论述一下煤炭洗选的重要意义

1.选煤

煤层形成时混入了各种矿物杂质，煤层开采时混入顶底板及夹矸，运输装卸时又混入其他杂质，如水、木材、金属、泥沙等杂物，这不符合用户的要求。选煤就是利用煤与矿物杂质间物理化学性质的不同，设法除去或减少煤中的矿物杂质，把煤分成不同质量和规格的产品，以适应不同用户的要求。如炼焦用煤，要求低灰低硫，具有好的结焦性，炼出高质量的焦炭，才能用于炼铁燃烧用煤要求一定的热值，并且硫含量不能过高，以减少燃煤时产生的SO2和SO3对环境的污染。我国原煤的含矸量一般为20%～30%，经洗选后，矸石就地抛弃或利用，可节省大量的运输费用。不同规格和质量的产品供给不同的用户，做到资源的合理利用，如精煤供焦化厂，中煤供电厂，块煤供火车或化肥厂，末煤供电厂，以减少破碎煤的能耗。目前我国有洗煤厂约300多座，人洗原煤每年近3×108t。选煤的方法主要是重力选煤，即利用煤与矸石的密度不同(煤的密度为1.2～1.8g/cm3，矸石的密度一般为2.6～5.0g/cm3)把煤与矸石分开，如跳汰洗煤(占60%)、重介质洗煤(占23%)等方法。其次是浮游选煤(占14%)，它是利用煤与矸石表面湿润性的不同(煤疏水、矸石亲水)而把它们分开，该方法适于粒度＜0.5mm的粉煤。此外，还有特殊的选煤方法，如静电选、磁选、摩擦选、风选、滚筒碎选、人工拣矸等(占3%)。

2.煤可选性的评价方法

把矿物杂质从煤中分离出来以达到工业用煤要求的难易程度称煤的可选性。目前我国评价煤可选性的方法是用±0.1邻近密度物出率来评定煤的可选性，＜10%为极易选煤，10%～20%为易选煤，20%～30%为中等可选煤，30%～40%为难选煤，＞40%为极难选煤。分选过程中，产物间污染最严重的是分选密度附近的物料，即分选密度高0.1和低0.1这一范围内的产物，这种产物越多，煤越难选。

评价煤可选性时需要采煤样5～10t，进行筛分和浮沉试验，并据其结果进行评价。采样可在矿井下进行，如无矿井，可用打钻孔的方法解决。

(1)煤的筛分试验

把原煤样用不同筛子进行筛分，研究各种粒度的产率和质量。不同的原煤，粒度组成不同。可据煤的粒度组成，了解煤层的产块率，大于50mm级煤的含矸率，不同粒度煤的产率和质量，为选择炼焦用煤和洗选工艺提供可靠的资料。

筛分试验用筛孔为100，50，25，13，6，3，1，0.5mm的筛子由大至小逐级筛分，得出＞100，100～50，50～25，25～13，13～6，6～3，3～1，1～0.5，＜0.5mm等9个级别的产品，分别称重，并测定它们的水分(Mad)、灰分(Ad)、硫分(St，d)、挥发分(Vdaf)和发热量(Qgr，d)等。对大于50mm级的各级别，应首先分为煤、夹矸煤、矸石和黄铁矿4种产品，并称重，求出产率，测定水分、灰分、硫分、挥发分、发热量等指标。粒度组成可用筛分粒级特征曲线表示，见图72，图中凹形曲线表示原煤中细粒级数量多，凸形曲线表示粗粒级数量多，近于直线形表示粗细粒级分布均匀。

图7-2 筛分试验曲线

(2)煤的浮沉试验

煤的浮沉试验是按筛分所得各粒级分别进行的，也可把几个粒级混合在一起进行，如50～0.5mm级等。浮沉试验的目的是了解不同密度级的产率和质量，以确定煤可选性的好坏，并作为洗煤厂生产设计的依据。

