煤炭洗选：提升煤炭品质、优化资源利用的关键环节解析

在煤炭产业链中，煤炭洗选是衔接煤炭开采与后续利用的重要中间环节，它通过物理或化学方法去除原煤中的杂质，改善煤炭质量，不仅能提高煤炭的利用效率，还能减少污染物排放，对煤炭行业的可持续发展具有重要意义。对于大消费领域而言，经过洗选的优质煤炭能更好地满足电力、钢铁、化工等下游产业对能源品质的需求，间接保障相关消费领域的稳定运行与产品质量提升。

煤炭洗选并非单一的操作流程，而是由一系列相互关联的工艺步骤组成，不同的洗选工艺会根据原煤的特性、杂质类型以及目标产品要求进行组合调整。了解煤炭洗选的基本原理与核心构成，是掌握这一环节价值的基础。

一、煤炭洗选的基础认知：概念与核心目标

1.1 煤炭洗选的定义

煤炭洗选，又称选煤，是指利用煤炭与其他杂质（如矸石、硫分、水分等）在物理性质（如密度、粒度、磁性、表面润湿性等）或化学性质上的差异，采用相应的工艺设备将原煤中的杂质去除，并按不同质量要求对煤炭进行分类加工，生产出不同等级精煤产品的过程。其本质是对煤炭资源的精细化加工，实现煤炭的提质与分级。

1.2 煤炭洗选的核心目标

• 降低杂质含量：去除原煤中的矸石（岩石杂质）、硫分（以黄铁矿等形式存在）、灰分（燃烧后残留的无机杂质），其中硫分的降低能有效减少燃烧时二氧化硫的排放，灰分的降低则可提高煤炭的发热量，减少炉渣排放量。
• 提升煤炭品质：通过洗选调整煤炭的粒度组成，使煤炭产品更符合下游用户的使用需求，例如电力行业需要粒度均匀、发热量稳定的动力煤，钢铁行业则需要低灰、低硫的焦煤用于炼焦。
• 优化资源利用效率：将不同品质的原煤分选为不同等级的产品，实现 “优质优用、梯级利用”，避免低品质煤炭混入优质煤炭中造成资源浪费，同时提高煤炭的运输效率（减少杂质运输量，降低运输成本）。

二、煤炭洗选的核心工艺原理：基于物质差异的分选逻辑

煤炭洗选的工艺选择主要依据原煤中煤炭与杂质的差异特性，目前主流的洗选原理可分为密度分选、表面性质分选、粒度分选三类，不同原理对应不同的工艺方法，适用于不同类型的原煤处理。

2.1 密度分选原理：利用密度差异实现分离

煤炭的密度通常在 1.3-1.8g/cm³ 之间，而矸石的密度多在 2.5g/cm³ 以上，利用这一明显的密度差异，通过在特定介质（如水、重液、重悬浮液）中产生的浮力或离心力作用，使煤炭与矸石实现分层分离。这是目前应用最广泛的洗选原理，对应的工艺包括跳汰选煤、重介选煤、摇床选煤等。

• 跳汰选煤：通过周期性的水流上下脉动（“跳汰”），使原煤在跳汰机的筛板上分层，密度小的煤炭颗粒上浮至上层，密度大的矸石下沉至下层，再通过相应的装置将上下层物料分别排出，实现分离。该工艺操作简单、成本较低，适用于处理粒度较宽（6-50mm）的原煤。
• 重介选煤：以重悬浮液（由高密度固体颗粒与水混合制成，如磁铁矿粉悬浮液）作为分选介质，原煤在介质中根据密度差异实现分离，密度小于介质的煤炭颗粒上浮为精煤，密度大于介质的矸石下沉为尾煤。这种工艺分选精度高，能有效处理难选或极难选的原煤，可用于不同粒度（块煤、末煤）的洗选，但对介质的制备与回收系统要求较高。

