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或成为制约选煤可持续发展的三个潜在因素

日期:2016-08-12    来源:56选煤服务中心

国际煤炭网

2016
08/12
14:39
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关键词: 选煤工业 选煤技术 选煤基地 洁净煤技术

近10年来,中国是全球选煤工业发展最快的地区之一,新建选煤厂的规模、数量和速度都是空前的。当前的中国已汇集了国际上最先进的选煤技术、装备、人才及设计理念。从设计角度来看,中国选煤工业呈现三大特点:其一,新建选煤厂数量多,建设周期短,投资少,见效快;其二,选煤厂趋向于规模大型化、系统简单化、厂房低层化、装备高效化,大型选煤基地正在形成;其三,重介质选煤比重大幅度提高,趋向于主导地位。按目前的发展速度预测,2005年实现原煤入洗比例50%的规划目标是有可能的,但量变会引起质变,随之而来的重介质资源短缺、煤泥处理与利用、矸石排放困难等问题,可能成为制约选煤可持续发展的三个潜在因素。

1 重介质资源短缺问题

据有关资料介绍,1980年中国原煤入洗量为1.14亿t,入洗比例为18.4%;1990年原煤入洗量为1.91亿t,入洗比例为17.7%;2000年原煤入洗量为3.37亿t,入洗比例为33.7%;2002年原煤入洗量为4.1亿t,入洗比例为30.1%。

1995年之前,中国重介质选煤方法所占的比例一直在10%-15%左右。1995年以后,随着重介质选煤技术和设备的成熟可靠,重介质选煤方法也跃居主导地位。特别是近几年,新设计投产或技术改造的选煤厂95%以上采用重介质选煤方法。据统计,至2002年底,中国选煤厂采用的选煤方法分别为:重介质选煤36.3%,跳汰选煤38.7%,浮选11.6%,其他选煤13.4%。估计2003年重介质选煤比例可能超过40%。按此趋势发展,重介质选煤将取代跳汰选煤而占据绝对主导地位。

重介质选煤分选精度高,自动化程度高,受到青睐是正常现象。但如果不论煤质特性,不论产品要求,不论是否合理,片面追求所谓“先进”,一律采用重介质选煤方法,就不是好现象。重介质选煤的绝对主导地位,可能引起磁铁矿粉资源严重短缺,选煤厂无法正常运行。假设每年入洗原煤4亿t,其中90%采用重介质选煤方法分选,每入洗1t煤消耗重介质2kg,则每年需要消耗高品位的磁铁矿粉72万t。以原矿石品位30%计算,相当于需要新建一座150万t的磁铁矿和选矿厂。

中国的铁矿资源并不富裕,且多为赤铁矿,磁铁矿更少,钢铁工业自身的需求尚难于满足。如果选煤厂使用大量的磁铁矿粉作介质,主观目的是为了多回收一部分煤炭资源,而客观上却造成了铁矿资源的浪费,那么,这种做法的合理性就值得深思。重介质资源的短缺必将反过来制约重介质选煤的发展。

重介质需求量增加所产生的副作用已经在市场经济中初步显现。2003年以来,随着钢铁价格的不断攀升和重介质需求量的不断扩大,磁铁矿粉的价格已经猛涨,由300〜400元/t上涨至800〜1000元/t;而且磁铁矿品位降低,非磁性物含量偏大,难于直接满足重介质选煤工艺对介质的要求。

种种迹象表明,如果重介质选煤方法所占的比重过大(笔者认为临界值为40%-45%左右),必将导致稀缺的磁铁矿粉价格继续猛涨或有价无市。届时,重介质选煤厂可能因买不到磁铁矿粉而停产,甚至可能进口磁铁矿粉维持生产或改用其他选煤方法。

解决重介质资源短缺问题的对策有两条:

(1)加紧研究新的重介质,寻找资源丰富又便于回收的加重质。这是重介质选煤可持续发展的必经之路,但需要较长的时间。

(2)慎重地选择合理的选煤方法,既不要违心引导,也不要盲目跟随,跳出只有重介质才能选煤的怪圈。在新的重介质研究成功之前,这是保证选煤可持续发展的有效措施。

中国原煤有40%-45%属于难选或极难选,还有不少属于易选或中等可选。难选或极难选原煤应该用重介质分选,可以大幅度提高精煤产率。易选或中等可选原煤用重介质分选就不一定能有效地提高精煤产率,此时就不宜采用重介质选煤方法。选煤厂设计采用重介质选煤工艺时,除需进行方案比选外,建议增加重介质供求情况的调查,以确保选煤厂投产后正常运行。

2 煤泥处理与利用问题

2000年,中国有炼焦煤选煤厂1480座,动力煤选煤厂104座。其中,国有重点炼焦煤选煤厂145座,生产能力1.95亿t,平均134万t/座;国有重点动力煤选煤厂92座,生产能力1.7亿t,平均185万t/座;地方国有和乡镇选煤厂1335座,生产能力1.55亿t,平均12万t/座。选煤厂的规模普遍偏小。

近几年设计和投产的选煤厂建设规模有所扩大,很少建设生产能力60万t/a以下的选煤厂。例如,北京华宇公司近几年陆续建成投产的大型选煤厂有平朔安家岭选煤厂,生产能力2400万t/a,大同晋华宫矿选煤厂300万t/a,神华孙家沟选煤厂800万t/a等。正在设计的有淮南顾桥选煤厂1000万t/a、丁集选煤厂500万t/a和新汶龙固选煤厂800万t/a、准格尔哈尔乌素选煤厂2500万t/a等。

