引言

超低灰精煤可以直接做為高檔民用燃料(壁爐和燒烤)、橡膠和塑料工業(yè)的添加劑及固體潤滑劑等。同時，該項生產(chǎn)技術(shù)也是生產(chǎn)精細(xì)水煤漿、煤化油、煤基活性炭、人造石墨、高純度炭化硅、煤電池等工業(yè)項目的基礎(chǔ)技術(shù)。內(nèi)蒙古、山西(大同)、東北、山東等省已開始著手該項技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用，且已有幾座一定規(guī)模的超低灰精煤制備工程項目投入生產(chǎn)。國外對超低灰精煤制備技術(shù)非常重視，目前仍在技術(shù)保密階段，因而只有少數(shù)幾個國家擁有生產(chǎn)高檔活性炭(醫(yī)療和飲用水處理)的技術(shù)，超低灰精煤制備技術(shù)是其中的一項關(guān)鍵技術(shù)。而我國目前大多數(shù)生產(chǎn)廠家僅能生產(chǎn)附加值低的低擋產(chǎn)品，且生產(chǎn)規(guī)模小，市場競爭激烈。隨著人民生活水平的不斷提高，可以預(yù)計今后無論國內(nèi)外，煤基活性炭的需求量會非常大，且該產(chǎn)品附加值高，符合國家關(guān)于支持環(huán)保和煤炭深加工的產(chǎn)業(yè)政策，為較理想的煤炭深加工項目。

超低灰精煤加工工藝

由于對超低灰精煤的定義不統(tǒng)一，本文不進行過多探究，暫按以下定義：經(jīng)過洗選加工后灰分小于2%，且硫、磷、砷等有害物質(zhì)均為特低級別的產(chǎn)品煤稱為超低灰精煤。如洗選加工后灰分小于0.5%，則稱為超純煤。內(nèi)蒙古太西煤集團下屬的拖利溝礦和古拉本礦2、3號煤層的原煤灰分一般為5%，煤的基元灰分低，這是由于該煤層成煤環(huán)境造成的，在世界范圍內(nèi)都是罕見的。同時，其低灰精煤回收率高，當(dāng)精煤灰分為2%時，精煤回收率為65%；當(dāng)精煤灰分為0.5%時，精煤回收率也可接近40%。雖生產(chǎn)工藝復(fù)雜、能耗高，但每噸產(chǎn)品可增值2000元以上。該生產(chǎn)工藝包括以下關(guān)鍵技術(shù)：

1.細(xì)粒級磨礦的工作原理、安全、節(jié)能及設(shè)備的性價比；

2.超低灰精煤分選方法及工藝參數(shù)的確定；

3.細(xì)粒級精煤脫水工藝流程的設(shè)計；

4.于燥系統(tǒng)的熱工和流體力學(xué)計算及安全性。其中，微泡浮選和液中造粒技術(shù)是世界公認(rèn)的21世紀(jì)選煤行業(yè)重點發(fā)展分選技術(shù)。通過廣泛收集有關(guān)資料，充分利用國內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)廠家、科研院所、高校的技術(shù)力量，對關(guān)鍵技術(shù)均進行了深入的研究和半工業(yè)性試驗。

工藝設(shè)計探討

細(xì)粒級磨礦原料煤粒度<50mm,處理能力為10～15∥h，灰分A_d<4.5%，在工藝設(shè)計中應(yīng)綜合考慮破碎、磨礦、超純煤單體解離和活性炭制備要求等因素，磨煤產(chǎn)品的粒度選定為：一20O目占95%。由于一200目物料為爆炸主體，物料含水量為2%以下，安全性對于干法磨礦至關(guān)重要。干法磨礦的工藝參數(shù)必須通過半工業(yè)性試驗確定。煤的可磨性一般決定于煤的韌性、彈性、破碎特性和強度。煤的可磨性與煤種、變質(zhì)程度等因素有關(guān)。

1)國內(nèi)磨煤設(shè)備選型多為：一段球磨機進行粗磨；二段振動球磨機或振動棒磨機進行細(xì)磨。工藝均較為成熟可靠，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，設(shè)備維修量小，產(chǎn)品粒級分布均勻；但設(shè)備一次性投資大，占地面積大，噪音大，能耗高；現(xiàn)場反映，大型號的振動球磨機或振動棒磨機配件故障率較高。

2)國外選型多為：長筒球磨機(或管磨機)，采用一段磨礦出最終產(chǎn)品的工藝，工藝及設(shè)備均較為成熟可靠，系統(tǒng)簡潔，設(shè)備維修量小，管理簡便；但設(shè)備一次性投資和能耗更高。

3)當(dāng)生產(chǎn)能力較小時多采用雷蒙磨干法處理，設(shè)備價格低，維修費用低；但磨礦產(chǎn)品的處理能力小，環(huán)保和安全性一般。4)磨煤設(shè)備如轉(zhuǎn)速過高，則機械磨損嚴(yán)重，揚塵加劇；轉(zhuǎn)速過低，則設(shè)備處理能力較低。柱磨機也為干法磨煤，其轉(zhuǎn)速選取200~n；動、定子不接觸，增加了設(shè)備的安全性；磨煤效率和安全性強于雷蒙磨，能耗為球磨機的1/3；但設(shè)備價格較雷蒙磨高。綜合考慮，柱磨機是比較合適的磨煤設(shè)備。