浮沉试验是在装有不同密度液的桶中进行的。密度分别为1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8和2.0g/cm3，分装在7个桶中。用带有筛网(筛孔小于0.5mm)作底的桶中装上煤样，先浸入密度为1.3g/cm3的桶中，稍搅拌，密度小于1.3g/cm3的煤粒上浮，密度大于1.3g/cm3的煤粒下沉。用网勺捞起密度小于1.3g/cm3的煤粒，称重，并分析水分、灰分、硫分、挥发分、发热量等指标。把装煤样桶的密度液空干，放入密度为1.4g/cm3的桶中，密度为1.3～1.4g/cm3间的煤粒浮起，其余煤粒沉下。用网勺捞起密度为1.3～1.4g/cm3的煤粒，称重，并分析水分、灰分等各种化学指标，空干密度液，再把煤样桶放入密度液为1.5g/cm3的桶中，依上述方法，从1.5，1.6，1.7，1.8g/cm3一直做到密度为2.0g/cm3。这样便得出密度为＜1.3，1.3～1.4，1.4～1.5，1.5～1.6，1.6～1.7，1.7～1.8，1.8～2.0和＞2.0g/cm3等8个密度级的产率和质量，并把结果列入表713中，得1，2，3栏中的数据。然后计算浮煤累计产率及质量(注意灰分要加权平均)，得出表中4和5栏的数据。再计算沉煤的累计产率和质量，要从表的下部往上部计算(灰分要加权平均)，得出表中6和7栏数据。再计算密度为1.3，1.4，1.5，1.6，1.7和1.8g/cm3时的±0.1g/cm3邻近密度物出量，便得到表中第8和9两栏的数据。据浮沉试验结果表便可制作煤的可选性曲线图(图7-3)。

绘制可选性曲线图用200mm×200mm坐标纸，左侧由上至下表示浮煤产率百分比，右侧从下往上表示沉煤产率百分比，下部横坐标从左向右表示灰分，上部横坐标从右向左表示浮沉试验密度，图中共有5条曲线，即浮物曲线β，沉物曲线θ，灰分特性曲线λ，密度曲线δ，密度±0.1曲线ε(图7-3)。

图7-3 可选性曲线

表7-11 50～0.5mm级原煤浮沉试验综合表

1)浮物曲线(β曲线):表示浮物的产率与质量的关系，由表7-11的4和5两栏的数据作出。可查出某一精煤灰分时的产率，或要求精煤的产率为多少时的灰分。

2)沉物曲线(θ曲线):表示沉物产率与质量的关系，由表7-11的6和7两栏数据作出。可查出某一沉物灰分时的产率。

3)灰分特性曲线(λ曲线):表示原煤中灰分的变化情况。取每一密度级产率的中点连成圆滑的曲线。曲线上每一点代表该点煤的灰分，图7-3左上角AB代表原煤中密度最小煤的灰分，图下方CD代表原煤中密度最大煤(矸石)的灰分。从A曲线上可看出煤灰分的变化速率和可选性的好坏，λ曲线呈凹形，说明低灰分煤多，精煤回收率高，高灰分与低灰分煤易分开，可选性好λ曲线呈凸形，说明高灰分煤多，精煤回收率低A曲线呈约45°斜线下降，表示低高灰分煤逐渐变化，可选性差。

4)密度曲线(δ曲线):表示分选密度与浮物、沉物的产率及质量的关系，由表7-11上8和4两栏数据作出。从δ曲线上，可找出任一分选密度时浮物和沉物的产率和灰分，或任一浮物产率时的分选密度。

5)密度±0.1曲线(ε曲线):表示分选密度与±0.1密度物产率的关系，由表7-11上第8和9两栏数据作出。在分选密度附近的煤粒越多，即±0.1密度物产率越多，煤越难选。如表711中，采用分选密度为1.4g/cm3时，±0.1g/cm3密度物产率，即密度为1.30～1.50g/cm3的煤粒产率为66.29%，为极难选煤如采用分选密度为1.6g/cm3时，±0.1密度物产率为7.72%，为极易选煤。可以看出，同一种煤，由于采用的分选密度不同，其可选性差别很大。故ε曲线可帮助我们选择合适的分选密度，并预知煤可选性的好坏。从可选性曲线还可评定选煤效率，即把实际精煤产率与理论精煤产率进行比较便可得出。

