙门矿原煤块煤率较低，原煤中+13%粒级仅占15.67%，灰分高达59.11%，硫分2.47%。通过试验2015年7月选用一套FGX-12型复合式干选机，入选原煤平均发热量为4230cal/g、硫分为1.49%，选后精煤发热量平均提高604cal/g、平均硫分0.93%、降低0.56个百分点以上。两矿均为试验后实施，均达到了预期目的。

2.2.2 河南能源集团外部使用情况

2017年黑龙江省鸡东煤矿采用FGX-24A分选机，处理能力120万t，入料粒度-20mm，原煤灰分和热值分别由47.58%、3717cal/g，降低和提高到33.76%与4801cal/g，分别降低13.82个百分点和和提高1074cal/g；碱厂煤矿采用ZM200分选机，处理能力100万t，入料粒度-13mm，原煤灰分和发热量分别由45.63%、3560cal/g，降低和提高到33.53%与4280cal/g，分别降低12.10个百分点和提高了720cal/g。基于干法选煤工艺在国内已有诸多成功运用，采用干选预先排矸，提高入选原料煤质量、减少末煤分选系统矸石量，或通过干选对煤炭产品提质，满足用户需求，特别当矸石易泥化时，可有效降低煤泥水系统负荷，提高处理能力是完全可行的。

3 干选试验结果分析与可行性研究

参照干法选煤技术发展应用现状，特别是与高山矿煤质特点相似的嵩山矿干选的成功应用，为研究高山煤矿末煤采用干选工艺的可行性，高山矿对4#和9#煤分别采取煤样进行工业性试验，具体试验与分析结果如下：

表1  13~0mm4#末煤直接干选结果表(%)

表1显示，高山煤矿13~0mm的4#煤样通过干选后，分别可以得到产率为87.57%、84.12%、73.20%、62.71%的发热量分别为4437、4495、4639、4788cal/g的总精煤，可满足化工燃料用煤。

试验结果显示：高山煤矿4#末煤适合高密度干法分选，可选出12.43%灰分为70%的矸石，分选效果较为明显，可见通过干选加工末煤产品满足化工燃料煤质量要求在技术上是可行的。

表2  9#原煤筛分试验结果表(%)

如表2所示，原煤随着粒度变细，各粒级灰分和硫分显著降低，特别是1~0mm粒级会分明显偏低，该粒级发热量比原煤高出670cal/g，高灰矸石和含硫杂质大多赋存于+1mm粒级内，有利于进行干选处理。

表3  13~0mm9#末煤直接干选结果表(%)

如表3所示，-13mm原煤混合均匀后进行干选试验出五段产品，分别为精煤、中煤、矸石。如将前两段产品作为精煤产率为66.78%，Q_net,ar为5653cal/g，选后灰分比原煤降低8.58个百分点，Q_net,ar提高633cal/g，精煤脱硫率为78.07%，降灰脱硫效果显著；如采用前三段作为精煤产品，产率为79.77%；如果将前四段中煤和精煤混合后产率88.11%，Q_net,ar为5453cal/g，S_t,d为2.48%，也可基本满足化工原料煤质量要求，在以往9#煤实际生产过构造期间末煤发热量平均为5200cal/g，比本次试验所采取煤样高，所以中煤和精煤产品混合后可满足化工要求，当原料煤供应紧张时可将前四段产品合并作为化工原料煤使用。此时，矸石产率为11.89%，灰分为68.78%，硫分高达10.24%，脱硫效果十分明显。所以，高山矿9#煤通过干选加工满足化工原料煤在技术上是可行的。

4 高山煤矿干选应用及效益测算

4.1 干选加工实施情况

4.1.1 项目概况

经过调研试验分析研究论证，高山煤矿生产能力为0.60Mt/a，入洗25mm以下原煤量约0.50Mt/a，干选系统设计处理能力为0.60Mt/a，为提高自动化程度和除尘效果，采用处理能力120~150t/h的ZM-150型干法分选机。选后出三个产品：精煤、中煤、矸石。9#和4#煤干选精煤分别作为化工原料煤和燃料煤使用，处理9#煤时中煤可返选或直接作为化工燃料煤或根据精煤质量情况可与精煤掺配作为化工原料煤使用。同时，结合矿井储量情况，预留扩建余地，可并行再安装一台ZM-150型干法分选机。项目一期总投资约600万元，干选系统安装20天就进入了调试阶段。

4.1.2 项目实际运行效果

鉴于当前高山煤矿只有1404工作面剩余部分储量，9#煤的1906工作面尚不具备条件，根据工作面瓦斯治理情况，预计2019年6月底具备正常生产条件，干选系统投运后仅对1404工作面(4#煤)分选，效果见表4。

表4  高山煤矿干选系统生产情况统计表(%)

