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2019年最具影响力优秀论文选登04——《我国选煤70年的回顾与展望》

引言

煤炭是我国的主体能源,2018年仍占一次能源消费量的59.2%。根据我国化石能源资源富煤、少气、缺油的赋存特点,在非化石新能源在短期内尚不能形成规模和产业化的情况下,随着国民经济和社会的发展,煤炭作为我国主体能源的地位在几十年内不会改变,煤炭在能源消耗中所占的比例尽管会有所降低,但需求总量还会增加,煤炭以其经济型性和可靠性仍将为国民经济可持续发展提供能源保障。新中国成立之年,煤炭产量仅3243t2018年煤炭产量36.8亿t,从新中国成立到2018年的69年间,累计生产煤炭773亿t,对国民经济发展做出了重要贡献。受成煤条件的影响,煤炭的开采和利用在为国民经济发展做出巨大贡献的同时,也对环境造成了污染。据统计,全国SO2CO2排放量的80%、烟尘的70%、氮氧化物的60%来自用煤。但用煤对环境的污染重点并未发生在生产和运输环节,而是由于我国煤炭利用技术落后,导致煤炭在使用中对环境造成了较大污染,污染的形成主要发生在燃烧和化学性使用上。国家出台的《关于促进煤炭工业科学发展的指导意见》《关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》《能源发展战略行动计划(2014—2020)》《工业领域煤炭清洁高效利用行动计划》《煤炭清洁高效利用行动计划(2015—2020)》《十三五规划纲要》等一系列相关政策对煤炭清洁高效利用都进行了系统部署。煤炭具有可洁性,通过分选可脱除煤中70%左右的灰分和黄铁矿硫,可排除16%20%的矸石;分选1亿t原煤可节约运力100亿t·km;燃用选后煤可节能10%。在国家重视和政策扶持、环保及煤炭用户对质量和品种要求日益严格以及煤炭生产企业为了提高经济效益以求得生存和发展三种合力强劲作用下,推动了我国选煤产业和选煤技术的快速发展,煤炭洗选技术的进步,扩大了煤炭的开采范围,促进了采掘机械化的发展,加快了采煤机械化的进程。

1 70年选煤产业的发展

1.1 建国初期

煤炭洗选加工实际上是煤炭的净化加工,通过洗选加工可为用户提供不同要求的煤炭产品,既净化了产品,也为燃用净化创造了条件。我国选煤工业起步较晚,20世纪50年代才开始建立自己的选煤工业,初期仅有十几座选煤厂,而主导设备还是英、日、德等国30年代的设备,如北票的三宝选煤厂、鹤岗南山选煤厂是日伪留下;开滦林西选煤厂是1939年英国公司设计建设,在日寇时期遭到破坏,1945年停产,在唐山解放后修复并于1949年复产。到1957年的时候,我国原煤入选比例仅为14.03%。在选煤保钢的影响下,1958年全国上马232座选煤厂,主要分选工艺是跳汰和槽洗,1962年钢铁下马的时候,全国的许多选煤厂都停产了。到1970年的时候,北票三宝选煤厂还在沿用20世纪30年代日本的老设备以及波兰、前苏联的设备,同时也采用了新型筛下空气室跳汰机。一五期间,在国内外一些专家认为中国煤多,技术水平低,没有必要搞浮选的影响下,即使是波兰设计的1959年建设的山西首座太原选煤厂都没有设置煤泥处理环节,其浮选车间都是在投产后补套的。到二五的时候,浮选得到了推广应用。期间,双鸭山选煤厂建立了缓冲水池,马家沟选煤厂创造性地采用大直径预选旋流器控制浮选入料粒度。之后,马家沟选煤厂提供了煤泥不出厂、高灰尾煤直接排弃的经验,到1965年全国选煤工作株洲会议上有条件确定尾煤灰分65%以上可以废弃的原则。1973年,国务院和国家计委颁发关于保护和改善环境的若干规定之后,原煤炭部针对选煤的具体情况提出了煤泥厂内回收,洗水闭路循环的要求。此后开展了煤泥厂内回收及煤泥水直接浮选工艺的研究,1975年邢台选煤厂直接浮选工艺应用成功。1978年煤炭部制定了《选煤厂洗水闭路循环评比条件》并在所管辖的选煤厂实施,之后陆续有湾沟、胜利、马家沟、邢台、汪家寨、干坝子等10座选煤厂初步实现了煤泥厂内回收,洗水闭路循环。1961年,邯郸选煤厂的建设,开启了我国自主设计选煤厂的时代。1970年,平顶山田庄选煤厂的设计建设,开启了选煤厂设计建设采用自主技术的时代。针对文革后期煤质选煤工作受到严重干扰和破坏,全国统配煤矿煤炭质量下降的问题,为促进选煤工业的发展,1977年煤炭部召开了全国煤质工作会议,1978年和1979年,又分别组织开展了质量月活动。但3年增加的原煤入洗能力仅448t,到1980年也就新增810t能力。为了加快选煤厂设计和建设速度,要求选煤厂建设在设计方面要实现定型设计,要设备标准化、构件工厂化、建设装配化。设计工艺要大型、高效、简化,要求洗选设备定型号、定系列、定厂家。尽管在20世纪50年代后期就认识到重介质选煤的优势,但受技术条件的限制,到198010月的时候,我国仅有24座重介质选煤厂,而且工艺主要为块末煤重介、块煤重介、末煤跳汰或重介选跳汰中煤四种类型。

