探索试验表明：中部地区动力煤干法分选可行且有价值
编者按：本文由李文曦、唐志涛等人发表在《煤炭加工与综合利用》期刊2019年11期上，原标题为“中部地区动力煤干法分选必要性的推论和探讨”。本平台选用时内容有删减，配图根据内容斟酌选取。在此，对文章作者表示感谢。
煤炭产业在对落后产能淘汰整合政策的持续推进作用下，在河南、安徽等中部地区已形成以央企及地方大型国有企业为主力的生产格局。这些企业在矿井的改扩建和现代化采煤技术及设备的列装等方面通常走在行业前列，激活并促使单矿或单井产能在原有基础上进一步得到释放。而中部地区煤炭资源煤层薄、窝存等赋存条件，又使得原煤产量的提升和原煤质量的提升无法完全保持同步，时常出现含矸率上升等原煤质量逆行现象，从而对地区内现有的煤炭分选布局和分选工艺提出了更高的要求和挑战。
1、中部地区煤炭产品结构和产品态势
在产品结构上，中部地区煤炭生产企业在原煤条件满足要求时，多数采取对优质原煤进行分选加工，作为炼焦、喷吹等高利润产品销售，其余原煤作为动力煤供应市场的销售手段；还有部分煤炭生产企业则直接以动力煤销售。以淮北煤田为例，煤炭资源赋存整体呈现由北向南、由东向西变质程度增高趋势，现有的濉肖、涡阳、临涣、宿州等４大矿区，除个别煤矿因煤质条件极差，只能产出单一动力煤产品外，其余煤矿均同时产出炼焦、配焦等高利润产品和动力煤产品。在实际生产过程中，动力煤也是上述企业回收中煤、创收增效的重要产品，符合经济性、资源充分利用的要求。因此做好动力煤产品销售，更大限度开发动力煤的市场价值，对煤炭生产企业而言具有重要意义。
当前，我国动力煤入选率尚未达到70％，中部煤炭产区大体处于同等水平。这主要受两个因素影响：一是部分已建煤矿未配套建设选煤厂或选煤厂分选加工能力不能满足产能提升后原煤全部入选要求；二是动力煤利润空间有限，而传统煤炭分选工艺成本偏高，特别是易泥化的煤和矸石采用湿法分选后，副产品处理压力大，精煤回收率低，提质效果并不显著，甚至出现不升反降的情况。因此，为保证动力煤产品相对的经济性，少入选或不入选动力煤也成为煤炭生产企业不得已而为之的举措。
2、即将迎来的市场变革
随着动力煤市场竞争机制的不断深化、大宗货物运输网络的不断完善、运输能力的不断提升以及环保法律法规的不断出台，不久的将来，我国动力煤市场将会迎来一系列变革。对于中部地区煤炭生产企业而言，动力煤销售将面临以下挑战：
（1）外煤入市，东部市场竞争加剧。随着我国逐渐放开动力煤市场，东南亚、朝鲜等外来优质煤炭对我国的煤炭市场将形成有力冲击。中部地区煤炭生产企业的东部动力煤下游客户可选择性增加，未经分选或分选不充分的煤炭产品竞争力不强，市场份额面临被压缩和割食的局面。
（2）运力提升，打破南部市场地域壁垒。高铁网络的不断完善，促使现有普通铁路的客运能力逐渐向货运释放，加之各区段重载铁路和贯穿西部南北向的蒙华铁路的竣工，铁路大宗货物的运输能力将会大幅提升，我国西部、北部以及蒙古国的优质动力煤将会逐渐涌入我国中南部煤炭市场。
（3）中部地区各地指导性政策纷纷出台。以河南省为例，2018年12月9日由河南省人民政府印发的《河南省煤炭消费减量行动计划（2018—2020年）》指出，“落实煤炭消费企业的主体责任，综合运用经济、法律和必要的行政手段，加快形成煤炭清洁高效利用的新格局”，同时“提高商品煤质量，结合煤炭去产能，提高原煤质量，严格落实《河南省商品煤质量管理暂行办法》。到2020年，省内消费煤炭热值标准力争提高10％以上，其中煤电机组入炉发热量力争达到20.90MJ/Kg”。各地出台的指导性政策，提高了煤炭市场的准入门槛，动力煤提质已逐渐成为入市的必要措施。
