【经典】选煤大师的论文都什么样之戴少康
编者按：
伴随着煤炭工业的现代化发展，煤炭勘察设计水平不断提升，在洗选加工领域涌现出了一批具有突出贡献的设计人员，其中有4位获得了“中国工程设计大师”荣誉称号。为进一步发挥煤炭勘察设计大师的作用，近年来，中国煤炭建设协会又组织评选了首届全国煤炭行业勘察设计大师，其中洗选加工5位。这9位大师是我国煤炭洗选设计领域先进生产力的代表，是煤炭建设行业技术进步的带头人。
为回顾我国选煤技术的发展历程，展望我国选煤技术的发展趋势，五六选煤特选取大师们在不同时期公开发表的论文节选开辟【经典】系列，以飨读者。希望本系列能起到激励和引导作用，并祝愿大师们再创辉煌！
论文一：澳大利亚模块式重介选煤厂的工艺特点及在我国应用的局限性评析
（发表年份：2003年）
一、澳大利亚模块式重介选煤厂设计上的突破
（一）选煤工艺方面
（1）采用目前世界上直径最大的重介旋流器作为主工艺分选设备，打破了国内外多采用小直径重介旋流器组分选的传统理念。
（2）系统环节简单、有效，便于控制。其主要特点如下:
一是介质密度的控制方式：模块式选煤厂的介质密度控制方式比较简单，它将每个生产班所需补加的介质量一次加够，使合格介质桶内的悬浮液密度，在整个生产过程中始终保持高于设定的密度。故不必再设浓介添加系统，只需通过调节添加水量一个因素，就能达到调节介质密度的目的。另外，加水方式也不同于传统做法（即只往合格介质桶内加水，由于合格介质桶容量大，整桶重介悬浮液密度改变起来比较慢，滞后现象比较严重）。澳大利亚模块式重介选煤厂调节介质密度的加水方式是，除留有往合格介质桶内添加部分水的可能通路以外，主要是靠在合格介质泵的入料管上，再增加一个加水管。设在该水管上的电动阀可根据密度计的在线检测值，自动微调添加水量。此种方式十分简捷快速，几秒钟内便可调整好，精确度极高，介质密度非常稳定，波动范围小于±0.005，有效地保证了分选效果。
二是在选前设置脱泥筛，使煤泥不进入分选系统，故不需再设置分流环节来除去合格介质中的非磁性物(煤泥)含量，从而使介质系统中减少了分流调控环节，控制简便。需要特别指出的是，正因为可以不打分流，合格介质损失的水量少，调节介质密度所需补加的水量就少，这才使模块式选煤厂能够具有如前所述的优点，即只需在合格介质泵入料管上添加少量清水就能实现对介质密度的快速调节。
三是利用合格介质桶低液位报警信号控制新介质的补加。一般一个班只需补加一次。介质补加途径是:统一通过稀介桶、磁选机净化处理后，加入合格介质桶。这样补加介质的密度比较稳定，而且还能去除磁铁矿粉中的绝大部分非磁性物，提高了介质的质量。
四是稀介质回收环节采用单滚筒高效磁选机，该机的磁系由六个主磁极、五个副磁极交替设置，组成135度高强度扇形磁场。不但磁选效率高，而且单机处理能力大。这就保证了用单段磁选作业来代替传统的两段磁选作业，同样能达到好的效果。而且，还能省去两段磁选作业中间的介质浓缩环节，大大简化了传统的介质回收流程。
（二）工艺布置方面
(1)设备大型化，作业环节单机化，全厂单系统化。这种布置方式具有一系列好处：
一是工艺设备实现一台接一台布置，省去了许多中间转载、分配环节，使设备布置紧凑，降低了厂房高度，减少了厂房体积。模块式重介选煤厂厂房体积一般只相当于同类传统厂房体积的1/3左右。
二是设备大型化使设备台数大大减少，便于实现自动化控制，也减少了设备维修量。
三是厂房高度低，设备台数少，还使设备运行能耗也相应降低。所以，模块式重介选煤厂的吨煤电耗并不比跳汰选高。
