引言

超低灰精煤可以直接做為高檔民用燃料(壁爐和燒烤)、橡膠和塑料工業的添加劑及固體潤滑劑等。同時，該項生產技術也是生產精細水煤漿、煤化油、煤基活性炭、人造石墨、高純度炭化硅、煤電池等工業項目的基礎技術。內蒙古、山西(大同)、東北、山東等省已開始著手該項技術的開發及應用，且已有幾座一定規模的超低灰精煤制備工程項目投入生產。國外對超低灰精煤制備技術非常重視，目前仍在技術保密階段，因而只有少數幾個國家擁有生產高檔活性炭(醫療和飲用水處理)的技術，超低灰精煤制備技術是其中的一項關鍵技術。而我國目前大多數生產廠家僅能生產附加值低的低擋產品，且生產規模小，市場競爭激烈。隨著人民生活水平的不斷提高，可以預計今后無論國內外，煤基活性炭的需求量會非常大，且該產品附加值高，符合國家關于支持環保和煤炭深加工的產業政策，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一，本文不進行過多探究，暫按以下定義：經過洗選加工后灰分小于2%，且硫、磷、砷等有害物質均為特低級別的產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境造成的，在世界范圍內都是罕見的。同時，其低灰精煤回收率高，當精煤灰分為2%時，精煤回收率為65%；當精煤灰分為0.5%時，精煤回收率也可接近40%。雖生產工藝復雜、能耗高，但每噸產品可增值2000元以上。該生產工藝包括以下關鍵技術：

1.細粒級磨礦的工作原理、安全、節能及設備的性價比；

2.超低灰精煤分選方法及工藝參數的確定；

3.細粒級精煤脫水工藝流程的設計；

4.于燥系統的熱工和流體力學計算及安全性。其中，微泡浮選和液中造粒技術是世界公認的21世紀選煤行業重點發展分選技術。通過廣泛收集有關資料，充分利用國內設備生產廠家、科研院所、高校的技術力量，對關鍵技術均進行了深入的研究和半工業性試驗。

工藝設計探討

細粒級磨礦原料煤粒度<50mm,處理能力為10～15∥h，灰分A_d<4.5%，在工藝設計中應綜合考慮破碎、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重要。干法磨礦的工藝參數必須通過半工業性試驗確定。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、變質程度等因素有關。

1)國內磨煤設備選型多為：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磨。工藝均較為成熟可靠，設備結構簡單，操作方便，設備維修量小，產品粒級分布均勻；但設備一次性投資大，占地面積大，噪音大，能耗高；現場反映，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品的工藝，工藝及設備均較為成熟可靠，系統簡潔，設備維修量小，管理簡便；但設備一次性投資和能耗更高。

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

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%。對于如此細粒的物料和產品煤灰分，有關浮選工藝的設計資料較少。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濟效益。

2)浮選柱為中國礦業大學最新研制的浮選設備，較適用于細粒煤的浮選，分選精度高、產品回收率高；且經過多次的半工業性試驗，浮選柱內礦漿濃度要求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)工業生產的實踐也證明采用微泡浮選柱生產超低灰精煤是一種成功的工藝，該設備分選精度高、對煤質變化的適應性強、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、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%，以利于減少后續干燥作業的脫水量，降低總的精煤脫水費用。對于如此細粒的物料，在以72前的設計中未遇見過，因而必須經過半工業性試驗來分析和確認。

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、反吹風等手段降低濾餅水分，水分一般為21%～24%。該設備價格較低，生產費用低。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，大大減小了設備的瞬時量，自動化程度高。但需配備空壓機，設備體積大，占地面積大、設備價格較高，對于生產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，配套環節較多；但產品水分可調，對于處理超低灰精煤各項經濟指標和技術指標均較好。在太西煤集團超低灰精煤制備系統的生產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%；要求干燥產品水分：10%。煤泥干燥脫水的方法可分為：滾筒干燥(內熱、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。工藝設計和設備選型中應著重注意：局部物料過熱、設備密封、廢氣結露、反污染、安全生產等因素，特別是安全生產在設計中應給予足夠的重視。由于該設備投資較大，生產費用高；但生產技術較為成熟，處理能力大。故對于規模較大的項目，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，但環保和安全性相對較差，且需增加調漿環節。但目前國內尚無合適的濕法磨煤設備，需進一步研究和開發。

2)深入了解液中造粒技術，簡化超低灰精煤制備工藝系統。根據目前對該工藝的認識，超低灰精煤及活性炭制備工藝與采用液中造粒技術后的制備各工藝環節的生產成本和投資。該項技術一旦應用成功，可大大減少生產環節和加工費用，將是超低灰精煤制備技術的一次飛躍。

3)對超低灰精煤制備過程中的二次污染應給予足夠的重視，如浮選過程中應對循環水進行二次凈化，干燥滾筒的干燥介質的凈化處理，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%。故利用太西煤生產超純煤在技術和經濟上均是可行的。超純煤的各項工藝性能均大大優于超低灰精煤，其生產技術和應用領域還需要進一步研究和摸索。

結論

超低灰精煤的工業化生產填補了國內生產高品質商品煤的空白，使太西煤這一寶貴的稀缺煤種得以更加合理、有效的利用。為我國發展精細水煤漿、煤化油、煤基活性炭、人造石墨、高純度炭化硅、煤電池、炭素工業提供了優質的原料，促進了煤炭深加工和產品更新換代，開拓了煤炭行業的發展空間，為掌握煤炭深加工的高端技術進行了有意義的探索。