1.2 改革开放

19829月,党的十二大确定了开发与节约并重的能源政策,煤炭工业部党组也把选煤作为80年代发展煤炭工业的重要组成部分,同采掘部门同等重要,认为采掘解决的是数量问题,选煤解决的是质量问题,要把选煤作为提高企业经济效益的第二生产线。并于19836月在淮北召开了《全国选煤厂整顿工作会议》,主要实施内容一是调整选煤厂班子,二是扩大选煤厂经济自主权,三是搞好选煤厂全面技术改造。20世纪80年代中期,由平顶山选煤设计院和西德合作设计建设了年处理能力4.00Mt的范各庄选煤厂,主要工艺和选煤设备从西德引进,是当时国内规模最大、工艺完整、技术装备达到国际先进水平的炼焦煤选煤厂。进入20世纪90年代,钢铁企业、焦化企业对精煤质量要求严格,由于大部分选煤厂工艺落后,为生产合格的精煤,使原煤与精煤的价格比失调,选煤厂由盈利单位变为不盈利甚至亏损单位,导致选煤的地位下降,发展速度也降低了。

1.3 市场经济

1993年中国煤炭销售进入市场经济,在供大于求的背景下,有些用煤企业拉大精煤价格差与精煤灰分差的比值而使传统的高灰精煤价格大幅度下降。选煤厂需要以高效经济的方法来改造传统的落后工艺,有些动力煤用户限于环保约束也开始重视发热量。在此背景下,1991年,为摸清国内选煤家底,提出今后10年选煤工业发展中应关注的事项,由原煤炭科学研究总院唐山分院牵头开展了围绕全国主要选煤厂工艺现状、设备现状、自动化现状的选煤技术调查工作,在对我国选煤工业的现状和发展趋势进行了全方位的审视后,提出了应大力发展动力煤选煤厂、发展地方选煤、重视老厂改造、提高管理水平和效率、赋予选煤自主权,完善推广重介质选煤、降低产品水分、开发干选技术、加强高硫煤洗选、提高设备可靠性及高效大型化、逐步实现自动化的意见和建议。

1.4 二十一世纪

进入二十一世纪,我国步入了新的发展阶段,在缓解能源、资源、环境等经济发展重大瓶颈制约,转变经济增长方式,促进经济社会协调可持续发展等方面显得更为迫切。在煤炭利用问题饱受争议的同时,可再生能源的开发与利用受到广泛的热议,但从经济性来讲,风电与太阳能光伏发电成本分别为煤电的1.5倍和2倍,自日本福岛核事故后,核电也被人们重新审视。从环境保护的视角来看,我国能源结构调整有两种途径可供选择:一是大力发展天然气、核能、风能、太阳能等新能源,加速去煤化进程;二是尽快转变传统粗放的煤炭利用方式,着力推进煤炭清洁高效利用。相比而言,后者更加符合我国国情和经济发展实际,是有效破解我国能源困局的最有效途径,也是我国能源结构调整实现软着陆的必然选择。

