1、概述

中国500家大型企业集团之一的淮南矿业（集团）有限责任公司，为改善产品结构，将具有低硫、低磷优势的动力煤转产为优质炼焦配煤，在原有的四座大型炼焦煤选煤厂的生产能力基础上，又于2015年动工建设了潘集选煤厂，该厂是设计生产能力为12.0Ｍt/a的特大型炼焦煤选煤厂。

针对淮南矿区原料煤可选性极差，煤泥细泥化程度严重的情况，在近年投产的大型潘一选煤厂和潘一东选煤厂改扩建工程生产实践的基础上，潘集选煤厂采用了具有中国自主知识产权的先进而又成熟的主要选煤设备和工艺。其工艺流程图见图1。

原料煤选前不分级不脱泥进入无压给料三产品重介旋流器分选，精煤、中煤和矸石经弧形筛、脱介筛脱介脱水后，精煤和中煤筛上产物再经离心机二次脱水后成为最终精煤和洗混煤产品，矸石脱介筛筛上物直接上仓。

精、中、矸的浓介质返回合格介质桶，精、中、矸稀介质分别进入精、中、矸磁选机，分流的浓介质进入煤泥合格介质桶，再用泵输送至煤泥重介旋流器进行分选，分选出的轻产物进入精煤磁选机，重产物进入中煤磁选机。精、中、矸磁选精矿正常情况下全部回到合格介质桶，再用泵输送至三产品重介旋流器循环使用，为便于调节煤泥重介的分选密度，精煤磁选机回收的精矿分流一部分去煤泥合格介质桶。

精煤磁选机尾矿经一、二段串联的弧形筛分级，其筛上物由煤泥离心机脱水回收后掺入精煤产品。精煤泥弧形筛筛下水、煤泥离心机的离心液均自流进入浮选入料脱泥池，脱除部分高灰细泥后，其底流由泵输送至雾化跌落式煤浆预处理器，然后进入粗选浮选机进行分选，其精煤再经精选浮选机进行精选，精选的精煤由加压过滤机处理，脱水后的滤饼掺入精煤产品。粗选浮选机的尾煤进入一段浓缩机，浮选入料脱泥池溢流和精选浮选机尾煤进入二段浓缩机。

中煤磁选尾矿转排至一段浓缩机，一段浓缩机底流用截粗弧形筛截粗后，再经中煤沉降过滤式离心脱水机脱水，最终掺入洗混煤产品中。矸石磁选尾矿先用水力旋流器分级后，其底流再用高频筛回收的末矸石掺入最终矸石。一段浓缩机溢流、截粗弧形筛筛下水、中煤沉降过滤式离心脱水机离心液（含滤液）、水力旋流器溢流和高频筛筛下水自流至二段浓缩机。

二段浓缩机溢流作为循环水主要用于脱介筛喷水、浮选粗选作业稀释水等处，部分循环水进入净化浓缩机二次净化，净化浓缩机溢流主要用于浮选精选作业稀释水等处，二段浓缩机底流、净化浓缩机底流经尾煤压滤机回收的滤饼可地销或供低热值电厂，其滤液也返回净化浓缩机。

2、选用无压给料三产品重介质旋流器

潘集选煤厂分为4个生产系统，每个系统均采用1台当前世界上规格和单机生产能力最大的原料煤选前不脱泥不分级工艺的3GHMC1500／1100型旋流器（见图2），它由内径为1500mm的圆筒形一段旋流器和圆筒内径为1100mm的圆筒－圆锥形旋流器串联组成，入选原料煤从第一段旋流器的顶端以自重给入，合格重悬浮液由介质泵加压后从该旋流器下部切线给入，被选物料在离心密度场的作用下，轻产物伴随一部分粒度较细、密度较低的重悬浮液通过内旋流从旋流器下端中心管排出，成为精煤。重产物与部分粒度较粗、密度较高的重悬浮液通过外旋流沿旋流器内壁向上，进入第二段旋流器，借助介质泵剩余压力，在离心密度场下，分选出中煤和矸石。

采用原料煤选前不脱泥本分级工艺的3 GHMC1500／1100型旋流器已在中国34座选煤厂使用41台，形成了年分选123Mt原料煤的生产能力。表1列出同在淮南矿区的潘一选煤厂及其在其他矿区的共5座选煤厂的工艺指标。

