編者按：本文由夏云凱發(fā)表在《煤質(zhì)技術(shù)》期刊上。論文原題為“煤炭干選工藝效果常用評(píng)定指標(biāo)”。本平臺(tái)選用時(shí)內(nèi)容有刪減，配圖根據(jù)內(nèi)容斟酌選取。在此，對(duì)文章作者表示感謝。

1、可選性曲線

雖干選過(guò)程分選的機(jī)理較復(fù)雜，但煤和矸石主要依靠密度差別進(jìn)行分選，因此干選是重選工藝之一。可選性曲線和分配曲線是評(píng)定預(yù)測(cè)和優(yōu)化重選效果基本的曲線，適用于干選效果評(píng)定?？蛇x性曲線的用途主要可用于評(píng)定煤炭可選性、計(jì)算分選數(shù)量效率以及預(yù)測(cè)重選分選效果，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下：

評(píng)定煤炭可選性。對(duì)已知要求的精煤灰分，由可選性曲線可查出理論分選密度、精煤理論產(chǎn)率和分選密度臨近±0.1密度物含量，但在評(píng)定可選性時(shí)需注意以下3個(gè)問(wèn)題：①一般情況下在分選密度1.3g/cm3～1.9 g/cm3范圍內(nèi)，隨著分選密度提高，排矸分選密度一般在1.8 g/cm3以上，在高密度下原煤可選性變易；②可選性隨著精煤產(chǎn)品質(zhì)量要求變化而變化；③對(duì)同一種原煤，不同粒級(jí)煤炭的可選性不同。

分選數(shù)量效率計(jì)算。分選數(shù)量效率為實(shí)際精煤產(chǎn)率占理論精煤產(chǎn)率的百分比。實(shí)際精煤產(chǎn)率可從實(shí)際產(chǎn)品計(jì)量設(shè)備獲得；理論精煤產(chǎn)率為與實(shí)際精煤灰分相同時(shí)的理論產(chǎn)率，其可從可選性曲線上獲得。數(shù)量效率越高，分選效果越好，該方法計(jì)算簡(jiǎn)單，但具有較大的局限性，因數(shù)量效率和原煤可選性有密切關(guān)系，所以不能客觀評(píng)定重選設(shè)備或全廠的分選效果。

預(yù)測(cè)重選分選效果。實(shí)現(xiàn)重選過(guò)程的預(yù)測(cè)是實(shí)現(xiàn)洗煤廠自動(dòng)化的關(guān)鍵一環(huán)，但要進(jìn)行重選過(guò)程的預(yù)測(cè)須了解原煤的可選性?？蛇x性曲線需由浮沉試驗(yàn)獲得，周期長(zhǎng)、工作量大，實(shí)際生產(chǎn)中原煤的可選性千變?nèi)f化，不可能實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。但原煤的可選性曲線全面描述了各粒級(jí)原煤中不同密度物在原煤中的分布規(guī)律，可以據(jù)此分析和計(jì)算干選的可能結(jié)果，以得出各種產(chǎn)品和數(shù)質(zhì)量指標(biāo)，可用于干選廠設(shè)計(jì)時(shí)分選工藝的比較和工藝流程計(jì)算。

2、分配曲線

重產(chǎn)物分配率的定義：原煤中某一密度級(jí)的物料為100％時(shí)進(jìn)入重產(chǎn)物的百分比，即為重產(chǎn)物中本密度級(jí)占全樣產(chǎn)率與計(jì)算原煤中本密度級(jí)產(chǎn)率的百分比。輕產(chǎn)物中分配率（％）為100減去重產(chǎn)物中的分配率（％）。以貴州織金肥田無(wú)煙煤80mm～50mm干選為例，實(shí)際干選效果見(jiàn)表１，理想分配曲線與實(shí)際分配曲線對(duì)比如圖１所示。

分配曲線是通過(guò)各個(gè)密度級(jí)的分配率所繪制的1條光滑的曲線。隨著密度的增加，重產(chǎn)物中的分配率增加，理想的分配曲線應(yīng)為1條折線，由于錯(cuò)配物的影響使曲線呈S型。使用數(shù)學(xué)模型模擬分配曲線為重選效果的評(píng)定和重選分選預(yù)測(cè)帶來(lái)了很大的益處，減少了人為的隨意性，通過(guò)計(jì)算機(jī)按分選密度和可能偏差Ep值可以預(yù)測(cè)和優(yōu)化分選效果。

可能偏差Ep和不完善度I可以代表分配曲線的斜率，能形象地表明分選效率的高低。Ep值越大，則分配曲線坡度越大，也說(shuō)明各密度物料的錯(cuò)配比例越大，分選效果越差。