基于我国的能源供给条件,煤炭利用对环境的负面影响增大。为此,煤炭工业十五规划明确提出要采用先进的洗选技术和设备改造现有选煤厂,充分发挥选煤厂的能力利用率,优化产品结构,提高质量和效益。大中型煤矿要有配套的选煤厂,小型煤矿要依托大矿的选煤厂或建设群矿型选煤厂。为促进煤炭工业持续稳定健康发展,保障国民经济发展需要,2005年国务院颁布了关于促进煤炭工业健康发展的若干意见,明确推进洁净煤技术产业化发展。2007年发布的《煤炭工业发展十一五规划》将积极发展煤炭洗选加工,优化产品结构,提高产品质量和运输效率作为重要内容。2012年发布的《煤炭工业发展十二五规划》再次提出要大力发展煤炭洗选加工。大中型煤矿要配套建设选煤厂,鼓励在小型煤矿集中矿区建设群矿选煤厂。2016年发布的《煤炭工业发展十三五规划》继续将大中型煤矿配套建设选煤厂,提高原煤入选比例列入规划内容。

在这一大背景下,选煤产业进入了大发展时期,代表世界一流水平的申克、赛吉满、约翰芬雷选煤设备公司和工程设计公司也陆续进入中国市场。由澳大利亚朗艾道公司设计承建,19984月动工,19995月建成投产的成庄矿选煤厂开启了我国选煤厂设计建设的新模式。之后选煤设计研究院先后主导设计建设的伯方选煤厂等陆续建成投产。2010年我国原煤入选率达到50.9%,首次突破50%。从2001年到2018年间,选煤厂的入选原煤量由4.1亿t/a增加到26.42亿t/a,入选率达71.8%。这一时期建设的动力煤选煤厂单座规模达到40.00Mt/a,采用块煤浅槽、末煤重介质旋流器分选工艺的选煤厂占多数。炼焦煤分选工艺以跳汰粗选-重介质旋流器精选-煤泥浮选以及三产品重介质旋流器全粒级分选或分级分选-煤泥浮选的分选工艺为主。

2 70年选煤技术装备的发展

2.1 19491980

作为世界上以煤为主要能源的国家之一,我国煤炭领域的科学研究从未间断,解放后,我国的选煤技术得到了很大的发展。1954年开始研究浮选,1956年开始研究重介质选煤技术(含块煤、末煤的分选)1958年开始研究水介质旋流器选末煤技术。解放初期,我国选煤厂在相当长的时期内,主要使用ΦM2.56AM2.8PA3型浮选机,在1974年和1975年先后研制成功XJM4型和XPM4型浮选机后,才陆续取代了这些浮选设备。80年代才开始使用大型浮选机,最早是XJQ16016m3浮选机,随后引进了容积均在12m3以上的洪堡尔特型、丹佛D-R500、美国维姆科144型、苏联MΦY型、波兰IZ型等浮选设备。

1960年以后我国重介质选煤有了很大的发展,为提高精煤质量、增加精煤数量做出了贡献。19767月,煤炭部重介质选煤技术情报协作组成立了重介质选煤技术调查组对我国主要的重介质选煤厂进行了调查,内容涉及重介质选煤工艺与设备、重介质的回收、重介质密度的自动控制、重介质选煤设备及管路的耐磨。调查的结论认为:重介质选煤是一种先进的选煤方法,具有分选效率高、选煤粒度范围宽、可有效分选难选煤等特点,适合于我国煤炭资源大部分属于极难选煤的情况;但重介质选煤设备的耐磨和重介质选末煤产品脱介筛筛网还没有得到妥善解决,建议新设计选煤厂优先采用块煤重介、末煤跳汰和煤泥浮选的联合工艺。从发展的眼光看,块煤、末煤重介选和煤泥浮选的联合流程很有发展前途。并针对重介质选煤流程复杂的问题,提出了简化选煤工艺、提高设备耐磨性的建议。