由表4可以看出，4#煤通过ZM-150型干选机分选，生产的精煤热值提高在1109~734cal/g之间，热值平均提高937cal/g、产率68.92%、硫分降低接近一个百分点。基本和试验结果一致，达到了预期目的。由于当前工作面条件较差，原煤质量差，入选原料煤发热量平均仅为2976cal/g，经过加工后可作化工燃料配煤。由3月27日的生产情况可以看出，当末煤灰分在52.10%、发热量3170cal/g时，干选精煤热值可达到4279cal/g，已接近燃料煤要求质量指标，当工作面条件正常(即入选原料煤平均发热量在4000cal/g左右)时，干选后精煤完全可以满足化工燃料煤质量要求。

结合系统运行情况，参照嵩山矿煤质特点、试验结果和系统运行效果，可以判定当9#煤生产时，也可以达到预期效果，即经过干选加工后可以满足化工原料煤质量要求。

4.2 实施干选加工效益测算

4.2.1 4#煤干选加工的效益测算

按照试验所用煤样，平均发热量只有2976cal/g，与化工燃料煤质量要求差距太大，只能作为电煤销售，在不考虑硫分折扣情况下售价也仅有98元/t。经过干选加工后精煤产率68.92%、发热量接近4000cal/g可勉强作为化工燃料配煤，单价390元/t，即使仍按电煤销售，单价也可达到278元/t，同时硫分折扣相应降低。干选加工费按5元/t计算，则经过干选加工后用于化工配煤使用和作为电煤销售时吨煤增收情况分别为：

作化工配煤：68.92%×390-98-5=165.79(元/t)；作电煤销售：68.92%×278-98-5=88.60(元/t)。

按照试验和干选系统试生产结果，参照1404工作面生产统计情况，4#煤工作面有30%的产量平均发热量为4000cal/g，作电煤销售不考虑硫分扣款单价290元/t。经过干选加工提质后，发热量完全可以满足化工燃料煤要求，根据试验结果综合考虑按产率80%、发热量为4600cal/g精煤作为化工燃料煤，单价为460元/t，干选加工后增收情况为：80%×450-290-5=75元/t。2020年回采4#煤29.1万t，则干选加工后该工作面增收为：29.1×30%×75=654.75万元。

4.2.2 9#煤实施干选加工的增收预测

依据干选试验结果，结合高山煤矿1904工作面生产末煤数质量统计5500cal/g的末煤为11.51万t，占总产量的28%，按照2019年计划回采1906工作面45.6万t的28%通过加工提质，参照1904工作面过构造时平均发热量5200cal/g，参照试验结果，干法分选后保守计算精煤和中煤合计产品按发热量为5600cal/g、回收率80%测算。当末煤发热量为5200cal/g作为电煤销售时结算单价为420元/t、作为化工燃料煤单价520元/t，5600cal/g时作为化工原料煤单价728元/t。干选第四段产品产率按8%计算、发热量为4700cal/g作为化工燃料煤单价为470元/t，作为电煤销售单价370元/t。矸石产率按照12%计算，发热量为1800cal/g，销售收入忽略不计。加工费按照5元/t计算，高山煤矿1906工作面过构造时通过干选加工增收情况如下：

供应原料煤比电煤增收：45.6×28%×(728×80%+8%×470-420-5)=2489.76(万元)。

供应原料和燃料比直接供应燃料煤增收：45.6×28%×(728×80%+8%×470-520-5)=1212.96(万元)。

4.3 投资回收期

依据以上干选效益测算结果可知：通过干选加工，在回采硫分偏高的4#煤时，且仅考虑发热量低于4000cal/g的部分产量，投资回收期也不到一年时间。如果按照加工2019年计划回采1906工作面过构造时那部分原煤用于供应化工原料煤和燃料煤，投资回收期更短，同时可以避免因地质条件变化影响，有效保证原料煤稳定供应、落实地方政府给予的优惠政策，实现不发电煤的目标。

5 结论和启示

5.1 结论

高山煤矿结合国家和地方政府相关政策要求，以及企业发展需要与干法选煤技术发展应用现状，特别是在集团公司内外部的成功应用实例，通过采取煤样进行工业性试验分析，认为实施干选加工不仅是必要性的、而且是可行的。高山矿煤炭经过干选加工后，可以实现4#煤满足化工燃料质量要求，9#煤满足原料煤要求，效益增加显著。

5.2 启示

表5  高山矿煤炭筛分试验结果表(%)

高山煤矿煤炭筛分试验结果表5显示：该矿原煤中+25mm粒级含量仅3.3%，且灰分高达69.14%，几乎全部是矸石，-13mm粒级占87.32%。结合该矿采样工业性试验和干选系统投运后的分选效果、以及河南能源嵩山矿煤质特点(+13mm粒级产率仅为7.55%，灰分高达68.25%)与系统运行情况，可以判断：干法选煤对-25mm、甚至-13mm粒级煤炭有明显分选效果，笔者认为当前干法选煤技术已经基本趋势成熟，可以结合实际用于末煤分选提质，以便有效降低工程投资和系统加工成本，合理满足用户需求，提高企业效益。