(2)厂房采用模块化、装配式全钢结构，对传统厂房多层框架结构来说是一大突破。厂房的钢结构件可在工厂加工制造，现场组装，省工省时，大大加快了施工速度。另外在单层厂房大厅上方设有20t桥吊，可以实现大型工艺设备整机吊装，也大大缩短了设备安装时间。所以一般主厂房施工周期只需几个月便可建成。
（三）工作制度方面
由于模块式重介选煤厂的工艺设备性能优越可靠、效率高，尤其是检测、监控仪器仪表和执行器的性能精确、可靠。因而，全厂设备可以长时间连续运转。澳大利亚模块式重介选煤厂实行每周6d工作，1d检修的工作制度。而且工作日24h连续运转不停机，打破了国内选煤厂每天只工作14h的规定。
重介分选过程最怕停停开开，因为每开一次机，往往在半个多小时内循环介质密度都不能稳定。如果24h连续运转，就不存在这一问题。这种工作制度，实质上相当于在完成同样年生产量的情况下，大大减少了选煤厂的小时处理能力。初步测算，模块式重介选煤厂的小时处理能力仅相当于我国同样年生产规模选煤厂小时处理能力的60%左右，设备投资会减少许多。建议今后在进行国内外同类选煤厂对比时，应充分注意到工作制度方面的差异。因为只有在相同小时处理量的条件下进行对比，才具有合理的可比基础。
二、澳大利亚模块式重介选煤厂的局限性
澳大利亚模块式重介选煤厂的工艺模式，主要是采用大直径有压入料二产品重介旋流器，分选50(80)～1mm脱泥原煤。比较适合澳大利亚煤层赋存条件稳定、煤层构造相对简单、煤质较好的特殊条件。当然，也适合我国同类条件的矿区。
由于我国地域辽阔，煤的种类很多，煤层的赋存条件和煤质状况差异很大。不可能有某种固定工艺模式能适合所有的煤种和煤质。因此，绝不能不管条件是否适合，就把澳大利亚模块式选煤厂有压入料二产品重介旋流器分选工艺，在中国到处硬性套用。否则将后患无穷。而且，在我国实际推广应用中，已经出现了值得警惕的教训。笔者认为，在下述情况下应用澳大利亚模块式重介选煤厂的工艺模式，必须慎重考虑:
(1)当需要生产块煤产品时，就不适宜采用有压入料二产品重介旋流器分选。因为有压入料方式所用输送泵的高速旋转叶轮，对块煤有强烈的破碎作用。
(2)当煤层顶、底板及夹矸为泥岩和炭质泥岩时（在中国这种情况相当多），原煤中将含有大量泥岩矸石。由于泥矸具有遇水极易泥化的特殊性质，故在决定采用有压入料重介旋流器分选时，应格外慎重。这主要是考虑到泥岩矸石与原煤一起进入混合桶，经过悬浮液浸泡后，再经入料离心泵叶轮强烈搅动运输时，会大量被泥化。高灰泥质将大大增加悬浮液中的非磁性物含量，引起工作悬浮液的密度、粘度等特性参数的改变，导致分选效果变坏。而且，会给介质系统带来一系列麻烦。
(3)只用一段有压入料二产品重介旋流器分选炼焦煤或生产低灰优质动力煤时则更不适合。因为精煤产品灰分一般比较低，其分选密度相对也较低。而且，中国炼焦煤的中间密度物含量一般较多。所以，在低密度分选条件下，二产品旋流器底流产品的灰分太低，达不到排弃要求，必须进行再次分选，选出中煤产品和可排弃的高灰矸石。因此，仅用澳大利亚模块式重介选煤厂的一段二产品重介旋流器分选中国的炼焦煤或生产低灰优质动力煤，是不现实的。只有采用两段二产品重介旋流器来分选，才能选出精、中、矸三种产品。但是，采用两段二产品重介旋流器分选的缺点是：高、低两种密度的介质系统并存，工艺比较复杂。这样一来，模块式选煤厂系统简单、布置紧凑的优势就无法体现了。反而不如采用我国研发的三产品重介旋流器来进行分选（包括有压或无压入料方式），只需设置一套低密度介质系统，便可选出精、中、矸三种产品，工艺系统更为简单、合理、实用。这也是迄今为止，在我国还没有建成一座能够生产精、中、矸三种产品的澳大利亚模块式选煤厂的根本原因。