2.2 表面性质分选原理：利用表面润湿性差异分离

煤炭表面具有疏水性（不易被水湿润），而矸石、黄铁矿等杂质表面具有亲水性（易被水湿润），利用这一表面性质差异，在浮选药剂的作用下，使煤炭颗粒附着在气泡表面并随气泡上浮，杂质则留在水中，从而实现分离，这种工艺称为浮选选煤。

浮选选煤主要适用于处理粒度小于 0.5mm 的末煤或细粒煤，因为细粒煤与杂质的密度差异较小，密度分选效果不佳，而表面性质差异仍能有效发挥作用。在浮选过程中，需要添加捕收剂（增强煤炭表面疏水性）、起泡剂（产生稳定的气泡）、调整剂（调节矿浆性质，改善分选效果）等药剂，以提高分选效率。

2.3 粒度分选原理：利用粒度差异进行分级

原煤中煤炭与杂质的粒度可能存在差异，同时下游用户对煤炭粒度有特定要求，因此粒度分选是煤炭洗选的基础环节，通常作为洗选流程的预处理或后续产品分级步骤。

粒度分选主要通过筛分设备（如振动筛、固定筛）实现，根据设定的粒度标准，将原煤分为不同粒度级别，例如块煤（大于 13mm）、末煤（13-0.5mm）、粉煤（小于 0.5mm）。筛分不仅能为后续的密度分选或浮选选煤提供合适粒度的原料，还能直接去除部分粒度较大的矸石（如大块矸石），减少后续洗选设备的处理负荷。

三、煤炭洗选的典型工艺流程：从原煤到精煤的完整步骤

一套完整的煤炭洗选流程通常包括原煤准备、分选加工、产品脱水、介质回收与循环、废水处理五个核心环节，各环节紧密衔接，共同确保洗选过程的高效、稳定与环保，以下以常见的重介 – 浮选联合流程为例，详细介绍各步骤的操作内容与作用。

3.1 第一步：原煤准备 —— 为分选奠定基础

原煤从矿井开采出来后，含有大量杂质且粒度不均匀，需要经过准备工序处理，使其满足后续分选工艺的要求，主要包括以下操作：

• 破碎：利用破碎机（如颚式破碎机、锤式破碎机）将原煤中粒度较大的煤块或矸石破碎至规定粒度，避免大颗粒物料堵塞后续设备，同时使原煤粒度更均匀，提高分选效率。破碎过程需根据后续分选工艺的粒度要求控制破碎后的物料粒度，例如重介选煤通常要求破碎至小于 50mm。
• 筛分：将破碎后的原煤送入筛分设备，按照预设的粒度级别进行筛分，分离出不同粒度的物料。例如，通过筛分可将原煤分为块煤（13-50mm）、末煤（0.5-13mm）、粉煤（小于 0.5mm），其中块煤和末煤可进入重介分选系统，粉煤则进入浮选系统，实现 “按粒度分选”，提升整体分选效果。
• 除杂：通过除铁器（去除原煤中的金属杂质，如铁钉、铁丝等，防止损坏后续设备）、手选（人工挑选出大块矸石或其他明显杂质，适用于杂质含量较少的情况）等方式，去除原煤中的有害杂质，保障后续洗选设备的正常运行。

3.2 第二步：分选加工 —— 核心环节，实现煤炭与杂质分离

根据原煤的粒度和性质，将准备后的原煤分别送入对应的分选设备进行加工，这是煤炭洗选的核心步骤，直接决定了精煤的品质与产率。

• 块煤与末煤的重介分选：将筛分后的块煤和末煤送入重介分选机（如重介立轮分选机、重介旋流器），在重悬浮液介质中，煤炭颗粒因密度小于介质而上浮，成为精煤粗产品；矸石和高灰分杂质因密度大于介质而下沉，成为尾煤（矸石）。分选过程中需实时监测重悬浮液的密度，通过添加磁铁矿粉或加水调整密度，确保分选精度。
• 粉煤的浮选分选：将筛分后的粉煤送入浮选机，向浮选机内加入适量的浮选药剂（捕收剂、起泡剂等），并通入压缩空气产生气泡。粉煤中的煤炭颗粒在捕收剂作用下附着在气泡表面，随气泡上浮至浮选机液面，形成泡沫产品（精煤粗产品）；杂质颗粒则因亲水性留在矿浆中，成为浮选尾煤。浮选过程中需控制药剂用量、矿浆浓度、充气量等参数，以提高粉煤的回收率和精煤品质。

