楊洪占

開(kāi)灤能源化工股份有限公司洗選加工部，中國(guó)·河北 唐山 063018

1 引言

選煤是應(yīng)用物理、物理化學(xué)、化學(xué)或微生物等方法將原煤脫灰、降硫并加工成質(zhì)量均勻、用途不同的各品種煤的煤炭加工技術(shù)，是提高煤炭利用效率、減少污染物排放的最經(jīng)濟(jì)、有效的途徑。目前，中國(guó)采用的選煤方法主要為重介、跳汰、浮選以及干法選煤。中國(guó)地域廣闊，煤炭資源豐富，煤種齊全，煤質(zhì)變化大，因而以上選煤方法均有應(yīng)用。隨著國(guó)際能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)向煤炭消費(fèi)方向的調(diào)整和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益增強(qiáng)，世界各國(guó)越來(lái)越重視煤炭的洗選加工，從而有力地推動(dòng)了選煤技術(shù)的發(fā)展。

中國(guó)開(kāi)灤煤礦始建于1878年，已有141年的歷史，創(chuàng)造了多個(gè)中國(guó)近代工業(yè)的第一，享有“中國(guó)煤炭工業(yè)源頭”“中國(guó)近代工業(yè)搖籃”等盛譽(yù)。中國(guó)開(kāi)灤煉焦煤礦區(qū)位于河北省唐山市境內(nèi)，生產(chǎn)用于冶金煉焦的煙煤為主，質(zhì)地優(yōu)良，是中國(guó)重要煉焦煤生產(chǎn)基地，主要生產(chǎn)肥煤、焦煤、1/3 焦煤和氣煤，具有粘結(jié)性強(qiáng)、結(jié)焦性好、揮發(fā)分適中、有害成分少等優(yōu)點(diǎn)。中國(guó)開(kāi)灤選煤始于1913年林西礦，至2019年中國(guó)開(kāi)灤形成13 座選煤廠、設(shè)計(jì)能力34.70Mt/a、煉焦煤選煤廠核定能力為24.00Mt/a 和工藝齊全的選煤格局。

2 中華人民共和國(guó)成立前的開(kāi)灤選煤

中華人民共和國(guó)成立以來(lái)，中國(guó)煤炭洗選加工量不斷增加，并呈現(xiàn)出加速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。選煤廠向大型化發(fā)展，以適應(yīng)煤炭生產(chǎn)多元化和集中化的需要。此外，選煤工藝流程不斷簡(jiǎn)化，重介旋流器分級(jí)洗選趨向于混合洗選，重介旋流器與浮選機(jī)的聯(lián)合洗選工藝趨向代替跳汰與浮選聯(lián)合洗選工藝，工業(yè)化的超潔凈煤分選技術(shù)的廣泛應(yīng)用。后來(lái)陸續(xù)建立無(wú)尾煤選煤廠，充分回收原煤中的黃鐵礦，對(duì)選煤水采取閉路循環(huán)處理。這都印證了中國(guó)選煤行業(yè)在不斷發(fā)展，不斷進(jìn)步。而在1949年中華人民共和國(guó)成立以前，開(kāi)灤選煤業(yè)就進(jìn)行了一系列的探索和發(fā)展。

2.1 試驗(yàn)選址

1878年清政府開(kāi)辦開(kāi)平礦務(wù)局（1912年6月中國(guó)開(kāi)平、灤州兩公司聯(lián)合成立開(kāi)灤礦務(wù)總局）。1900年開(kāi)始對(duì)開(kāi)平煤的可選性進(jìn)行試驗(yàn)，先是將煤樣送至北京愛(ài)溫斯霍配公司進(jìn)行試驗(yàn)，而后又自制一臺(tái)小型活塞式手搖選煤機(jī)，加煤50 千克，使原煤樣在機(jī)內(nèi)連續(xù)振蕩2 小時(shí)，然后逐層取樣進(jìn)行分析，對(duì)唐山、林西、趙各莊、馬家溝、唐家莊五礦各煤層煤質(zhì)、灰分、硫分、水分、產(chǎn)率進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)分析和地理位置分析，確定在林西建設(shè)選煤廠。