3.影响煤可选性的因素

1)煤中矿物的成分、颗粒大小、数量及分布特点对煤的可选性影响很大。如果矿物呈结核状、团块状、粒度大，尤其是黄铁矿、菱铁矿的密度大，则易选出如果矿物呈细分散状散布煤中，粒度小，尤其是细分散状黏土矿物，如其泥化性强，易形成悬浊液，则煤难选。

2)煤岩组成也影响煤的可选性。含镜煤、亮煤多的煤，一般易选，而含暗煤、丝炭多的煤一般较难选。

3)可选性与煤的粒度有关。大粒级煤一般较易选，而小粒级煤较难选，焦煤、瘦煤脆度大，易碎，一般可选性较差。

4)可选性与分选密度有关。采用不同的分选密度，煤的可选性差别很大。考虑分选密度时，既要考虑精煤的回收率，也要考虑精煤灰分的高低，还要考虑到可选性的好坏。

物理选煤是根据煤炭和杂质物理性质（如粒度、密度、硬度、磁性及电性等）上的差异进行分选，主要的物理分选方法有①重力选煤，包括跳汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇床选煤、风力选煤

等。②电磁选，利用煤和杂质的电磁性能差异进行分选，这种方法在选煤实际生产中没有应用。 是用某些自养性和异养性微生物，直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫，达到脱硫的目的。

物理选煤和物理化学选煤技术是实际选煤生产中常用的技术，一般可有效脱除煤中无机硫（黄铁矿硫），化学选煤和微生物选煤还可脱除煤中的有机硫。工业化生产中常用的选煤方法为跳汰、重介、浮选等选煤方法，此外干法选煤近几年发展也很快。

选煤厂由以下主要工艺组成

一般来说，选煤厂由以下主要工艺组成：

（1）原煤准备：包括原煤的接受、储存、破碎和筛分。

（2）原煤的分选：目前国内的主要分选工艺包括跳汰-浮选联合流程；重介-浮选联合流程；跳汰-重介-浮选联合流程；块煤重介-末煤重介旋流器分选流程；此外还有单跳汰和单重介流程。

（3）产品脱水：包括块煤和末煤的脱水，浮选精煤脱水，煤泥脱水。

（4）产品干燥：利用热能对煤进行干燥，一般在比较严寒的地区采用。

（5）煤泥水的处理。

选煤原则流程

煤炭洗选的作用：

（1）提高煤炭质量，减少燃煤污染物排放

煤炭洗选可脱除煤中50%－80％的灰分、30%－40％的全硫（或60%~80%的无机硫），燃用洗选煤可有效减少烟尘、SO2和NOx的排放，入洗1亿t动力煤一般可减排60～70万tSO2，去除矸石16Mt。

（2）提高煤炭利用效率，节约能源

煤炭质量提高，将显著提高煤炭利用效率。一些研究表明：炼焦煤的灰分降低1%，炼铁的焦炭耗量降低2.66%，炼铁高炉的利用系数可提高3.99%；合成氨生产使用洗选的无烟煤可节煤20%；发电用煤灰分每增加1%，发热量下降200～360J/g,每度电的标准煤耗增加2～5g；工业锅炉和窑炉燃用洗选煤，热效率可提高3%~8%；

（3）优化产品结构，提高产品竞争能力

发展煤炭洗选有利于煤炭产品由单结构、低质量向多品种、高质量转变，实现产品的优质化。我国煤炭消费的用户多，对煤炭质量和品种的要求不断提高。有些城市，要求煤炭硫分小于0.5%，灰分小于10%，若不发展选煤便无法满足市场要求。

（4）减少运力浪费

由于我国的产煤区多远离用煤多的经济发达地区，煤炭的运量大，运距长，平均煤炭运距约为600公里，煤炭经过洗选，可去除大量杂质，每入洗100Mt原煤，可节省运力9600Mt.km。