2.2 19811990

随着工业的发展,科学技术的进步,最先对煤炭提出质量要求的是炼焦工业,我国选煤的发展也是走的这条路。到1978年的时候,我国选煤厂中炼焦煤选煤厂占总能力的81%,因此,给人们一种印象,选煤就是为了保钢,而不是为国民经济各行各业服务,一度使选煤停滞不前。1980年之前,选煤在计划、投资上以洗煤保钢为主,造成了采煤与选煤发展的不相适应,形成了商品煤以原煤为主、建设矿区和选煤厂以炼焦煤为主、洗煤产品以保钢为主的局面。煤炭部只管出煤,不管分配,更不管合理利用,忽视了煤炭洗选是煤炭工业的重要组成部分与不可或缺的环节,所以原煤大幅度增长,而选煤比例徘徊不前。

1981年开始,把发展煤炭洗选加工,改变产品结构作为80年代煤炭生产重点任务之一,选煤工作由重点保钢逐步转向为整个煤矿搞好综合利用、综合经营、提高经济效益及为节能、节运服务。应该讲这是建国以后选煤工作的重要转折,选煤厂也开始需要大量的选煤技术与设备,但选煤技术开发的重点主要是为解决生产实际问题,对选煤技术缺少系统的研究,如我国自主设计的选煤厂所使用的筛分设备是从美国引进技术的ZKX型系列和从日本神户制钢引进技术的ZK型系列直线振动筛,谈不上和国外技术水平对比的问题。所建设的先进型选煤厂主要是国外牵头设计并引进关键设备,如德国技术的范各庄选煤厂、美国技术的兴隆庄选煤厂及安太堡选煤厂、波兰技术的钱家营选煤厂,这些选煤厂的引进展示了国外70年代末选煤技术水平。在当时,引进选煤厂吨煤投资50元,自主设计吨煤投资25元。为什么还引进其目的是消化吸收再创新,将先进技术嫁接国内已有的技术上,立足国内现有的材料,设计出具有我国特色的新产品,再应用于生产,起到行业效益的目的。如XJXT12浮选机就是在充分分析研究引进国外三种浮选机基础上,针对我国煤炭难选的特点,在进行大量实验研究工作后研制的,并成为当时工业生产上较为先进的新型浮选机。

2.3 19912000

由于我国煤炭行业低迷,选煤技术对外合作和创新缺少动力,因此行业合作范围大多局限与俄罗斯、日本等选煤技术并不是十分发达的周边国家,但20世纪80年代末期从前苏联引进的三产品重介质旋流器、从美国引进的浅槽分选机以及在19911993年间安太堡、大同、准格尔等煤矿先后引进的MMD各型破碎机对发展我国选煤技术做出了突出的贡献。

在我国选煤科技工作者的共同努力下,1991—1995年的5年间,选煤取得成果近百项,其中大型卧式沉降离心机、老虎台选煤厂自动化、重介质旋流器分选50(40)0mm原煤工艺设备、X5032KA大型跳汰机、NWSX710/500新型三产品重介质旋流器选煤工艺设备分获1993199119921995年国家科技进步二、三等奖,此外还有36项选煤成果获省部级二等、三等奖。虽然取得了一些成绩,但除分选工艺取得一些成就外,选煤装备水平还远远落后于世界一流水平。