因此，全面推进动力煤入选，提高产品品质，增强市场竞争力是中部地区各煤炭企业在未来阶段不得不采取的“保命手段”。
3、当前动力煤分选工艺的比较
考虑到动力煤有限的市场利润空间，在当前实现工业应用的煤炭分选工艺中选择投资和运行成本低、设备及流程简单可靠、较大粒级入料范围、提质效果满足市场需求的工艺作为动力煤的分选工艺，是中部地区煤炭生产企业应对未来动力煤市场变革行之有效的途径。
湿法分选工艺的分选精度高，分选密度易控，可以实现煤炭的精细化分选，但成本较高，尤其是重介工艺，投资建设和运营成本远远高出其他工艺；此外湿法分选工艺以水为分选媒介，易造成产品水分增加，影响热值及次生产品的回收和销售压力。干法选煤工艺是以空气作为分选媒介，全程不用水，消除了湿法分选过程中水分和次生产品的困扰。尤其是复合式干选工艺，其建设周期较短，投资和运营成本均低于湿法分选工艺，可实现80mm以下原煤的全部入选，虽对部分难选或极难选煤的分选效果较湿法工艺略有欠缺，但已可完全满足动力煤分选的指标要求。
4、赵家寨煤矿的干选探索试验
为探究干选工艺对中部地区动力煤的提质效果，选取河南省郑煤集团赵家寨煤矿1号和2号原煤进行干法分选试验：
4.1 1号原煤干法分选试验
原煤入料粒度不大于50mm，原煤筛分分析结果见下表。
从上表可以看出，1号原煤粒度较细，小于6mm粒级含量74.24％，大于6mm粒级的块煤含量为25.76％。随着粒度变细，灰分呈下降趋势，大于6mm粒级灰分明显高于小于6mm粒级灰分，说明块煤中矸石含量较大。对1号原煤的干选试验结果见下表。
从上表可以看出，1号原煤经干法分选机分选后，精煤产率为75.45％，灰分为21.37％，发热量为24.97MJ/Kg，相比原煤灰分降低12.24百分点，发热量提高4.44MJ/Kg。排出矸石产率为12.69％，灰分85.56％，矸石较纯净。
4.2 2号原煤干法分选试验
原煤入料粒度不大于50mm，原煤筛分分析结果见下表。
从上表可以看出，2号原煤粒度较细，小于6mm粒级含量54.82％，大于6mm粒级块煤含量为45.18％。随着粒度变细，灰分呈下降趋势，大于6mm粒级灰分明显高于小于6mm粒级灰分，说明块煤中矸石含量较大。对2号原煤的干选试验结果见下表。
从上表可以看出，2号原煤经干法分选机分选后，精煤产率为50.84％，灰分为37.30％，发热量为18.54 MJ/Kg，相比原煤灰分降低19.54个百分点，发热量提高了6.88 MJ/Kg。排出矸石产率为41.83％，灰分80.01％，矸石较纯净。
由上述试验可以看出，采用干法选煤工艺分选赵家寨的动力煤原煤，提质效果明显。
5、干法分选在中部动力煤产区的应用前景预测
干法分选工艺应用于动力煤分选，在降硫、排矸的同时可去除一定的表面水分，可进一步提高煤炭发热量，提质效果显著。干法分选适用于动力煤高密度排矸，也可用于炼焦煤水洗前预排矸以及脏杂煤、工程煤和石子煤等原料的分选提质等领域，并可结合原煤特点实现成本优化和资源的高效利用。例如湖南湘煤集团南阳矿业公司利用干法分选设备对原煤进行分选，选后回收60％的精煤产品，灰分达到12％，可直接作为喷吹煤产品供应韶钢；回收20％～25％的中煤产品作为动力煤供应本地电厂。
对于中部地区煤炭生产企业而言，采用干法分选工艺对动力煤进行分选，可以用较为低廉的建设和使用成本，在湿法工艺扩建工程繁琐、困难且水资源耗费严重的大环境下，解决因缺少动力煤分选或分选能力不足和环保政策法规出台以及其他变革带来的市场压力，增加产品竞争力，拓宽产品利润空间。