(4)澳大利亚模块式重介选煤厂所采用的大直径有压入料二产品重介旋流器，其结构存在一个弱点：即其主要结构参数—锥比（底流口与溢流口直径之比）的确定，是与入选原煤的浮沉组成特性和对产品灰分的要求两个因素密切相关的。一旦制造完毕，旋流器锥比即被固定。这样，合理的分选条件如:分选密度;底、溢流量;精煤产品灰分等，也就基本固定了，允许的波动范围不能太大。这时，如果市场对产品的质量要求发生变化，则有压入料二产品重介旋流器的上述分选条件，因锥比已经固定，很难再作相应的变动和调整。这说明二产品重介旋流器分选工艺对市场变化的适应能力较差。例如，山西晋城成庄选煤厂投产后，因市场需求发生变化，拟将产品灰分从原设计的13%降至11%。但是，旋流器溢流产品灰分一降低，则使旋流器溢流量相应减少，底流量相应增加。这时，底、溢流量之间的比例关系发生了变化，影响了分选效果。该厂只好采用降低重介旋流器处理量的办法，以便减少底流排放量，这显然不合理。
(5)澳大利亚模块式重介选煤厂不设分流环节，简化了介质系统。但是，这种介质流程并不适合我国习惯采用的不脱泥重介分选工艺。因为选前不脱泥工艺，要求在介质系统中必须设置分流环节，以便不断去除从原煤带入介质系统中的煤泥（非磁性物），才能使悬浮液粘度保持在合理的范围内。
(6)中国大多数原煤中粉煤含量很多。煤层顶、底板和夹矸的岩性属于易泥化的泥岩和炭质泥岩的矿区也为数不少。所以，煤泥水对环境的污染问题比较突出。在中国的选煤厂设计中，对煤泥的分选和厂内回收以及洗水闭路循环极为重视。而澳大利亚模块式重介选煤厂的煤泥水系统则比较简单，在遇到上述情况时就很难适应。
(7)模快式设计虽有设备布置紧凑、厂房体积小、易于拆迁等优点，但也相应带来设备检修比较困难的弊端。尤其是对位于模块中间或下层的设备，维修更困难。另外，对于绝大多数中国的选煤厂来说，一旦建成，拆迁的可能性极小。所以，搞模块化组合式结构的必要性似乎不太大。笔者认为，在中国不一定要刻意去追求模块组合式结构。实际上，在单层厂房大厅内采用其它轻钢结构来支撑设备，也会取得同样的效果。对设备维修也会更有利，设计的自由度更大。
论文二：最大产率原则在选煤工艺设计中的应用
（发表年份：2014年）
一、最大产率原则，亦称等“λ”原则，是选煤工艺设计中应该遵循的基本理论依据之一
虽然有关等“λ”原则的理论在大学教材中已有清晰、明确的阐述，但是，笔者在参与大量选煤厂设计项目的评审中发现，仍然有一些项目的选煤工艺设计，因为不能熟谙等“λ”理论的精髓和实质含义或未掌握正确运用这一理论的实际方法，导致在设计中难以自觉地践行这一基本原则。
二、在选煤厂设计中，经常会遇到多层原煤或多矿原煤在同一座选煤厂入洗的情况，这就存在采用何种入选方式才能体现最大产率原则的问题
特别是遇到我国稀缺的、宝贵的炼焦煤资源的洗选加工项目时，问题尤为突出。根据国家发改委2012年12月9日颁发的16号令，对特殊稀缺煤类划定了明确的范围，并规定应实行保护性加工利用。为此，炼焦煤的洗选工艺设计更应遵循等“λ”原则，尽量提高洗精煤产率。
三、鉴于多层原煤的煤质状况往往比较复杂，究竟应该采用哪种入选方式，需要具体分析，区别对待
但无论煤质如何变化，有一条原则是必须遵守的，即不论混洗（选前原煤掺配）还是单洗（选后精煤掺配），都应尽量符合等“λ”原则，以便获取最终精煤产品的最大产率。
四、两种入选方式能够符合等“λ”原则的先决条件