2.2 林西選煤廠建設(shè)

2.2.1 第一選煤廠

該廠于1913年10月動(dòng)工建設(shè)，1914年11月建成。廠房高20m，占地面積約200m2，設(shè)計(jì)入洗能力75t/h，為不分級(jí)跳汰選工藝，主要設(shè)備有鮑姆型二段式選煤機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、煤泥泵、斗式提升機(jī)、螺旋運(yùn)輸機(jī)各一臺(tái)，裝機(jī)總?cè)萘?83kw。

2.2.2 第二選煤廠

精煤產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)打開(kāi)銷路后，于1916年底施工建造第二座選煤廠。第二選煤廠模式和第一選煤廠完全相似，并排相接是姊妹廠。所有設(shè)備均由礦務(wù)局自行制造。1918年5月建成投產(chǎn)。當(dāng)年兩廠共入洗原煤93.8 萬(wàn)噸。

2.2.3 第三選煤廠

1921年5月開(kāi)工建設(shè)，1923年8月安裝完畢，同年11月試投產(chǎn)。全廠設(shè)備27 臺(tái)，總裝機(jī)容量510kw。主要設(shè)備有：①追波管式選煤機(jī)二組，每組12 臺(tái)，每組設(shè)計(jì)能力為小時(shí)入洗原煤70t；②原煤輥筒式分級(jí)篩三臺(tái)，淋干機(jī)二臺(tái)，一臺(tái)為溫代爾式，小時(shí)處理量40t。另一臺(tái)為愛(ài)爾慕式，小時(shí)處理量15t；③浮選機(jī)二組，每組11 室，每室2.5 m3，木質(zhì)結(jié)構(gòu)，小時(shí)處理能力10t/組；④兩臺(tái)旋轉(zhuǎn)式過(guò)濾機(jī)，一臺(tái)是奧地利臥式，一臺(tái)是美國(guó)式，二臺(tái)結(jié)構(gòu)相近，效果好，水分可達(dá)16～20%。

2.2.4 第四選煤廠

1938年動(dòng)工，1940年5月投產(chǎn)。該廠全套設(shè)備由英國(guó)西蒙凱夫公司制造，全廠設(shè)備122 臺(tái)，有電動(dòng)機(jī)102 臺(tái)，總裝機(jī)容量1882kw，入洗原煤能力1.80Mt/a，該廠設(shè)備先進(jìn)、機(jī)械化程度高，當(dāng)時(shí)被稱為亞洲第一、世界第二先進(jìn)選煤廠。同年6月與三號(hào)井銜接，實(shí)現(xiàn)林西礦原煤全部入洗。系統(tǒng)建有一臺(tái)翻車機(jī)，隨時(shí)接納外礦來(lái)煤。

3 中國(guó)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期的發(fā)展

3.1 打破全球選煤技術(shù)封鎖

自1949年中華人民共和國(guó)成立后，外國(guó)技術(shù)人員撤離，中國(guó)選煤陷于停頓狀態(tài)。為打破全球技術(shù)封鎖，開(kāi)灤選煤人組織技術(shù)攻關(guān)，技術(shù)人員和工人一起在現(xiàn)場(chǎng)操作、調(diào)試床層、開(kāi)關(guān)風(fēng)水，摸索出一套風(fēng)水使用方法，掌握了跳汰生產(chǎn)技術(shù)。1953年5月做如下改進(jìn)：①改變加工工藝，主選直接出精煤；②改進(jìn)操作方法，加大選煤機(jī)底水，減少?zèng)_水；③改北再選機(jī)為末煤跳汰機(jī)。當(dāng)年生產(chǎn)支援鞍鋼精煤0.10 Mt，還為峰峰二礦和四礦試洗原煤0.11 Mt。

