第二章 煤炭開采與洗選業

一、生產原理及主要工藝

煤炭開采與洗選業主要分為煤炭開采與煤炭洗選兩個部分，煤炭開采又根據煤炭距地表的距離分為兩種開采方式，當煤層距離地表較淺時，一般選擇利用大型鏟土機直接剝離地表土層和巖層挖掘煤炭，將煤層裸露出來開采，此為露天煤礦。當煤層距離地表較深時，一般選擇向地下開掘隧道，用機械或人工采掘煤炭，此為井工煤礦（地下礦井）。采掘出來的煤炭通過運輸皮帶提升至地面經過排矸石工序后送至煤筒倉或煤堆場，井下產生的矸石部分回填礦井，多余部分通過矸石車運送至地面矸石山分層覆蓋黃土以及綠化處理。

煤炭洗選是依據用煤質量需求對煤炭進行洗選而產出高質量煤的過程，主要分為物理選煤、化學選煤、物理化學選煤等。其中物理選煤主要是根據煤炭及其含有雜質的物理特性進行選煤，在物理選煤中常常參照粒度、密度、硬度、磁性、電性等物理特性，將煤炭與雜質區分開來。常用方法為重力選煤、跳汰選煤、重介質選煤、電磁選煤、利用煤和雜質的電磁性能差異選煤等。

化學選煤通常都是結合煤炭、雜質的化學特性，制定各種不同的化學反應方案，以此來達到洗煤加工的效果。化學洗煤的根本原理是借助化學反應使煤中有用成分富集，將煤炭中的雜質、有害成分全面清理的一套工藝。此外，化學洗煤處理也是“脫硫”的重要過程。按照選擇的化學藥劑種類和反應原理，包括：堿處理、氧化法和溶劑萃取等方法。

物理化學選煤是將煤炭及雜質的物理特性、化學特性等融合起來，形成一個綜合性的煤炭洗選方案。常用的方法是“浮游選煤”，主要是按照礦物表面物理化學性質的差別進行分選。采用這種工藝處理要配合相關的機械設備。

還有一種選煤方式為微生物選煤，是用某些自養性和異養性微生物，直接或間接地利用其代謝產物從煤中溶浸硫，從而實現煤炭脫硫效果。

當前，區內企業在生產階段常用的選煤方法為跳汰洗煤、重介質洗煤、浮選洗煤。跳汰洗煤原理為當原煤進入跳汰機后，在水力或風力的作用下，不斷跳躍前進的過程中，因為密度不同，輕物上浮（精煤），重物（矸石）下浮，當運動至出料口，將矸石、中煤、精煤分別排出。

重介質選煤原理為利用密度大于水但居于煤與矸石之間的重液或重懸浮液，當原煤進入分選機后，因為煤與矸石密度不同，精煤密度小而上浮，矸石或中煤密度大而下沉，分別從出料口排出。重液為某些無機鹽類的水溶液和高密度的有機溶液；重懸浮液為高密度固體微粒與水配制成具有一定密度呈懸浮狀態的流體。

浮選洗煤主要用于進行細顆粒煤分選，由于開采的煤炭是由多種混合物組合而成，成分很不均勻。為了得到高純度的煤炭，就需要將多種混合物分離開來。同時，因為不同物質性質不同，浮選通常會根據固、液、氣三相體系物理、化學原理的結合，實現煤炭顆粒的有效分離。

圖2-1 流程示意圖

煤炭開采與洗選主要生產過程詳解：

（1）煤炭開采。通過露天煤礦或地下礦井將煤炭開采傳輸至存放地。

（2）煤炭配置。根據需求對各種原煤進行配置配量。

（3）煤炭篩選。對已配置好的煤炭進行大小篩分。

（4）煤炭破碎。對體積不符合的煤炭進行破碎至大小適合洗選機。

（5）煤炭洗選。對體積適合的煤炭進行洗選，分別排出精煤、中煤、矸石。

（6）煤炭整理。分別處理精煤、中煤、矸石。

二、區內該行業用電特性與電力成本

1．用電特性

（1）寧東鎮地區該行業某110千伏接入用戶分別在春、夏、秋、冬四季中各取一日用電曲線對比圖（見圖2-2）。

圖2-2 某110千伏接入用戶4日用電曲線對比圖

（2）寧東鎮地區該行業某35千伏接入用戶分別在春、夏、秋、冬四季中各取一日用電曲線對比圖（見圖2-3）。

圖2-3 某35千伏接入用戶4日用電曲線對比圖

以上為寧夏地區該行業具代表性企業用電曲線，寧夏地區煤炭開采與洗選企業現主要集中于煤炭儲量豐富的石嘴山與寧東地區。煤炭的開采與洗選對生產時間無特殊要求，所以企業生產時普遍采取避峰就谷的用電模式，積極錯峰用電，峰時避免生產，降低電費支出，24小時內谷時段運行較多生產設備，負荷較高且變化較大，峰時段減少生產設備的運行，部分生產設備停用或進行檢修，負荷較低且變化較小。企業冬季如不停產，因增加取暖設備用電與天氣原因，企業用電負荷將較夏季高，用電量增多，全年內無特殊用電情況。企業生產過程中高壓電機需24小時運行，用于加工原煤的破碎機電耗最高。

2．用電成本

寧夏地區煤炭開采與洗選企業普遍為規模較大的集團式企業，接入電壓等級較高，再通過自建變電站逐級降低電壓提供給下屬煤礦與洗煤廠使用，用電占生產成本的40%至60%。企業生產普遍采用網購電，電價變動對企業用電成本影響較大。2018年區內規模以上企業原煤生產電耗統計為13.95千瓦時/噸，選煤生產電耗統計為6.73千瓦時/噸。

三、該行業對環境影響分析

1．大氣污染

煤炭開采過程中，礦井會產生瓦斯氣體造成污染，我國煤礦開采排放的瓦斯量每年高達70億立方米至90億立方米，約占全球總量的1/3，對環境污染十分嚴重。對物料的輸送、裝卸、堆放以及破碎篩分都會造成粉塵污染，礦井采暖鍋爐、熱風爐等排放二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等有害氣體。

2．水污染

地下礦井在挖掘與開采過程中會污染地下水。煤炭中含有少量的硫，煤層開采后與礦井水和空氣接觸后，產生化學反應，使礦井水呈現酸性。酸性礦井水若下滲會對地下水造成更大污染，同時還會腐蝕工作設備，如果污水未經處理就排掉，則會對周邊的水系造成污染，影響當地人民的生活。

3．土地污染

煤炭的開采中，露天開采會破壞土地耕作和植被生長，地下開采則造成采空區，引起地表塌陷，更易引起山體滑落或泥石流，危及地面水體、建筑物及周邊道路的安全。

4．固廢污染

煤炭開采產生大量矸石，堆放這些矸石占用了大量的土地資源。矸石在空氣中被氧化釋放熱量產生自燃易引發火災，而釋放出的一氧化碳與二氧化硫會再次污染大氣環境。

四、區內該行業主要原料來源及銷售途徑

1．主要原料來源

主要原料為自采的原煤，采煤場與洗煤廠一般為上下級結合生產，多數企業采煤與洗煤為一條生產線，自產自洗，個別洗煤廠會就近收購原煤進行洗煤作業。

2．產品銷售途徑

主要產品為精煤、中煤、煤矸石等。精煤、中煤主要銷售于周邊鋼鐵行業及火力發電行業。煤矸石用于回填礦區、鋪路等或運往綜合固廢處理區。