洗选方式一般有跳汰工艺、重介工艺、风力选煤等。

当然，随着科技的进步及时代的发展，处于攻关或业已投入生产的某些特殊洗选工艺也将得到进一步的发展并替代传统工艺。

将低质煤炭经过加工分选出产品使用（精煤、焦化企业，中煤、燃烧使用，煤泥、燃烧使用，矸石、矸石电厂可用供电、矸石砖厂可制砖）。大部分原煤是不能直接使用的，硫分，灰分，形状不规则，热值，都是使用限制。洗选是为了提供煤炭的利用率，减少煤炭使用中的浪费。也为各种工业用途提供合适的煤炭使用。

中介洗选法、跳汰洗选法，工艺大概相同，中介洗选法是把煤和介质粉按比例混合经过磁选机选然后低于0.5毫米的沫煤经过浮选机浮选。跳汰法是煤和水一起进入跳汰机中进行矸石、中煤和精煤分离，然后低于0.5毫米的沫煤经过浮选机浮选。

洗煤的目的是为了对不同品质煤的分选，洗煤具体工艺流程是这样的：

一、从上游矿井过来的原煤首先进入手选车间进行人工或光电拣选，通过人工识别挑选出一部分色泽不错灰分较低的煤。

二、之后会对煤炭进行分级，也是根据煤炭粒度的进行区分，由于洗煤设备尺寸的限制，大块煤粒要破碎到合适的粒度。

三、然后进入重选车间进行重力选矿，重力选矿就是依据煤和矸石密度的差异进行分选，常用的分选方法是跳汰选煤和重介质旋流器选煤。跳汰选煤就是物料在垂直方向上以给定振幅和频率在脉动的交变介质流（水）中，按密度进行分选的过程。就是物料在水中上下跳动的，同时做水平运动，这样分选出来的上层是煤，下层是矸石，就分选出来了。重介质洗煤，就是用一定密度的流体作为介质进行分选的过程，具体就不展开了。无论是跳汰还是重介质洗煤，都是在水流中分选的，如果有破碎产生的粉煤灰，应该会留在水中。

四、接下来就看煤炭的使用方向了，如果是动力煤，那么这种分选已经符合要求了，这时候将洗选的精煤脱水就可以进入储煤仓中，然后生产的废水经耙式浓缩机浓沉淀缩后，煤泥可能进入尾煤仓，也可能露天堆放，清水可做循环水循环使用。

五、如果是炼焦煤，那么煤泥要再进行浮选，以尽可能回收里面的炼焦煤（我国动力煤资源丰富，但是炼焦煤资源很紧缺）。浮选过程就是利用煤和矸石表面性质的差异进行分选。

具体过程分为四个阶段：

（1）接触阶段。悬浮的煤粒在流动煤浆中以一定的速度和气泡接近，并进行碰撞接触。

（2）粘着阶段。煤粒与气泡接触后，煤粒和气泡之间水化层逐渐变薄、破裂，在气、固、液之间形成三相接触周边，实现煤粒与气泡的附着，即形成矿化气泡。

（3）升浮阶段。矿化气泡互相之间形成煤粒气泡的联合体，在气泡上浮力的作用下由矿浆进入泡沫层。

（4）泡沫形成阶段。矿化气泡在泡沫区聚集形成稳定的三相泡沫层，并及时刮出或自流进入泡沫收集槽。之后浮选精煤进入精煤仓，煤泥水经过澄清，煤泥进入尾煤仓，清水做循环水用。

以上就是洗煤的大致流程。明白了流程后再来回答题主的问题。

1.关于硫化物。

煤炭中的硫化物可分为无机硫和有机硫。无机硫主要是硫铁矿硫和硫酸盐硫，硫铁矿硫以黄铁矿硫和白铁矿硫为主，有机硫就是煤炭缩合芳香大分子中嵌入在分子结构中的硫。通过物理方法，也就是重选和浮选是可以脱出一部分无机硫的，但是却不能脱除有机硫，有机硫只能通过化学选矿的方法脱除，但是国内洗煤厂似乎不用化学方法洗煤。

