將采出的煤經人工和機械處理除去有害物質,並按需要分成不同品質、規格產品的過程。選煤目的是保證煤炭品質,適應用戶不同要求、提供優質燃料或原料、減輕煤炭利用過程對環境的污染、避免煤中無用物質長距離無效運輸、增強企業在煤炭市場的競爭力。

  選煤是隨煤炭生產與利用技術進步及煉鐵需要優質焦炭而興起。煉焦精煤的灰分每增減1%,焦炭灰分隨之升降1.33%,影響高爐產鐵能力升降3%~4%;煤中硫含量的影響8倍於灰分。因此,煉焦用煤必須洗選選。燃煤是大氣主要污染源,是產生酸雨,大幅增加大氣中CO、CO2NOxSO2、粉塵的元兇。為保護環境,20世紀末,全世界一半以上原煤經過洗選,德、法、英等國原煤幾乎全部入選。

  中國近代選煤工業始於1911年河北唐山趙各莊選煤廠。到1949年,中國有9座選煤廠,設計能力700萬噸/年。1949年後,選煤發展迅速。20世紀80年代後,電子計算機和自動化技術推動瞭選煤廠的現代化。2002年,中國有數百座選煤廠生產煉焦精煤11 703萬噸,入選動力原煤14 540萬噸,原煤入選比重約30%,比1993年約增加一倍。中國已可獨立建設大型(年產約300萬噸)的、具國際先進水平的選煤廠,生產成套選煤設備。

  選前準備 對來自煤礦的毛煤(煤礦生產出來未經任何處理的煤)在礦山附近篩選廠進行篩分,揀出矸石。通過篩分將大於5厘米的篩出物送入水平安裝慢速帶式輸送機上,用人工將矸石揀掉。對特大塊煤進行破碎,篩分出特大塊煤(大於100毫米)、大塊煤(50~100毫米)、中塊煤(25~50毫米)、小塊煤(13~25毫米)、粒煤(6~13毫米)、粉煤(小於6毫米)。按用戶要求銷售或運往選煤廠。矸石又稱廢石,是煤礦生產過程中產生的巖石。包括煤層中的夾石及其他混入煤中的巖石、采煤工作面和采空區跨落的巖石、巷道掘進排出的巖石、選煤過程中排出的碳質巖等。毛煤中選出規定粒度(通常大於5厘米)的矸石及黃鐵礦等雜物後的煤稱原煤。人工揀矸現逐漸為機械分選所取代。

  選煤方法 中國煤種齊全、煤質相差懸殊,有相當多的原煤難選、極難選,這就決定選煤方法多樣。按煤與礦物分離所依據的物理或物理化學原理可分為重力選煤、浮遊選煤和特殊選煤。

  重力選煤 在重力場中,以礦物密度差別為主要依據的選煤方法。煤是由有機質和礦物質組成。有機質密度低,它隨煤化作用增高而加大,煙煤通常小於1.4克/厘米3。煤中常見礦物:黏土礦物密度通常2.3~2.8克/厘米3、石英為2.5~2.8克/厘米3、黃鐵礦為4.9~5.2克/厘米3。當上述礦物以大顆粒分佈在煤中則易選,如以細分散狀則難選。礦物質密度通常在1.8克/厘米3以上。原煤中所含密度1.4~1.8克/厘米3的中間煤含量決定分選難易程度。中國1994年規定中間煤小於10%易選、10%~20%中等、20%~30%難選,中間煤大於30%很難選。

選煤廠跳汰機車間

  跳汰選煤 原煤隨水流入跳汰機,在跳汰機篩面上垂直脈動的水介質中,物料按密度分離,在水平水流的合力下分選。密度大的矸石在底部由下部排出。密度小的精煤在上部,隨煤漿流由上部排出、中間為中煤。跳汰選適應性強、設備處理能力大、工藝簡單,適於大塊煤矸分離,有效分選粒度通常在0.5~100毫米,廣泛應用處理易選和中等可選原煤。跳汰選煤出現於16世紀中葉,經不斷改進完善,在各國仍占主導地位。

  重介質選煤 在密度大於水的介質中進行分選。通常用磁鐵礦粉與水配成一定密度的懸浮液作分選介質。原煤入重介質分選機後,小於懸浮液密度的煤上浮、大者下沉。入選原煤粒度一般為13~300毫米的塊煤。粒度小於13毫米的煤通過重介質旋流器分選。在離心力作用下高密度矸石至底部流口排出,低密度精煤從溢流口排出。重介質選煤是當前分選效率最高的選煤法,分選粒度范圍寬,可有效分選難選煤。雖成本較高,仍迅速推廣。

  浮遊選煤 利用煤和礦物表面潤濕性的差別,在浮選劑作用下,分選小於5毫米粉煤的方法。它是在氣–液–固三相體系中進行的一種物理化學分選過程。煤表面呈疏水性,礦物雜質表面多呈親水性。疏水性的煤粒容易和分散在水中微小的油珠及氣泡發生附著,形成礦化氣泡浮在水面,積聚成礦化泡末層,經刮板刮出脫水後即為精煤。親水礦粒下沉作為尾礦排出。選煤廠常采用塊煤跳汰選,粉煤浮選的聯合工藝。

  特殊選煤 包括風力選煤、靜電選煤、油團聚選煤、化學選煤、細菌選煤等。有些方法雖能脫除微粒礦物質、有機硫,但因成本、效率等原因難於工業化。

  選煤產品 毛煤或原煤經選煤廠加工成的產物。主要指精煤、中煤、尾煤、煤泥及廢棄的煤矸石。

  精煤 經分選獲得的高質量產品,主要由低密度有機物質組成,是選煤的主導產品。中國煉焦精煤要求灰分小於10%、硫分小於1.2%。

  中煤 經分選獲得的灰分介於精煤與矸石之間的產品。由輕密度、中間密度和高密度物質混合組成。

  煤泥 選煤產生的粒度在5毫米以下濕的產品。泛指濕的煤粉。

  尾煤 煤經分選後或經浮選過程選出精煤後排出的高灰分產品。

  煤矸石 成煤過程與煤層伴生,灰分通常大於50%、發熱量一般在3.3~8.3兆焦/千克的一種碳質巖。采煤過程它會混入煤中,作為選煤廠最終非煤產品。含碳高的煤矸石可作為劣質燃料。含碳低的可生產磚瓦、水泥和輕骨料。