3.3 第三步：产品脱水 —— 降低精煤水分，满足储存与运输要求

经过分选得到的精煤粗产品含有大量水分（如重介分选后的精煤水分约 20%-30%，浮选精煤水分约 30%-40%），过高的水分会降低煤炭的发热量、增加运输成本，还可能导致煤炭在储存过程中结块，因此需要进行脱水处理，使精煤水分达到下游用户的要求（通常动力煤水分需降至 15% 以下，焦煤水分需降至 10% 以下）。

• 粗脱水：采用脱水筛（如直线振动脱水筛）对重介分选后的精煤进行初步脱水，通过筛面的振动将精煤中的大部分游离水筛除，使精煤水分降至 18%-25% 左右；对于浮选精煤，先采用过滤机（如盘式过滤机）进行粗脱水，利用滤布的过滤作用去除部分水分，使水分降至 25%-30%。
• 细脱水：对于对水分要求较高的精煤产品，还需进行细脱水处理。常用的设备包括离心机（如卧式刮刀卸料离心机，适用于块煤和末煤的细脱水，可将水分降至 10%-15%）、压滤机（如厢式压滤机，适用于浮选精煤的细脱水，通过高压压榨将水分降至 10% 以下）。部分情况下，还可采用干燥机（如滚筒干燥机）对精煤进行干燥处理，进一步降低水分，但干燥过程能耗较高，通常在对水分要求极高的场景下使用。

3.4 第四步：介质回收与循环 —— 降低成本，减少浪费

在重介选煤过程中，重悬浮液中的磁铁矿粉是重要的分选介质，成本较高，若直接排放会造成资源浪费和环境污染，因此需要对介质进行回收与循环利用；同时，浮选过程中未完全附着的药剂也可通过回收减少消耗。

• 重介介质回收：将重介分选后的精煤脱水中的筛下水、尾煤脱水中的筛下水收集到介质回收系统，先通过磁选机（利用磁铁矿粉的磁性）将水中的磁铁矿粉分离出来，回收的磁铁矿粉可重新配制成重悬浮液循环使用；磁选后的废水（称为循环水）则送入循环水池，用于原煤准备、分选等环节的补水，实现水资源的循环利用。
• 浮选药剂回收：对于浮选尾煤中的废水，可通过斜管沉淀池、气浮机等设备去除水中的细煤泥和残留药剂，处理后的废水部分可回用于浮选系统，减少新鲜水用量和药剂消耗。

3.5 第五步：废水处理 —— 实现环保排放，避免污染

煤炭洗选过程中会产生大量废水（如介质回收后的废水、浮选尾煤废水、设备冲洗水等），废水中含有煤泥、残留药剂、悬浮物等杂质，若直接排放会污染土壤和水体，因此必须经过处理达标后才能排放或循环利用。

• 预处理：将废水送入格栅（去除水中的大块杂质）、调节池（调节废水的水量和水质，使后续处理稳定），然后通过混凝反应池向废水中加入混凝剂（如聚合氯化铝）和助凝剂（如聚丙烯酰胺），使水中的悬浮物和细小煤泥颗粒凝聚成较大的絮体。
• 固液分离：将经过混凝反应的废水送入沉淀池（如斜管沉淀池）或压滤机，使絮体沉淀或过滤分离，形成煤泥饼（可作为低热值燃料使用或进行填埋处理），上清液则进入深度处理环节。
• 深度处理：采用过滤（如石英砂过滤、活性炭过滤）、消毒（如紫外线消毒、二氧化氯消毒）等工艺，进一步去除水中的残留有机物、悬浮物和微生物，使废水水质达到国家《煤炭工业污染物排放标准》（GB 20426-2006）的要求，处理后的废水可全部回用于洗选系统，实现 “零排放”，或达标后排入自然水体。