八五末期,在全方位审视我国选煤工业现状和发展趋势的基础上,煤炭工业部组织有关专家编写了高效先进选煤关键技术典型高硫煤矿区煤炭洗选加工利用技术2个国家科技攻关项目建议书,并在九五期间分别由当时的国家计委和国家科委批准立项。在选煤行业数百人的共同努力下,经过五年的刻苦攻关,在一些关键技术领域共取得32项科研成果,23项专利,其中4项发明专利、3项国际专利。在重介质旋流器选煤简化工艺、设备大型化及自动控制综合配套技术在选煤生产应用方面实现了新的突破;大型浮选柱分选工艺和设备、浮选精煤脱水设备的研制成功,使我国细粒煤分选和脱水技术上了一个新台阶;采取新的技术措施,提高了大型动筛跳汰机、卧式振动离心机、直线振动筛等选煤厂关键设备的工作可靠性,使设备大型化向前迈进了一步,为保证选煤生产的连续性奠定了技术基础;选煤厂生产过程检测和控制技术有了新的进展,开发研制的自动化跳汰机控制软件、选煤厂预测优化软件和煤浆测灰仪、光电式浮选尾矿测灰仪、同位素煤炭硫分快速测定仪等煤质检测仪表填补了国内空白,为选煤厂自动化奠定了坚实基础;具有我国自主知识产权的空气重介干法选煤技术在工业化进程中取得了新的进展,使选煤工艺更加完善,为解决干旱缺水地区煤炭分选问题作了技术储备;高硫炼焦煤全重介洗选脱除无机硫成套工艺和设备,对两段重介质旋流器和小直径重介质旋流器采用一套低密度悬浮液实现三个系统的分选和在线测控,并在我国工业应用上首次实现分选下限0.045mm,使我国重介质选煤工艺达到了国际领先水平,为我国以脱硫降灰为目标的选煤厂技术改造提供了简单、高效的新工艺;150t/a大型高效全重介简化工艺选煤示范厂的成功建成,开启了重介质旋流器、三产品重介质旋流器在我国新建或改造选煤厂大规模推广应用的时代。

2.4 20012010

世界选煤设备公司和工程设计公司进入中国市场后,也带来了国际一流水平的选煤设备,如澳大利亚的Jameson型浮选柱、离心机,德国的普富乐浮选机,英国的破碎机,美国的维姆科浮选机、离心机等。虽然在九五期间我国取得了一大批选煤科研成果,使我国选煤技术水平获得了极大的提升,但在2006年以前,大部分新建的大中型选煤厂核心设备主要依赖进口或国外公司在中国组装的设备,自行研制的设备仍局限在中低端的选煤厂。

十五期间,煤炭科学研究总院唐山分院牵头承担了国家科技攻关课题重介质旋流器选煤新工艺关键技术研究,经过四年的攻关,取得了如下成果:采用一套重介质回收净化系统,实现了原煤分级入选,其中2mm以上块煤采用双供介无压给料三产品重介质旋流器分选,20.5mm粗煤泥采用有压给料两产品重介质旋流器分选,0.5mm以下煤泥采用浮选;采用CFD(计算流体力学)技术对重介质旋流器流场进行了研究,对大型重介质旋流器的结构参数进行了优化,研制成功国内外首创的3SNWX1300/920型双供介无压给料三产品重介质旋流器;研制成功高耐磨衬里的OI陶瓷配方,并改进混料、成型、烧结和旋流器衬里加工工艺,提高氧化铝陶瓷耐磨和抗冲蚀性能1倍以上;研制成功了具有振动平稳,频率高,结构简单,易于维修,重要部位均有耐磨防护措施,激振源简单可靠,筛篮拆卸方便,给料管道结构合理,工作可靠性高的WZY1400型卧式振动离心机;开发了高选择性煤泥浮选工艺技术,实现了煤泥分选系统优化集成,研制成功了XJMKS20型煤用机械搅拌式浮选机。

十一五期间,煤炭科学研究总院唐山研究院牵头承担了国家科技支撑计划课题难选煤高效分选关键技术的开发,课题围绕我国高硫、难选煤牌号多、品种复杂、粗细粒级分选密度和可选性不同、产品质量各异,要求采用不同分选条件和工艺参数的特点,研究采用等基元灰分分选技术,并开发相应分选设备及配套的辅助装备,构成工艺及装备系统集成,实现了精煤产率和资源回收率的最大化。经过四年多的攻关,自主创新研发成功了多供介、低能耗、可适应各种难选煤分选的新结构无压给料三产品重介旋流器,并以其为主选设备构成工艺系统集成,建成了处理能力为2.40Mt/a示范选煤厂。按等基元灰分分选理论,通过一套低密度悬浮液工艺系统实现了宽级别(800mm)难选煤的有效分选,精煤产率提高1.17个百分点。研发成功处理能力为1200t/h的大型分级破碎机、过滤面积为120m2的自动化加压过滤机、筛篮大端直径为1200mm的大型煤泥离心脱水机,构建了大型重介质选煤系统装备集成,可替代同类进口产品。十一五国家科技支撑课题大型模块选煤关键技术及配套装备针对我国动力煤煤质和应用特点,开发了实现产品质量实时调节的工艺技术和精煤产率与资源回收率最大化的目标。配合采用模块式选煤厂总体布局优化设计技术,自主创新了主选及配套设备,开发了年处理能力300t级模块式动力煤选煤厂关键技术装备和设计工艺包;首创了高效、节能多供介无压三产品重介质旋流器,解决了配套泵选型难、流量调节困难、功耗高的问题。