2.关于氮氧化物

煤中的氮一般是有机氮，也就是赋存在煤的大分子结构中，这是没有办法通过物理方法脱除的，只有化学方法可以，但是国内目前没有洗煤脱氮的报道，所以洗煤不能脱氮，一般是在燃烧阶段脱氮，或是在燃烧后处理氮氧化物。

3.关于废水洗煤过程中的废水是要经过煤泥水处理系统处理的，脱水后的煤泥进入尾煤仓，清水做循环水。洗煤厂是洗水闭路循环的，即使排一部分水，也是要达到排放标准才可以的，从设计流程上是不会污染水质。当然，有的小洗煤厂直接将废水排到河里或者农田中，这是黑心资本家的问题，不是洗煤的问题。

原煤洗选加工是指由地下采出的含有矸石和其它杂质的毛煤，经过手选，筛选和洗选，清除杂质和矸石，使煤中的灰分、磷和硫等成分降低到国家规定的允许含量。 手选是利用人工把煤里的大块矸石和杂物拣出，要求块煤含矸率降低到1％－2％，拣出的矸石中的含煤率一般应不超过1％。 干燥和筛选：干燥的目的是去掉水份，一般都采用自然干燥法。煤的筛选是采用一组不同孔径的筛子，通过振动的作用，把不同粒度级的煤分开。筛选不能直接选出矸石，但能间接地提高煤的质量。如通过筛选可以使硬度较高的黄铁矿颗粒大部分集中在大块煤中，便于用手选的方法把它拣出。 洗选，使用机械加工的方法，把原煤中的杂质排除，降低煤的灰分、磷和硫的含量。常用的洗选加工方法按其工作原理可分为重力选煤法和浮游选煤法两种。 1.重力选煤法。依据煤和矸石的不同比重进行分选的方法、将原煤送入重力选煤机中，能得出精煤、中煤、煤泥、矸石等产物。重力选煤可细分为跳汰选、流槽选、重介质选等。 （1）跳汰选煤，使混有矸石的毛煤在时上时下的变速脉动水流中，按比重进行分选。其加工过程，毛煤进入煤仓后，经原煤分机筛分级，筛下物经缓冲煤仓进入跳汰机，跳汰中的煤、矸石经脱水后装仓外运， （2）流糟选煤，把毛煤和水一起送入倾斜的流洗槽（即洗煤槽）中，重的矸石逐渐沉到槽底，缓缓移动.最后通过槽底上的排料口漏出，轻的煤块则被流速较快的上层水流带走。在水流冲力的作用下，煤与矸石在洗煤槽中按比重分离。 （3）重介质选煤，是采用磨细的高比重磁铁矿粉作为加重剂（也可使用高炉渣、黄铁矿渣、重晶石、砂子等）与水混合成具有一定比重的悬浮液，在重力或离心力场中，低于该比重的精煤上浮，大于该比重的中煤或矸石就下沉，使入选原煤按比重不同精确地分离。改变悬浮液的比重，就可得到不同质量的选后产品。 2.浮游选煤法。主要是根据煤和矸石的物理化学性质不同的原理，依据煤粒和矸石颗粒表面润湿性的差别，实现细粒（0.5毫米以下）物料分选的方法。其浮选流程是，在强化浮选过程中，加进一些药剂（如松节油、煤油、轻柴油等），旋转机叶轮形成负压，则矿浆从机体下部被吸入，同时从叶轮轴的空心套筒吸入空气由于叶轮的搅拌吸入的空气被分散成微小的气泡，在药剂的作用下，精煤很快附着在气泡上飘浮液面，被刮板不断刮出，亲水的矸石颗粒不能与气泡粘附，仍留在矿浆中，这样就完成了浮选的分离过程。 浮游选煤是精选煤泥或煤粉的方法，但因成本较高，一般只适用于炼焦煤选煤厂。 洗煤设备主要有卸煤机、给煤机、跳汰机、重介质选煤机、磁选机、破碎机、搅拌机、分级筛、脱水机等。 原煤洗选加工不仅为各行业用煤提供了较为优质的煤炭，同时也减少了煤的运输量。