可能偏差E是国际公认的评定重介质分选设备工艺效果的重要指标，它是由分配曲线作图取的，潘一选煤厂的第一段可能偏差E₁＝0.02Kg/Ｌ，第二段可能偏差E₂＝0.029Kg/Ｌ，此项指标是非常先进的。

潘一等五座选煤厂的一、二段分配曲线分别见图3中（ａ）、（ｂ），分配曲线形象地反映出设备的分选精确度。在理想条件下Ｅ值等于零，此时分配曲线为一条垂直于横坐标的直线。曲线越陡E值就越小，图中所示的分配曲线都趋于垂线，表征该重介质旋流器能按良好的精度进行分选。

这些曲线的中间段近似于平行线。若除去进行重介质旋流器单机检测的全过程中随机误差，可以将分配曲线看作是一条仅随分选密度平移而不变动的斜直线，在分选任何可选性原料煤时，物料均遵循固有的分配率，按密度差异进行概率分选。

潘一选煤厂的第一段理论分选密度为1.408Kg/Ｌ，而实际分配密度为1.397Kg/Ｌ，二者差值甚小，这与可能偏差小是直接相关的。第二段实际分选密度为1.851Kg/Ｌ，这表明第二段旋流器是在高密度的条件下排矸的，因此矸石纯度极高，灰分髙达84.90％。

根据表1中相邻密度物含量δ±0.1和数量效率η的对应数据，推导出以下回归方程：

据数理统计验证，该回归方程可靠性为95％。它可便捷地预测不同可选性原料煤的分选效果（数量效率），并表征δ±0.1含量每减少1个百分点，数量效率将增高0.14个百分点。

3、选用煤泥重介质旋流器

潘集选煤厂选用的是具有发明专利的《煤泥重介质分选工艺》，该专利的特色是巧妙利用三产品重介质旋流器离心分级作用，在其溢流中聚集了大量适合煤泥分选要求的细粒级磁性物，所以把精煤磁选机部分精矿作为煤泥重介的加重质，将精煤脱介弧形筛筛下物进行分流用煤泥重介质旋流器分选，分选出的轻、重产物分别进入精煤、中煤磁选机，因此简化了工艺流程，并不需另设专用于煤泥重介质旋流器的特细介质制备、回收系统。

曾以淮南矿业集团所属新庄孜选煤厂为平台，进行了煤泥重介质旋流器操作条件（工作压力、悬浮液密度、生产用的磁铁矿粉细度）的选优工业性试验。试验结果见表2。

煤泥重介质旋流器的入料、产物的粒度组成和分配率见表3所示，据表3数据绘制的分配曲线见图4。

根据中国MT/T811《煤用重选设备分选下限评定方法（Ⅰ）》规定，对于重介质选煤设备＜0.5mm某一粒度级可能偏差≤0.10 Kg/Ｌ时，可视为达到有效分选，该粒度级的下限可作为煤泥分选设备的下限，由图4可得可能偏差E＝0.081Kg/Ｌ，即FHMC型煤泥重介质旋流器在选优参数后，分选下限已达0.1mm。因此相对接的浮选作业入料上限可以降低，有助于节省生产成本。

另外，煤泥重介质旋流器入料大部分来自于精煤脱介弧形筛筛下水，对其进行了优化分流，减少了合格悬浮液中聚集的煤泥量，进而有利于重选产物脱介和磁性物的回收，为全厂吨煤介耗保持在1.0 Kg水平创造了条件。

4、预先脱泥煤泥精选

4.1煤泥粒度组成

中国淮南煤田的煤泥难浮选是早已“盛名”的，从表4所列有代表性的原生煤泥粒度组成可看到＜0.03mm的细泥灰分剧增至57.45％，产率接近20％，而进入浮选生产系统的煤泥，因选煤过程中煤炭的破碎和泥化，＜0.03mm细泥几乎占了2/3，致使浮选煤泥灰分高至42.76％，要在这样的煤泥中分选出高质量的浮选精煤，实属罕见。

4.2预先脱泥

基于浮选煤泥中含有大量碍于分选的石英、粘土类细泥，根据近年生产实践，潘集选煤厂每个生产系统都选用一台具有发明专利号的FFDP70型浮选入料脱泥池（见图5）进行脱泥。