3.2 選煤工業(yè)的興起

3.2.1 林西選煤廠工藝革新

1953年4月將舊破碎機(jī)改成中煤破碎機(jī)，從夾矸煤中再選，8月實(shí)現(xiàn)跳汰中煤再選。1959年3月由開(kāi)灤自主研制的中國(guó)第一臺(tái)臥式風(fēng)閥在南系統(tǒng)跳汰主選機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，效果良好，并陸續(xù)將立式風(fēng)閥更換為臥式風(fēng)閥，分選效果和生產(chǎn)能力有顯著提高。1959年二季度，將筒式過(guò)濾機(jī)改為園盤(pán)式過(guò)濾機(jī)，使脫水效果提高近一倍。1965年擴(kuò)建浮選車間，增加6AM-218 型浮選機(jī)4 組，27M2 過(guò)濾機(jī)4 臺(tái)，提高精煤回收率5.6%。1966年將跳汰主選機(jī)一段倒排矸再次改為正排矸，并將排矸機(jī)風(fēng)動(dòng)控制排料改為電動(dòng)控制排料。1975年增加二臺(tái)LTX---10 篩下空氣室跳汰機(jī)、XJM—4 型浮選機(jī)4 組、PG116 過(guò)濾機(jī)二臺(tái)、24M 直徑濃縮機(jī)一臺(tái)、地下事故水池一座，出廠煤泥量減少1-2%。至此，形成了具備當(dāng)時(shí)自主技術(shù)水平的現(xiàn)代化選煤廠。

3.2.2 新建選煤廠

1959年3月起，中國(guó)開(kāi)灤相繼開(kāi)工新建三座選煤廠，經(jīng)過(guò)半年時(shí)間，9月中國(guó)的馬家溝、唐山、趙各莊三座60-1 型簡(jiǎn)易選煤廠和中國(guó)林西0.90 Mt/a 擴(kuò)建系統(tǒng)正式移交生產(chǎn)。中國(guó)開(kāi)灤選煤生產(chǎn)能力在1.80 Mt/a 基礎(chǔ)上又增加3.15 Mt/a。1968年7月從波蘭引進(jìn)成套設(shè)備的呂家坨選煤廠建成投產(chǎn)，它是一座入洗原煤2.40 Mt/a、塊煤重介、末煤跳汰、煤泥浮選分級(jí)入洗的大型水采礦井選煤廠。1969年唐家莊礦選煤廠開(kāi)工建設(shè)，設(shè)計(jì)入洗原煤0.60 Mt/a。到六十年代末開(kāi)灤選煤廠入洗能力達(dá)到6.15Mt/a。

3.2.3 震后恢復(fù)生產(chǎn)

1976年7月28日，中國(guó)的唐山、豐南地區(qū)發(fā)生7.8 級(jí)強(qiáng)烈地震。開(kāi)灤各選煤廠都遭到破壞，開(kāi)灤職工全力以赴抗震救災(zāi)，對(duì)礦井和選煤廠進(jìn)行恢復(fù)和重建工作。當(dāng)年11月呂家坨選煤廠恢復(fù)生產(chǎn)，1977年2月、3月、5月馬家溝、趙各莊、林西、唐家莊四座選煤廠相繼恢復(fù)，趙各莊選煤廠1977年并進(jìn)行震后重建，入洗能力擴(kuò)大到1.80Mt/a。1978年1月唐山選煤廠最后恢復(fù)，由沈陽(yáng)煤礦設(shè)計(jì)院進(jìn)行恢復(fù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)，處理量擴(kuò)大為2.70 Mt/a，采用跳汰、浮選聯(lián)合流程。至此開(kāi)灤選煤生產(chǎn)趨于正常。

4 中國(guó)改革開(kāi)放時(shí)期開(kāi)灤選煤建設(shè)