不完善度I僅用于水介質(zhì)分選，干法選煤使用Ep來(lái)評(píng)定分選效果。分選密度δ50表示此密度的物料進(jìn)入輕產(chǎn)物和重產(chǎn)物的概率均為50％，此為分選切割點(diǎn)，只反映分選時(shí)的名義分選密度，而不是評(píng)定分選效果的指標(biāo)。可能偏差只考慮了分配率從75％到25％之間的偏差，而未顧及曲線兩段的形狀，主要因?yàn)榭紤]到分配曲線在分選密度兩端不對(duì)稱現(xiàn)象的存在。分配曲線兩端（＜1.3 g/cm3、＞1.8 g/cm3）的平均密度的確定對(duì)分配曲線的形狀有一定影響。高密度端的平均密度的選取對(duì)分配曲線形狀的影響尤為顯著。干選時(shí)分選密度較高，＞1.8 g/cm3或＞2.0 g/cm3密度級(jí)的物料中主要為矸石，矸石的密度通常在2.6 g/cm3左右，再加上黃鐵礦的密度在4.9 g/cm3～5.2 g/cm3，所以干選時(shí)高密度端的平均密度取2.2 g/cm3～2.4 g/cm3為宜。

3、干選工藝效果評(píng)定指標(biāo)

3.1 分選密度

普通復(fù)合式干選機(jī)分選密度的確定取決于原煤可選性和精煤灰分或熱值要求，同時(shí)受粒度影響較大。如在對(duì)FGX-1試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)，在入料粒級(jí)為63.5mm～4.76mm及分選密度為1.98 g/cm3時(shí)，各子粒級(jí)分選密度和分選可能偏差Ep之間有差異。分選密度和Ep值隨著粒度減小而增加，說(shuō)明細(xì)顆粒分選密度較高且分選效果不如粗顆粒。

必須注意普通干選機(jī)的使用范圍，干法選煤適合高密度排矸，其分選密度主要集中在1.8 g/cm3～2.3 g/cm3密度范圍內(nèi)。如要求分選煤密度＜1.8 g/cm3或＞2.3 g/cm3，則不適合采用風(fēng)選工藝；如要求＜1.8 g/cm3低密度分選則可考慮濕法分選，對(duì)＞2.3 g/cm3的高密度分選可考慮空氣重介分選工藝。

3.2 可能偏差

可能偏差是以分配曲線為基礎(chǔ)的指標(biāo)，其反映分配曲線的坡度，與原煤的密度組成或可選性無(wú)關(guān)，但與原煤的粒度組成有關(guān)，同時(shí)受設(shè)備性能、操作水平的影響。當(dāng)操作水平穩(wěn)定時(shí)，Ep值則表示設(shè)備的分選性能；對(duì)干選而言，Ep值一般在0.15 g/cm3～0.23 g/cm3波動(dòng)。

3.2.1 影響干選Ep值的因素

（1）隨著粒度減小，分選效果變差。相同密度的物料隨著粒度減小，單位重量的比表面積增加，介質(zhì)的阻力增加，且粒度減小后，沉降速度降低，分離速度變慢，從而使細(xì)粒度的分選效果變壞。各種煤炭分選設(shè)備分選精度皆呈現(xiàn)此種趨勢(shì)，只是設(shè)備不同，分選效果變化的幅度不同。

（2）隨著粒度減小，分選密度變化。在相同名義分選密度下，若將入料分為不同粒級(jí)，繪制各粒級(jí)的分配曲線，可以發(fā)現(xiàn)一般設(shè)備都會(huì)出現(xiàn)密度隨粒度減小而增加的趨勢(shì)。Ep值在＞13mm粗粒級(jí)范圍內(nèi)的變化很緩慢，對(duì)細(xì)粒度尤其是小于6mm的粒級(jí)，隨著粒度的減小，分選效果惡化，Ep值急劇增加。

（３）煤炭顆粒形狀。重選過(guò)程中，沉降末速與顆粒形狀密切相關(guān)，扁平狀的顆粒在運(yùn)動(dòng)中受的阻力大，如入料中扁平顆粒較多時(shí)，顆粒形狀不可避免對(duì)重選分選效果產(chǎn)生影響。

（４）分選密度。隨著實(shí)際分選密度增加，干選過(guò)程中氣流對(duì)分選床層擾動(dòng)較大，降低了細(xì)粒度中輕重顆粒間沉降速度的差別，造成細(xì)顆粒分選效果變差，可能偏差會(huì)相應(yīng)增加。FGX干選機(jī)分選性能預(yù)測(cè)見(jiàn)下表。

3.3 數(shù)量效率

數(shù)量效率與設(shè)備性能、操作水平以及原煤的可選性有密切的關(guān)系。當(dāng)設(shè)備、操作水平相同和原煤的粒度組成均相同時(shí)，不同可選性的數(shù)量效率有顯著的差異。不同分選密度下數(shù)量效率的變化如下圖所示。

由圖可知，分選中浮沉試驗(yàn)組成的原煤，當(dāng)分選密度由1.7 g/cm3增加到2.0 g/cm3時(shí)，原煤可選性變易，即使在Ep值增加的情況下，干選數(shù)量效率仍然由83％增加至97％。因此，對(duì)不同可選性的原煤，數(shù)量效率沒(méi)有可比性，不利于正確評(píng)定分選效果。數(shù)量效率受原煤可選性和理論產(chǎn)率的影響很大，評(píng)定不夠客觀，只適用于廠內(nèi)原煤可選性相同時(shí)不同班組的對(duì)比，不適合不同工廠之間的分選效果對(duì)比。