2.5 2011至今

选煤技术装备基本实现了由引进消化吸收到自主再创新的转变,具有较强技术实力的企业开始收获自主创新带来的成果。如浮选机、旋流器、破碎机、干选机、压滤机等成功进入我国的高端选煤项目,还出口到矿业技术发达的欧洲、美国、澳大利亚、南非、南美等国家,国产品牌优势显现,结束了高端选煤设备完全依赖进口的局面。十二五以来,主要是围绕煤炭分选基础理论、低阶煤提质加工利用技术、高硫高灰难选炼焦煤煤泥高效分选技术、炼焦煤重选中煤精细化分选技术、煤炭井下分选及充填技术等开展研究,先后承担了国家自然科学基金课题、国家重点研发计划课题(国家科技支撑计划课题、国家863计划课题、国家973计划课题),全部任务完成后,可使我国的选煤基础理论和应用技术研究成果总体达到国际先进水平,部分达到国际领先水平。

3 标准、规范

选煤标准化工作分为三个阶段,20世纪50年代到60年代为起步阶段,在行业主管部门的统一安排下,参照原苏联、美国、英国等发达国家的标准,在总结我国多年来选煤技术方面的实践以及对比实验结果的基础上,为了对某项技术或产品有一个统一的判定尺度,制订了许多规定或规程,经过一段时间的实际应用经完善后上升为国家标准或行业标准。20世纪80—90年代为发展阶段,在这一时期,我国的选煤标准在内容和范围方面基本得到了补充和完善。到20世纪90年代中后期,在国家要求标准的制定要积极等效或等同采用国际标准的方针指导下,在标准的制定过程中,选煤标准的制定在研究具有自己特色标准的同时,也积极全面地向国际标准靠拢,使之与国际标准相一致,这对选煤标准制定工作产生了积极的影响。截止2018年,先后制定实施选煤标准75项,其中归口全国煤炭标准化技术委员会选煤分会的选煤方法类国家、行业标准48项;归口煤矿专用设备标准化技术委员会选煤机械分会的选煤产品类行业标准27项。正在制订和修订的选煤标准33项,其中方法类标准7项,机械产品类标准26项。自1978年煤炭部颁布《煤炭设计规范》(内容包括选煤厂)指导性文件后,先后制定实施与选煤厂工程建设类相关的国家、行业、安全类标准或规范10项。这些选煤标准和规范的实施为提高我国技术管理水平发挥了重要的作用。

4 近期选煤技术开发工作建议

70年来,尤其是改革开放以来,虽然经过不懈的努力和持续能源结构调整,煤炭在我国能源消费总量占比从80%降到2018年的59.2%,但煤炭能源消费绝对量依然很高。这些年,虽然政府大力倡导、全社会共同努力积极发展清洁能源,但期待的大比例替代煤炭的颠覆性情景并未出现。目前我国自主研制的浮选机、旋流器、破碎机、干选机、离心机、压滤机等产品已经实现了大型化和自动化,达到了世界一流水平,创建的重介、跳汰、浮选、干选及细粒级煤泥脱水、回收工艺技术基本满足了各种煤质分选的需要,主要生产环节实现了自动测控、全厂实现集中控制,但整体选煤技术水平距离世界一流水平还有一定差距。应在选煤大国的基础上,经过我们选煤工作者的共同努力,迈向选煤强国。为实现这一目标,还有一些问题需要大家关注。

4.1 大型设备可靠性技术

关键大型装备同型号处理能力大、工艺效果好、可靠性高、系列化配套一直是我国的短板,应进一步加大对分级破碎机、振动筛、磁选机、离心脱水设备、渣浆泵等提高可靠性的研发力度,提高性能和性价比,实现有型有能、有能有效、设备可靠性高。