选煤厂规模大型化带来的必然结果是煤泥大量集中。煤泥处理与利用一直是选煤厂的关键问题。大量煤泥集中处理,更有可能成为制约选煤厂生产能力和正常运行的潜在问题。一般选煤厂煤泥含量在15%-20%左右,煤泥处理设备的投资占全厂设备总投资约10%-15%,煤泥处理费用占全厂选煤生产成本约15%-20%,煤泥利用率约60%-90%。假设选煤厂年生产能力为1000万t,则每年煤泥产量在150万t以上。不仅处理如此大量的煤泥,需要大量的设备和费用,而且如何利用这些煤泥,更是关系到选煤厂可持续发展和避免煤泥污染环境的大问题。

煤泥处理和利用问题应结合在一起考虑,有三种解决办法:

(1)对于动力煤选煤厂,通过干法筛分或脱粉来尽可能地减少煤泥量,是有效处理和利用煤泥的最简单方法。虽然深度干法筛分和脱粉的效果很差,但只要能取得一定的效果(笔者认为筛分或脱粉效率的临界值大约为45%-50%),就能达到降低煤泥量及产品水分、降低基建投资和生产成本、提高销售收入的目的。

(2)对于炼焦煤选煤厂,将煤泥按灰分或粒度分级,分散到各个产品中去掺混销售,避免煤泥在单个产品中积聚,既有利于煤泥的处理,又便于煤泥的利用。

当有煤泥分选作业时,煤泥自然会按灰分的高低分到不同产品中。在没有煤泥分选作业时,也应有意识地把煤泥“带”到各产品中去。一般未经分选的煤泥灰分在20%-30%左右,按“等基元灰分原则”,其中一部分完全可能取代灰分为30%-40%左右的中煤而“带进”低灰产品中。

这种办法处理煤泥,需要采用离心机、加压过滤机等产品水分低、物料松散的煤泥处理设备,以便煤泥掺混均匀。费用相对较高。

(3)将煤泥单独作为产品集中处理,脱水后的煤泥直接泵送或制成浓度为65%左右的水煤浆后泵送至锅炉燃烧。如果就近有电厂锅炉或其他工业锅炉可以利用煤泥燃烧,这是值得推荐的一种方法。煤泥的集中处理,也为就近配套建设煤泥电厂、水煤浆电厂或其他工业锅炉燃烧企业创造了有利条件。

煤泥直接泵送燃烧和煤泥制浆燃烧都是成熟的技术,实践证明是可行的,其燃烧效率和粉煤燃烧效率差别不大,约低3%-4%。

煤泥水分一般在30%左右,掺入其他产品中销售比较困难,希望能够进一步降低水分至20%以下,因而处理量小且费用高。煤泥如果单独泵送,则不需要降低水分,反而可以适当提高水分至35%左右,故设备处理量大,费用低。这种办法可以采用带式压滤机、真空过滤机等产品水分较高的设备来处理煤泥。

另一方面,用煤泥制浆还可大大节省制浆成本。

因此,选煤与制浆相结合可能是发展方向。

生产实际可采用分散处理利用与集中处理利用相结合,即上述两者同时应用。

3 矸石排放困难问题

选煤厂既生产洁净煤,又排除矸石。虽然矸石综合利用问题早已引起重视,矸石电厂、建材厂等利用方式和掩埋、复垦等处理措施也行之有效,但仍然有大量的矸石山存在。特别是新设计建设的选煤厂,往往难于及时配套矸石综合利用项目,不得不建临时矸石山。这些逐年增加的矸石山不仅占用大量的土地,而且还会产生污染。如果不引起重视,将会严重制约选煤工业的可持续发展。

以2002年为例,全国年产原煤13.67亿t,入洗率为30.1%,入洗原煤4.1亿t,若平均排矸率为15%,则年排除矸石6150万t。2005年,保守地估计原煤产量将达到17亿t,如果原煤入洗率能够达到规划要求的50%,那么年入洗原煤8.5亿t,排除矸石1.28亿1比2002年翻一番。假设1.28亿t矸石中有一半得到综合利用,届时仍有6000多万t矸石堆在地面上,1年将形成20余座新矸石山。若每座矸石山占地50000m2,则需占地1000000m2。长此以往,将无法排矸,无法选煤。

解决矸石排放问题有两条途径:

(1)强化矸石综合利用,开发配套利用矸石的新技术、新项目,变废为宝。

(2)采选结合,井下排矸,井下充填。

从设计角度考虑,如果在井下初步进行简易的机械选矸,矸石在井下就地充填,就可以彻底解决地面排矸困难的问题,一举多得。

①根本上解决矸石地面废弃所造成的占地和污染问题;

②可部分减轻因采矿造成的地面塌陷所带来的不利影响;

③在相同提升设备情况下,可提高矿井煤炭提升能力约5%-10%,或在相同提升能力情况下,可减小井筒直径和提升设备;

④有利于提高矿井煤炭质量,降低煤炭提升运输成本和地面选煤成本。

井下排矸并充填是一项新技术,是一项复杂的系统工程。该工程能否实施,需要采煤、选煤和运输等专业紧密结合,需要做大量的试验研究工作。由于专业基础技术是成熟的,故井下排矸充填技术方案应该是可行的。

毫无疑问,选煤是洁净煤技术的源头,为充分洁净地利用煤炭资源,必须加大选煤力度,进一步提高原煤入洗比例。与此同时,为了适应国民经济可持续发展的总体目标,也应该重视和关注选煤工业的可持续发展。在发展过程中可能出现的重介质、煤泥和矸石三个潜在问题,只要引起选煤厂设计人员、建设者和决策者的充分重视,就可防患于未然。
 

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