〔深度解析〕对干法选煤的误解，可能是这些评定指标！
编者按：本文由夏云凯发表在《煤质技术》期刊上。论文原题为“煤炭干选工艺效果常用评定指标”。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。
1、可选性曲线
虽干选过程分选的机理较复杂，但煤和矸石主要依靠密度差别进行分选，因此干选是重选工艺之一。可选性曲线和分配曲线是评定预测和优化重选效果基本的曲线，适用于干选效果评定。可选性曲线的用途主要可用于评定煤炭可选性、计算分选数量效率以及预测重选分选效果，现简述如下：
评定煤炭可选性。对已知要求的精煤灰分，由可选性曲线可查出理论分选密度、精煤理论产率和分选密度临近±0.1密度物含量，但在评定可选性时需注意以下3个问题：①一般情况下在分选密度1.3g/cm3～1.9 g/cm3范围内，随着分选密度提高，排矸分选密度一般在1.8 g/cm3以上，在高密度下原煤可选性变易；②可选性随着精煤产品质量要求变化而变化；③对同一种原煤，不同粒级煤炭的可选性不同。
分选数量效率计算。分选数量效率为实际精煤产率占理论精煤产率的百分比。实际精煤产率可从实际产品计量设备获得；理论精煤产率为与实际精煤灰分相同时的理论产率，其可从可选性曲线上获得。数量效率越高，分选效果越好，该方法计算简单，但具有较大的局限性，因数量效率和原煤可选性有密切关系，所以不能客观评定重选设备或全厂的分选效果。
预测重选分选效果。实现重选过程的预测是实现洗煤厂自动化的关键一环，但要进行重选过程的预测须了解原煤的可选性。可选性曲线需由浮沉试验获得，周期长、工作量大，实际生产中原煤的可选性千变万化，不可能实现在线检测。但原煤的可选性曲线全面描述了各粒级原煤中不同密度物在原煤中的分布规律，可以据此分析和计算干选的可能结果，以得出各种产品和数质量指标，可用于干选厂设计时分选工艺的比较和工艺流程计算。
2、分配曲线
重产物分配率的定义：原煤中某一密度级的物料为100％时进入重产物的百分比，即为重产物中本密度级占全样产率与计算原煤中本密度级产率的百分比。轻产物中分配率（％）为100减去重产物中的分配率（％）。以贵州织金肥田无烟煤80mm～50mm干选为例，实际干选效果见表１，理想分配曲线与实际分配曲线对比如图１所示。
分配曲线是通过各个密度级的分配率所绘制的1条光滑的曲线。随着密度的增加，重产物中的分配率增加，理想的分配曲线应为1条折线，由于错配物的影响使曲线呈S型。使用数学模型模拟分配曲线为重选效果的评定和重选分选预测带来了很大的益处，减少了人为的随意性，通过计算机按分选密度和可能偏差Ep值可以预测和优化分选效果。
可能偏差Ep和不完善度I可以代表分配曲线的斜率，能形象地表明分选效率的高低。Ep值越大，则分配曲线坡度越大，也说明各密度物料的错配比例越大，分选效果越差。
不完善度I仅用于水介质分选，干法选煤使用Ep来评定分选效果。分选密度δ50表示此密度的物料进入轻产物和重产物的概率均为50％，此为分选切割点，只反映分选时的名义分选密度，而不是评定分选效果的指标。可能偏差只考虑了分配率从75％到25％之间的偏差，而未顾及曲线两段的形状，主要因为考虑到分配曲线在分选密度两端不对称现象的存在。分配曲线两端（＜1.3 g/cm3、＞1.8 g/cm3）的平均密度的确定对分配曲线的形状有一定影响。高密度端的平均密度的选取对分配曲线形状的影响尤为显著。干选时分选密度较高，＞1.8 g/cm3或＞2.0 g/cm3密度级的物料中主要为矸石，矸石的密度通常在2.6 g/cm3左右，再加上黄铁矿的密度在4.9 g/cm3～5.2 g/cm3，所以干选时高密度端的平均密度取2.2 g/cm3～2.4 g/cm3为宜。
3、干选工艺效果评定指标
3.1 分选密度
普通复合式干选机分选密度的确定取决于原煤可选性和精煤灰分或热值要求，同时受粒度影响较大。如在对FGX-1试验机试验可发现，在入料粒级为63.5mm～4.76mm及分选密度为1.98 g/cm3时，各子粒级分选密度和分选可能偏差Ep之间有差异。分选密度和Ep值随着粒度减小而增加，说明细颗粒分选密度较高且分选效果不如粗颗粒。
必须注意普通干选机的使用范围，干法选煤适合高密度排矸，其分选密度主要集中在1.8 g/cm3～2.3 g/cm3密度范围内。如要求分选煤密度＜1.8 g/cm3或＞2.3 g/cm3，则不适合采用风选工艺；如要求＜1.8 g/cm3低密度分选则可考虑湿法分选，对＞2.3 g/cm3的高密度分选可考虑空气重介分选工艺。
3.2 可能偏差
可能偏差是以分配曲线为基础的指标，其反映分配曲线的坡度，与原煤的密度组成或可选性无关，但与原煤的粒度组成有关，同时受设备性能、操作水平的影响。当操作水平稳定时，Ep值则表示设备的分选性能；对干选而言，Ep值一般在0.15 g/cm3～0.23 g/cm3波动。