3.4 分配曲線誤差面積

理想的分配曲線應(yīng)為折線，而實(shí)際的分配曲線與其發(fā)生偏移，兩者之間所包圍的面積稱為分配曲線誤差面積。誤差面積越小，分選效果越好。誤差面積可以客觀地反映分配曲線兩端的形狀，應(yīng)該作為Ep值的1個(gè)輔助指標(biāo)。雖誤差面積比Ep更客觀，但實(shí)際計(jì)算該面積時(shí)較為復(fù)雜及困難，實(shí)用性差，因而至今未被多數(shù)人采用。

3.5 矸石帶煤率

以分配曲線為基礎(chǔ)的可能偏差和以入選原煤可選性曲線為基礎(chǔ)的數(shù)量效率均需要大量樣本采集、試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理，不能及時(shí)反映分選情況及指導(dǎo)生產(chǎn)。一般選煤廠采用快浮手段對(duì)矸石進(jìn)行精煤損失情況檢查。矸石帶煤率是一項(xiàng)污染指標(biāo)，污染指標(biāo)是將產(chǎn)品按密度分成若干個(gè)密度級(jí)，算出各密度級(jí)占本級(jí)的百分比。當(dāng)原煤的可選性和分選密度不變時(shí)，各產(chǎn)品的污染指標(biāo)變化不會(huì)太大。污染指標(biāo)可通過(guò)快浮試驗(yàn)獲得，計(jì)算簡(jiǎn)單，因不需要了解產(chǎn)品的產(chǎn)率，也勿需畫圖，因此絕大多數(shù)選煤廠在日常生產(chǎn)中仍采用污染指標(biāo)指導(dǎo)司機(jī)操作。

山西孝義萬(wàn)峰50mm～6mm實(shí)際干選矸石帶煤檢測(cè)情況見(jiàn)下表。由表可看出，塊煤矸石中＜1.8 g/cm3的產(chǎn)物比例為2.38％，已達(dá)重介洗選矸石帶煤率小于3％的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 排矸率

原煤中一般塊煤中含矸率較高，干選過(guò)程特別是塊煤智能分選或塊煤分選機(jī)分選時(shí)用戶中對(duì)大塊煤中矸石的排除量有一定要求。排矸率與設(shè)備性能、操作水平以及原煤的可選性有密切的關(guān)系。當(dāng)設(shè)備、操作水平相同和原煤的粒度組成均相同時(shí)，不同可選性的數(shù)量效率有顯著的差異。排矸率主要用于評(píng)價(jià)大塊煤如＋100mm智能分選機(jī)，或100mm～13mm塊煤分選機(jī)的排矸效果，一般＋25mm塊煤干選排矸率大于70％，矸石帶煤率小于3％。

3.7 分選粒度下限

分選粒度下限是指選煤機(jī)械有效分選的作用所能達(dá)到的小粒度。分選下限指標(biāo)是評(píng)定選煤機(jī)械性能的指標(biāo)而不是選煤機(jī)械對(duì)特定入料的分選效果。對(duì)干選粒度下限而言沒(méi)有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建議采用可能偏差0.25作為評(píng)定干選設(shè)備下限的指標(biāo)。混煤分選機(jī)入選時(shí)分選入料粒度為（100～0）mm，分選下限為3mm。末煤分選機(jī)入料粒度為（13～0）mm，分選下限為1mm。

3.8 脫硫率

脫硫?yàn)楦煞ㄟx煤的重要應(yīng)用之一，在排矸的同時(shí)排除硫鐵礦以達(dá)到降硫之目的。一次干選硫鐵礦硫的脫硫率一般為50％～65％，如采用主再選工藝，其總脫硫率可達(dá)80％左右。

4、結(jié)論

原煤篩分和浮沉數(shù)據(jù)是繪制可選性曲線的基本資料，從可選性曲線上可以判定原煤在某一分選密度下可選性的難易程度。同時(shí)可選性曲線也可以提供精煤理論產(chǎn)率，方便分選數(shù)量效率的計(jì)算。

通過(guò)分配曲線可反映干選的精確度，Ep值是反映分配曲線坡度的1個(gè)重要指標(biāo)。Ep值越小說(shuō)明分選精度越高，錯(cuò)配物越少。Ep受原煤粒度、分選密度和顆粒形狀等影響。Ep值反映分選機(jī)的分選性能，與原煤可選性關(guān)系不大。

數(shù)量效率、分配曲線誤差面積、排矸率、矸石帶煤率、脫硫率既與設(shè)備性能有關(guān)，也和操作水平以及原煤的可選性有密切的關(guān)系。當(dāng)設(shè)備相同，操作水平相同時(shí)，可以比較不同班組的分選效果。

在設(shè)備性能穩(wěn)定、煤質(zhì)穩(wěn)定和操作水平穩(wěn)定的前提下，排矸率，矸石帶煤率，和脫硫率可作為產(chǎn)品快速檢測(cè)和指導(dǎo)生產(chǎn)的指標(biāo)。