4.1 加快新廠建設(shè)，擴(kuò)大產(chǎn)能

（1）1980年6月1日中國(guó)范各莊選煤廠破土動(dòng)工，該廠設(shè)計(jì)能力4.00 Mt/a，主要設(shè)備引進(jìn)美國(guó)西德維達(dá)克公司，1984年5月12日正式通過(guò)驗(yàn)收投產(chǎn)。中國(guó)選煤廠采用分級(jí)入洗的重介、跳汰、浮選聯(lián)合工藝，設(shè)備先進(jìn)、工藝完善、自動(dòng)化程度高，全廠采用電子計(jì)算機(jī)控制，洗選效率90%以上，是中國(guó)開(kāi)灤乃至中國(guó)選煤開(kāi)始走向現(xiàn)代化的象征。

（2）1985年中國(guó)錢家營(yíng)選煤廠開(kāi)始建設(shè)，1989年11月正式驗(yàn)收移交生產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力4.00 Mt/a。全套設(shè)備由波蘭引進(jìn)，安裝設(shè)備743 臺(tái)件。該廠采用分級(jí)入洗的全重介分選和浮選工藝，是20世紀(jì)80年代末期中國(guó)自動(dòng)化覆蓋面較廣最大的全重介煉焦煤選煤廠。

（3）2010年5月新建林西選煤廠北廠，采用全級(jí)無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器和噴射浮選機(jī)工藝，設(shè)計(jì)能力1.80 Mt/a，2011年2月份完成新老系統(tǒng)對(duì)接，投入試生產(chǎn)。2011年為充分利用老廠閑置資源，盤(pán)活固定資產(chǎn)，對(duì)已有70 多年歷史的中國(guó)林西老選煤廠進(jìn)行拆除，原址建設(shè)入洗能力0.90 Mt/a 選煤廠，采用全級(jí)無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器和噴射浮選機(jī)工藝，2013年10月份進(jìn)行調(diào)試，并投入生產(chǎn)。

（4）2005年8月中國(guó)東歡坨選煤廠竣工驗(yàn)收，投入生產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力1.50Mt/a，采用兩產(chǎn)品重介旋流器主再選工藝，洗選50-8mm 以上動(dòng)力煤。

（5）2007年中國(guó)林南倉(cāng)風(fēng)選廠建成投產(chǎn)，用于洗選動(dòng)力煤，采用全級(jí)入洗復(fù)合干選工藝，設(shè)計(jì)能力為0.60Mt/a。2014年10月完成擴(kuò)建，采用FGX-24A 型復(fù)合式干選機(jī)替代原FGX-12 型復(fù)合式干選機(jī)，設(shè)計(jì)能力為1.20 Mt /a。

4.2 實(shí)施技改 提高選煤效率

（1）中國(guó)趙各莊選煤廠2002年主選系統(tǒng)改造，跳汰、浮選工藝改為跳汰粗選、重介精選、浮選工藝，設(shè)計(jì)能力仍為1.8Mt/a。2011年跳汰粗選、重介精選工藝改造為全級(jí)無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝，設(shè)計(jì)能力不變。

（2）中國(guó)林西選煤廠2002年將跳汰—浮選聯(lián)合工藝改為跳汰粗選、重介精選、浮選工藝，入洗能力仍為1.8Mt/a。

（3）中國(guó)范各莊選煤廠2004年將塊煤重介、末煤跳汰、煤泥浮選聯(lián)合工藝改造為塊煤重介、末煤三產(chǎn)品無(wú)壓重介旋流器、煤泥浮選聯(lián)合工藝，設(shè)計(jì)能力仍為4.00Mt/a。2003年進(jìn)行了選煤廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)PLC 控制升級(jí)。2009年原煤受煤系統(tǒng)技術(shù)改造，增設(shè)外來(lái)煤入洗系統(tǒng)。2010年-2013年對(duì)煤泥水系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，包括浮選機(jī)升級(jí)改造、浮選入料截粗改造和尾煤壓濾系統(tǒng)改造。2015年浮選精煤脫水系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用臥式沉降離心脫水機(jī)+精煤快開(kāi)壓濾機(jī)替代圓盤(pán)真空過(guò)濾機(jī)。