四、煤炭洗选的关键设备：保障流程高效运行的核心载体

煤炭洗选流程的高效运行离不开各类专业设备的支撑，不同环节对应不同的关键设备，这些设备的性能直接影响洗选效率、精煤品质和运行成本，以下介绍各核心环节的代表性设备及其功能特点。

4.1 原煤准备环节关键设备

• 破碎机：作为原煤破碎的核心设备，常见类型包括颚式破碎机（适用于粗碎，破碎力度大，能处理硬度较高的原煤和矸石，进料粒度大，出料粒度均匀）、锤式破碎机（适用于中细碎，通过高速旋转的锤头打击原煤实现破碎，破碎效率高，适用于硬度较低的原煤）。选择破碎机时需根据原煤的硬度、粒度和后续工艺要求确定，例如处理硬度较高的无烟煤时，优先选择颚式破碎机。
• 振动筛：用于原煤的筛分分级，主流类型为直线振动筛（通过电机带动偏心块产生直线振动，筛面倾斜角度可调整，筛分效率高，适用于块煤、末煤的筛分，处理量大）、圆振动筛（通过偏心轴产生圆周振动，筛面振幅大，适用于处理粒度较大、含杂较多的原煤，能有效防止筛孔堵塞）。振动筛的筛网材质通常为不锈钢或耐磨钢板，需根据原煤的磨损性选择，以延长使用寿命。

4.2 分选加工环节关键设备

• 重介分选机：重介选煤的核心设备，主要包括重介立轮分选机（适用于块煤分选，立轮在重悬浮液中旋转，带动物料运动，分选空间大，处理量大，分选精度高，易维护）、重介旋流器（适用于末煤和粉煤分选，利用离心力强化分选效果，结构简单，无运动部件，占地面积小，分选效率高，但对入料粒度要求较严格，需控制粒度均匀性）。
• 浮选机：浮选选煤的核心设备，常见类型为机械搅拌式浮选机（通过叶轮的旋转产生负压，吸入空气和矿浆，实现药剂与物料的充分混合，气泡均匀，适用于各种粒度的粉煤分选，操作方便，适应性强）、充气机械搅拌式浮选机（在机械搅拌的基础上增加外部充气装置，提高充气量和气泡分散度，分选效率更高，适用于难选粉煤的处理）。

4.3 产品脱水环节关键设备

• 脱水筛：用于精煤的粗脱水，常用的是直线振动脱水筛（筛面振动频率高，振幅小，能快速去除精煤表面的游离水，脱水效率高，处理量大，与重介分选机配套使用时，可实现精煤的连续脱水），筛面通常采用聚氨酯材质，耐磨且透水性好，能减少煤泥的附着。
• 压滤机：用于浮选精煤的细脱水，以厢式压滤机为主（由多个滤板组成滤室，通过高压泵将矿浆送入滤室，煤泥在滤布上形成滤饼，水分通过滤布排出，脱水效果好，可将精煤水分降至 10% 以下，滤饼含水率稳定，适用于对水分要求严格的精煤产品），其自动化程度高，可实现滤板的自动压紧、卸料，减少人工操作。

4.4 废水处理环节关键设备

• 斜管沉淀池：用于废水的预处理，通过在沉淀池内设置倾斜的蜂窝斜管，增加沉淀面积，缩短颗粒沉降距离，提高沉淀效率，能有效去除废水中的煤泥和悬浮物，处理后的上清液水质较好，可直接进入后续深度处理环节，设备占地面积小，运行成本低，维护方便。
• 活性炭过滤器：用于废水的深度处理，过滤器内填充活性炭，利用活性炭的吸附作用去除水中的残留有机物、异味和部分色素，进一步净化水质，确保废水达标排放或循环利用，活性炭可定期再生或更换，以保证过滤效果。