4.2 研究分析在用的国外选煤设备

国外选煤技术进入我国市场后,在相当多的选煤厂建设和改造中不同程度地采用了国外的设备。但现有设备取代进口设备满足这些厂家未来的设备更新或换代需要还有难度,如不尽快研制出处理能力大、效果好、可靠性高于一体的选煤设备,这些市场份额将长期被国外垄断。

4.3 炼焦煤精细分选技术

炼焦煤洗选一直以生产优质一级冶金焦和铸造焦为主要目标,应进一步研究提高精煤产品质量和回收率的技术,包括分选设备的创新、高效药剂研制等。

4.4 动力煤全粒级分选技术

40年前,乔光大同志在《选煤技术》杂志上对动力煤的洗选问题进行了专门的探讨动力煤洗选下限应该确定在哪一个范围才合适,是全粒级入选?还是分级后只选其中的块煤?这是一个与原煤性质、用途及洗后经济效益有关的技术问题,所以在确定洗选粒度下限时应综合考虑。他在文中所详述的观点和我们现在唯一的区别是没有谈及小于6mm粉煤的分选问题,看来这是一个永恒的主题。目前我国低阶动力煤洗选主要是选块不选末,分选下限一般在13mm,入选率56%,商品煤平均灰分为28.6%,平均硫分>1%。若将商品煤灰分降至20%以下,硫分<1%,绝大多数原煤需要全粒级洗选。

4.5 选煤厂智能化技术

具有自学功能、数据驱动、人机协同、自主操控的人工智能技术,是引领新一轮科技革命的战略性技术,在全球步入工业4.0背景下,选煤必将向着高度信息化、自动化、智能化的方向发展。需要利用工业控制的智能化、数字化以及信息通信技术,使生产设备互联互通,基于大数据分析决策支持,着力构建选煤厂智能化技术体系,加快选煤厂智能化建设,完成生产过程的实时监控和智能管理与控制,从而实现生产管理的变革和管理模式的再造,达到提质增效的目的。

4.6 煤共伴生矿物综合利用技术

煤共伴生矿物资源化综合利用一直是个薄弱环节,需要重点开发煤矸石处置利用、材料化利用及有价金属提取技术。

4.7 有害元素脱除技术

随着环境保护的严格,煤中微量元素对环境和人体造成的危害日益引起人们的广泛关注,对商品煤中的汞、砷、磷、氯、氟等有害元素含量也提出了限值,需要研究有害元素的赋存状态与洗选迁移规律,探索和研究煤中有害元素的脱除技术。

4.8 干法分选技术

鉴于动力煤产品对深度脱灰、降硫没有炼焦精煤那么严格,应进一步研究干法分选技术和大型化装备、全粒度级干法分选工艺以及干法分选过程粉尘深度净化收集技术等。

4.9 适宜井下的煤炭分选技术

将采煤、选煤、矸石回填一体化结合,把选煤厂整体建设在井下硐室中,只有洗选产品升井,可实现高效率、绿色、零排放,节能降耗、提高煤炭资源回收率。需要结合井下硐室条件开发结构紧凑的选煤技术与装备。

4.10 检测仪器仪表的开发

过程参数的准确检测是自动控制和智能控制的基础,但还有一些重要参数如原煤和产品粒度组成、密度组成、硫分、发热量、分选精度及实际分选密度等很难采用现有的方法在线实时检测,已经成为制约选煤生产过程智能化操控的技术瓶颈。

4.11 基础理论研究

建立精准的重介、跳汰、浮选工艺过程控制数学模型;开发自适应煤质变化的选煤过程智能控制策略;进一步探究煤表面官能团种类及电负性大小以及煤表面官能团与捕收剂官能团作用机理;振动设备抗疲劳失效设计基础理论;流态化选煤机理……。让我们共同期待如同相对论及量子力学的选煤基础理论研究取得突破,催生颠覆性选煤技术与设备的问世。

◎作者简介:杨俊利(1963—),男,河北唐山人,研究员,从事选煤技术研究开发与科技管理工作。

◎引用格式:杨俊利,杨茂青.我国选煤70年的回顾与展望[J].选煤技术,2019(4):1-7,12.


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