混合洗选方式：掺混的多层原煤的煤类相同或接近；多层原煤的浮沉特性必须具备同一密度级基元灰分相同或接近的条件（在实际生产中，多层原煤的同一密度级基元灰分完全相同是不现实的，因此无需刻意追求完全相同，只要同一密度级的基元灰分接近，就可以认为近似符合等“λ”原则了），否则不能获取最大精煤产率；此外，还必须保证多层煤掺混比例相对稳定，不能随机波动，这是关乎混合洗选效果好坏、产品质量能否稳定的关键因素。
轮流单独洗选方式：必须保证多层原煤各自所选取的分选密度能使各自选后精煤截取的边界灰分“λ”相同或基本接近，而非精煤产品灰分相同，即不必追求各层原煤选后的精煤灰分同样达到要求的同一灰分值，只须使各层原煤选后的精煤按预定比例加权平均的灰分达到要求的精煤产品灰分值即可，这时综合精煤产率才最大。需要指出的是，在实际生产中要使选后精煤边界灰分“λ”完全相同十分困难，能做到基本接近就可以了，边界灰分“λ”越接近，精煤产率就越接近最大。
在实际应用中，只要多层原煤浮沉特性基本具备或接近等“λ”条件，则应优先考虑混合洗选方式。因为混合洗选会使工艺系统和工艺布置相对简化，也会给生产管理带来诸多方便。若多层原煤煤质条件相差太大，则不宜混合洗选，可选择轮流单独洗选方式。GB50359-2005《煤炭洗选工程设计规范》第5.1.5条明确规定，“当各层煤在分选密度相同的条件下，其可选性、基元灰分相差较大、净煤硫分相差较大或煤种不同时，宜分别分选。”只要轮流单独洗选方式运用的方法得当，同样可以获取最大精煤产率。
混合洗选或轮流单独洗选两种方式的选择，关系到工艺的合理性、系统的复杂性、生产管理的难度、投资的大小以及经济上是否合理等诸多方面，是牵涉面广且比较复杂的问题，需要权衡利弊，全面考虑，再决定取舍。
备注：
戴少康大师同时还发表了如下论文，限于篇幅，本平台仅做简要介绍：
1、《选煤工艺流程计算中一个被忽视的问题》，煤炭工程，2000(10):27-30.
现行设计忽视了原煤含水量对选煤厂实际厂型能力、设备选型及销售效益计算所产生的影响。本文对这一问题做了详尽剖析、论证，并提出一种比较符合生产实际的解决思路供研讨。
2、《昭通褐煤的用途及其加工利用方向分析》，中国煤炭，2006，32(12):47-49.
分析了云南昭通褐煤的煤质特性及可选性，阐述了昭通褐煤用作动力发电燃料、选气原料、气化原料和腐植酸的优缺点。提出了选择分选加工方案的原则，据此提出了一种分选方案。
3、《选煤厂洗水平衡及闭路循环的有效途径》，选煤技术，1991(4):7-10.
本文论述了保持洗水平衡对实现选煤厂洗水闭路循环的重要关系。介绍了一种保持洗水平衡的有效途径、多功能洗水净化再生系统及其实践效果。
4、《煤炭建设项目可研报告中洗选加工及综合利用部分编制重点及评估（审）中存在的问题探讨》，煤炭工程，2008(1):5-9.
煤炭建设项目编制《可研报告》是建设项目前期工作的重点。文章结合配合《项目核准申请报告》的编制的《可研报告》，就洗选加工和综合利用部分评估（审）中编制重点和评估（审）中存在的问题进行了系统的总结，以期对选煤设计及相关技术人员有所帮助。
5、《煤炭矿区总体规划中洗选加工及综合利用部分编制重点及评估（审）中存在的问题探讨》，煤炭工程，2008(2):9-10.
文章分析了《矿区总体规划》的特殊性及编制的指导思想，并针对煤炭《矿区总体规划》中关于煤的洗选加工、综合利用部分编制中存在的问题进行了分析探讨，强调了煤炭加工利用专业编制的主要内容以及编制中应重视的问题。建议相关单位和技术人员应把握重点，深入学习，重视质量，提供高质量咨询报告对指导《矿区总体规划》编制有重要指导意义。
（编辑：安安）
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