（4）中國(guó)呂家坨選煤廠2000年采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選系統(tǒng)，取代了原有的跳汰分選工藝。2003年9月完成了塊煤重介分選系統(tǒng)的技術(shù)改造，選用兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)大型（JL型）立輪重介分選機(jī)代替三臺(tái)波蘭設(shè)計(jì)（DISA 型）立輪，采用先排矸后精選的工藝流程。2010年2月浮選尾煤壓濾系統(tǒng)投入使用，替代了延續(xù)四十年沉淀池自然沉淀的方法，實(shí)現(xiàn)了洗煤用水閉路循環(huán)。2013年8月浮選精煤壓濾系統(tǒng)投入使用，5 臺(tái)精煤壓濾機(jī)替代4 臺(tái)圓盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)。2015年12月增加三錐角水介質(zhì)旋流器系統(tǒng)，對(duì)2mm 以下原煤進(jìn)行預(yù)選。

（5）中國(guó)唐山選煤廠2006年新建重介廠房，采用全級(jí)無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝，替代原跳汰工藝。2016年完成煤泥水系統(tǒng)改造，將原跳汰廠房進(jìn)行了拆除，新建浮選車間，實(shí)現(xiàn)主再浮選工藝和臥式沉降離心脫水機(jī)+精煤快開(kāi)壓濾機(jī)脫水工藝。

（6）中國(guó)錢家營(yíng)選煤廠2000年將波蘭浮選機(jī)IZ-12 改造為 XJX-T12 型浮選機(jī)。原設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝為：13 ～150mm塊煤采用重介立輪主再選，13 ～0.5mm 末煤采用重介旋流器主再選，0.5～0mm煤泥浮選。2004年完成重介系統(tǒng)升級(jí)改造，采用美國(guó)克萊博斯兩產(chǎn)品重介旋流器主再選工藝替代原有工藝。2011年完成煤泥水系統(tǒng)改造，新建浮選車間替代原煤泥水處理系統(tǒng)，采用XJM-S28 大型浮選機(jī)替代原有XJX-T12型浮選機(jī)，浮選精煤脫水采用“臥式沉降離心脫水機(jī)+精煤快開(kāi)壓濾機(jī)”工藝，大大提升了選煤效率。

5 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)開(kāi)灤選煤經(jīng)歷100 余年滄桑巨變，從無(wú)到有，不斷完善，是中國(guó)選煤行業(yè)發(fā)展歷程的縮影，中國(guó)開(kāi)灤選煤發(fā)展始終堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，引進(jìn)吸收中全球先進(jìn)洗選加工技術(shù)工藝和設(shè)備，大幅提升了選煤廠工藝裝備水平，實(shí)現(xiàn)了全廠設(shè)備PLC 集中控制，選煤廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到顯著提高，實(shí)現(xiàn)原煤全部入洗，煉焦精煤產(chǎn)量由3.00 Mt/a提高到7.00 Mt/a以上，洗選效率由69.30%提高到91%以上，員工人數(shù)由3300 人縮減到1300 人左右，每年增加經(jīng)濟(jì)效益10 億元以上。

展望中國(guó)開(kāi)灤選煤未來(lái)發(fā)展，將緊緊圍繞“中國(guó)制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+”的強(qiáng)國(guó)政策，以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化分選工藝為基礎(chǔ)，以設(shè)備高效、可靠、智能化為支撐，將重點(diǎn)實(shí)施密度閉環(huán)控制、浮選加藥自動(dòng)控制、智能供配電、細(xì)粒煤分選、精煤脫水升級(jí)、大數(shù)據(jù)管理體系等技術(shù)，提升選煤產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平。