该池为钢筋混凝土构筑物，兼有稳定入料煤浆流量的作用。它安装了带有特殊结构的入料分配槽能沿池体纵长均匀给料，池体上部设置了由立管组合单元构成的整流区，使上升水流流态稳定；池面设置多个溢流槽，促使水流沿整个水平面断面均匀上升；通过对浮选入料泵电动机变频调速，在线控制上升水流平均流速，及时调整脱泥量大小。

中国的煤炭行业标准《选煤厂浮选工艺效果评定方法》所推荐的评定指标为浮选完善指标η_wf，其表达式如下：

多次工业性试验表明，随着浮选入料（脱泥后）中＜0.03mm细泥产率R的减少，浮选完善指标η_wf就随之增大，两者之间存在着十分显著的负相关系，其回归方程为：

该式表明，浮选入料中＜0.03mm细泥产率每减少一个百分点，则浮选完善指标相应增加1.39个百分点。

4.3 煤泥精选

具有发明专利的雾化跌落式煤浆预处理器和喷射式浮选机近年来已在淮南矿业集团所属的其它选煤厂成功使用，潘集选煤厂选用的是在原有基础上大型化的设备。

该厂的各台粗选作业浮选机均配置了一台FCA2800型雾化跌落式煤浆预处理器（见图6），此设备采用风动喷射式雾化器将浮选剂雾化，在设有坎条的上、下滑板上，粗细颗粒具有不同的运动速度，它们与浮选剂雾滴接触、吸附的时间也有所不同，高灰细泥较为迅速地流出，而粗粒则有足够的时间在其表面形成稳定的油膜，因而节省了浮选剂，提高了浮选的选择性。

潘集选煤厂选用的粗、精选作业均为FJCA36型煤用喷射式浮选机（见图7）。该设备为直流式浮选机，各浮选室下部按对角线对称安装有四个充气搅拌装置，充气搅拌装置由喷射室、喷嘴、短喉管和吸气管等部件组成。循环煤浆由循环泵加压后经分配室从带有叶片的喷嘴喷出，形成负压，将空气从吸气管吸入并卷裹到喷射流中，旋转的含气煤浆又经短喉管沿圆周斜射到假底，实现充气搅拌。这类浮选机具有结构简单，使用寿命长，选择性好，处理量大，浮选剂和功率较省等优点。

于2013年技改工程全面竣工的淮南矿业集团潘一选煤厂最先采用预先脱泥、煤泥精选工艺，该选煤厂曾多次对浮选系统进行测试，现将有代表性的一次测试结果列于表5。

从表5可看出：

①从＜0.03mm细泥占61.61％的灰分为37.73％的浮选煤泥（脱泥池入料）中，分选出灰分为10.66％合格精煤，其分选完善指标高达58.77％。

②在浮选煤泥中＜0.03mm细泥灰分高达53.55％，在这般劣质的原料中，竟然分选出了1/3以上质量较高精煤，其分选完善指标也高达57.60％。

从这样高灰分、细泥化的煤泥中取得良好指标，在中国实属罕见，它与预先脱泥、煤泥精选的工艺流程、选用具有发明专利并有足够生产潜力的工艺设备、低浓度浮选、煤泥水深度澄清等等息息相关，相辅相成。

5、煤泥水深度澄清

潘集选煤厂采用的是除在中国选煤厂业已推广的无机电解质凝聚剂和高分子絮凝剂配合添加的技术外，还别具一格地设置了净化浓缩机，将尾煤压滤机滤液和部分二段浓缩机溢流引入，添加明矾水溶液进行深度澄清净化。众所周知，循环水中的悬浮物是选煤厂中粒度最细的、灰分最高的矿物质微粒，设置净化浓缩机的本意是将循环水中这类悬浮物彻底去除后，用于特别需要的地方，如煤泥浮选精选作业稀释水等处。

表6列出了潘一选煤厂浓缩机的工作指标，从表中可见澄清水浓缩机的溢流浓度极低，真正实现了清水选煤。潘一选煤厂与正在兴建的潘集选煤厂两地相距约10ｋｍ，水文地质、煤田地质条件基本相似。潘集选煤厂投产后定能实现清水选煤，洗水良性闭路循环，根本杜绝工业废水外排，捍卫了淮河母亲。并且节约了水资源，做到吨煤水耗＜0.055m³。

6、结语

本文介绍的潘集选煤厂的工艺特色，其实也是代表了正在从选煤大国迈向选煤强国的中国选煤工业的特色，它们采用的是业已工业生产得到考验的、具有自主知识产权的工艺与设备。