五、煤炭洗选的技术要点与操作规范：保障洗选效果与安全

要实现煤炭洗选的高效、稳定运行，需掌握关键技术要点，并严格遵守操作规范，避免因操作不当导致精煤品质下降、设备损坏或安全事故发生。

5.1 技术要点：把控关键参数，提升洗选质量

• 分选介质参数控制：在重介选煤中，重悬浮液的密度是核心参数，需根据原煤性质和精煤质量要求设定（通常块煤分选密度控制在 1.5-1.6g/cm³，末煤分选密度控制在 1.4-1.5g/cm³），并通过在线密度计实时监测，当密度偏离设定值时，及时添加磁铁矿粉（密度过低时）或加水（密度过高时）调整；在浮选选煤中，需控制矿浆浓度（通常为 10%-15%）、药剂用量（捕收剂用量根据煤泥性质调整，一般为 100-300g/t，起泡剂用量为 20-50g/t），矿浆浓度过高会导致药剂分散不均，过低则会降低分选效率。
• 设备运行参数调整：振动筛的振幅和频率需根据原煤粒度调整，例如处理粗粒度原煤时，选择较大振幅和较低频率，以防止筛孔堵塞；处理细粒度原煤时，选择较小振幅和较高频率，提高筛分效率；重介旋流器的入口压力需稳定（通常为 0.15-0.3MPa），压力波动过大会影响分选精度，需通过调节进料泵的转速或阀门控制；浮选机的叶轮转速和充气量需匹配，叶轮转速过高会导致煤泥过度粉碎，过低则混合效果差，充气量需根据煤泥量调整，确保气泡与煤泥充分接触。
• 产品质量监测与调整：定期对精煤产品的灰分、硫分、水分等指标进行检测（如每小时取样检测灰分，每天检测硫分和水分），若灰分超标，需检查重悬浮液密度是否过低、分选设备是否存在故障，及时调整工艺参数；若水分超标，需检查脱水设备的运行状态（如脱水筛的筛网是否堵塞、压滤机的压力是否足够），更换损坏部件或调整脱水时间。

5.2 操作规范：确保安全与稳定运行

• 设备操作规范：操作人员需经过专业培训，熟悉各类设备的工作原理和操作流程，开机前需检查设备的润滑油位、电机温度、连接部件是否紧固，确认无误后才能启动；开机时需按照 “先辅助设备后主设备” 的顺序启动（如先启动介质制备系统，再启动分选设备），关机时则按照 “先主设备后辅助设备” 的顺序关闭，避免设备过载或损坏；在设备运行过程中，需定期巡检，观察设备的运行声音、振动情况、温度变化，发现异常及时停机处理，严禁在设备运行时进行维修或清理作业。
• 安全操作规范：车间内需设置明显的安全警示标志，操作人员需佩戴安全帽、防尘口罩、防护手套等劳动防护用品；电气设备需符合防爆要求（煤炭洗选车间属于易燃易爆场所），定期检查电气线路是否老化、接地是否良好，避免电气火灾或触电事故；重介选煤系统中的磁铁矿粉易产生粉尘，需安装除尘设备（如布袋除尘器），减少粉尘污染，保护操作人员健康；废水处理环节中，操作人员需避免直接接触化学药剂，若药剂溅到皮肤或眼睛，需立即用大量清水冲洗，并及时就医。
• 环保操作规范：严格按照废水处理流程操作，确保废水达标排放或循环利用，禁止将未经处理的废水直接排放；煤泥饼需集中存放，可作为低热值燃料用于锅炉燃烧或送至煤泥干燥厂处理，避免随意堆放造成土壤污染；洗选过程中产生的矸石需送至矸石堆场，进行覆土绿化或用于充填采矿塌陷区，实现资源化利用，减少固废堆积。