微泡浮選

1)原煤灰分Ad<5.0%，粒度為一200目占95%。要求浮選精煤灰分A<2.O%。對于如此細(xì)粒的物料和產(chǎn)品煤灰分，有關(guān)浮選工藝的設(shè)計資料較少。除了必須具備原料煤基元灰分低以外，工藝過程還必須保證分選精度高、回收率高才可能有經(jīng)濟效益。

2)浮選柱為中國礦業(yè)大學(xué)最新研制的浮選設(shè)備，較適用于細(xì)粒煤的浮選，分選精度高、產(chǎn)品回收率高；且經(jīng)過多次的半工業(yè)性試驗，浮選柱內(nèi)礦漿濃度要求50L；浮選精煤濃度達到150g/L。太西煤集團已利用微泡浮選柱進行了工業(yè)性試驗，精煤灰分達到1.4%～1.8%，取得了良好的試驗效果。

3)工業(yè)生產(chǎn)的實踐也證明采用微泡浮選柱生產(chǎn)超低灰精煤是一種成功的工藝，該設(shè)備分選精度高、對煤質(zhì)變化的適應(yīng)性強、操作簡單；在分選過程中氣泡與煤接觸的機會多，因而回收率較高。低礦漿濃度、微泡浮選的原理特別適宜對粒度細(xì)、可浮性好的超低灰精煤進行分選。

壓濾脫水

浮選精煤濃度為15GIg/L，粒度為一200目占95%；要求濾餅水分M<24%，以利于減少后續(xù)干燥作業(yè)的脫水量，降低總的精煤脫水費用。對于如此細(xì)粒的物料，在以72前的設(shè)計中未遇見過，因而必須經(jīng)過半工業(yè)性試驗來分析和確認(rèn)。

1)精煤壓濾機。可通過提高入料壓力、延長壓濾時間、加隔膜壓榨、反吹風(fēng)等手段降低濾餅水分，水分一般為21%～24%。該設(shè)備價格較低，生產(chǎn)費用低。缺點是：間斷工作，處理能力較小。2)加壓過濾機。半工業(yè)性試驗表明處理能力可達到l∥hm，水分為17%～19%，工作間斷時間短，大大減小了設(shè)備的瞬時量，自動化程度高。但需配備空壓機，設(shè)備體積大，占地面積大、設(shè)備價格較高，對于生產(chǎn)能力較大的項目更為適合。

3)干燥壓濾機。具有壓濾機和干燥機的功能，處理能力小，配套環(huán)節(jié)較多；但產(chǎn)品水分可調(diào)，對于處理超低灰精煤各項經(jīng)濟指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)均較好。在太西煤集團超低灰精煤制備系統(tǒng)的生產(chǎn)實踐中也得到了驗證。綜上所述，對于處理能力較小的項目，采用干燥壓濾機是一種較為經(jīng)濟、可靠的選擇。

干燥脫水

壓濾機濾餅水分M<24%，粒度為一200目占95%；要求干燥產(chǎn)品水分：10%。煤泥干燥脫水的方法可分為：滾筒干燥(內(nèi)熱、外熱、換熱器、惰性氣體保護)。散落式(跌落、振動、沸騰)、噴霧干燥、流化床干燥等工藝。工藝設(shè)計和設(shè)備選型中應(yīng)著重注意：局部物料過熱、設(shè)備密封、廢氣結(jié)露、反污染、安全生產(chǎn)等因素，特別是安全生產(chǎn)在設(shè)計中應(yīng)給予足夠的重視。由于該設(shè)備投資較大，生產(chǎn)費用高；但生產(chǎn)技術(shù)較為成熟，處理能力大。故對于規(guī)模較大的項目，采用滾筒干燥是目前較為適宜的。

其他

1)干法磨煤雖能耗較低，但環(huán)保和安全性相對較差，且需增加調(diào)漿環(huán)節(jié)。但目前國內(nèi)尚無合適的濕法磨煤設(shè)備，需進一步研究和開發(fā)。

2)深入了解液中造粒技術(shù)，簡化超低灰精煤制備工藝系統(tǒng)。根據(jù)目前對該工藝的認(rèn)識，超低灰精煤及活性炭制備工藝與采用液中造粒技術(shù)后的制備各工藝環(huán)節(jié)的生產(chǎn)成本和投資。該項技術(shù)一旦應(yīng)用成功，可大大減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)和加工費用，將是超低灰精煤制備技術(shù)的一次飛躍。

3)對超低灰精煤制備過程中的二次污染應(yīng)給予足夠的重視，如浮選過程中應(yīng)對循環(huán)水進行二次凈化，干燥滾筒的干燥介質(zhì)的凈化處理，干燥后的運輸和包裝等。

4)通過對太西煤進行浮選試驗，當(dāng)精煤灰分為0.5%時，其實驗室精煤回收率接近40%。故利用太西煤生產(chǎn)超純煤在技術(shù)和經(jīng)濟上均是可行的。超純煤的各項工藝性能均大大優(yōu)于超低灰精煤，其生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域還需要進一步研究和摸索。

結(jié)論

超低灰精煤的工業(yè)化生產(chǎn)填補了國內(nèi)生產(chǎn)高品質(zhì)商品煤的空白，使太西煤這一寶貴的稀缺煤種得以更加合理、有效的利用。為我國發(fā)展精細(xì)水煤漿、煤化油、煤基活性炭、人造石墨、高純度炭化硅、煤電池、炭素工業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)的原料，促進了煤炭深加工和產(chǎn)品更新?lián)Q代，開拓了煤炭行業(yè)的發(fā)展空間，為掌握煤炭深加工的高端技術(shù)進行了有意義的探索。