3.2.1 影响干选Ep值的因素
（1）随着粒度减小，分选效果变差。相同密度的物料随着粒度减小，单位重量的比表面积增加，介质的阻力增加，且粒度减小后，沉降速度降低，分离速度变慢，从而使细粒度的分选效果变坏。各种煤炭分选设备分选精度皆呈现此种趋势，只是设备不同，分选效果变化的幅度不同。
（2）随着粒度减小，分选密度变化。在相同名义分选密度下，若将入料分为不同粒级，绘制各粒级的分配曲线，可以发现一般设备都会出现密度随粒度减小而增加的趋势。Ep值在＞13mm粗粒级范围内的变化很缓慢，对细粒度尤其是小于6mm的粒级，随着粒度的减小，分选效果恶化，Ep值急剧增加。
（３）煤炭颗粒形状。重选过程中，沉降末速与颗粒形状密切相关，扁平状的颗粒在运动中受的阻力大，如入料中扁平颗粒较多时，颗粒形状不可避免对重选分选效果产生影响。
（４）分选密度。随着实际分选密度增加，干选过程中气流对分选床层扰动较大，降低了细粒度中轻重颗粒间沉降速度的差别，造成细颗粒分选效果变差，可能偏差会相应增加。FGX干选机分选性能预测见下表。
3.3 数量效率
数量效率与设备性能、操作水平以及原煤的可选性有密切的关系。当设备、操作水平相同和原煤的粒度组成均相同时，不同可选性的数量效率有显著的差异。不同分选密度下数量效率的变化如下图所示。
由图可知，分选中浮沉试验组成的原煤，当分选密度由1.7 g/cm3增加到2.0 g/cm3时，原煤可选性变易，即使在Ep值增加的情况下，干选数量效率仍然由83％增加至97％。因此，对不同可选性的原煤，数量效率没有可比性，不利于正确评定分选效果。数量效率受原煤可选性和理论产率的影响很大，评定不够客观，只适用于厂内原煤可选性相同时不同班组的对比，不适合不同工厂之间的分选效果对比。
3.4 分配曲线误差面积
理想的分配曲线应为折线，而实际的分配曲线与其发生偏移，两者之间所包围的面积称为分配曲线误差面积。误差面积越小，分选效果越好。误差面积可以客观地反映分配曲线两端的形状，应该作为Ep值的1个辅助指标。虽误差面积比Ep更客观，但实际计算该面积时较为复杂及困难，实用性差，因而至今未被多数人采用。
3.5 矸石带煤率
以分配曲线为基础的可能偏差和以入选原煤可选性曲线为基础的数量效率均需要大量样本采集、试验和数据处理，不能及时反映分选情况及指导生产。一般选煤厂采用快浮手段对矸石进行精煤损失情况检查。矸石带煤率是一项污染指标，污染指标是将产品按密度分成若干个密度级，算出各密度级占本级的百分比。当原煤的可选性和分选密度不变时，各产品的污染指标变化不会太大。污染指标可通过快浮试验获得，计算简单，因不需要了解产品的产率，也勿需画图，因此绝大多数选煤厂在日常生产中仍采用污染指标指导司机操作。
山西孝义万峰50mm～6mm实际干选矸石带煤检测情况见下表。由表可看出，块煤矸石中＜1.8 g/cm3的产物比例为2.38％，已达重介洗选矸石带煤率小于3％的行业标准。
3.6 排矸率
原煤中一般块煤中含矸率较高，干选过程特别是块煤智能分选或块煤分选机分选时用户中对大块煤中矸石的排除量有一定要求。排矸率与设备性能、操作水平以及原煤的可选性有密切的关系。当设备、操作水平相同和原煤的粒度组成均相同时，不同可选性的数量效率有显著的差异。排矸率主要用于评价大块煤如＋100mm智能分选机，或100mm～13mm块煤分选机的排矸效果，一般＋25mm块煤干选排矸率大于70％，矸石带煤率小于3％。
3.7 分选粒度下限
分选粒度下限是指选煤机械有效分选的作用所能达到的小粒度。分选下限指标是评定选煤机械性能的指标而不是选煤机械对特定入料的分选效果。对干选粒度下限而言没有相关的国家标准，建议采用可能偏差0.25作为评定干选设备下限的指标。混煤分选机入选时分选入料粒度为（100～0）mm，分选下限为3mm。末煤分选机入料粒度为（13～0）mm，分选下限为1mm。
3.8 脱硫率
脱硫为干法选煤的重要应用之一，在排矸的同时排除硫铁矿以达到降硫之目的。一次干选硫铁矿硫的脱硫率一般为50％～65％，如采用主再选工艺，其总脱硫率可达80％左右。
4、结论
原煤筛分和浮沉数据是绘制可选性曲线的基本资料，从可选性曲线上可以判定原煤在某一分选密度下可选性的难易程度。同时可选性曲线也可以提供精煤理论产率，方便分选数量效率的计算。
通过分配曲线可反映干选的精确度，Ep值是反映分配曲线坡度的1个重要指标。Ep值越小说明分选精度越高，错配物越少。Ep受原煤粒度、分选密度和颗粒形状等影响。Ep值反映分选机的分选性能，与原煤可选性关系不大。
数量效率、分配曲线误差面积、排矸率、矸石带煤率、脱硫率既与设备性能有关，也和操作水平以及原煤的可选性有密切的关系。当设备相同，操作水平相同时，可以比较不同班组的分选效果。
在设备性能稳定、煤质稳定和操作水平稳定的前提下，排矸率，矸石带煤率，和脱硫率可作为产品快速检测和指导生产的指标。
