付晓恒的选煤“眼”
编者按：本文所汇总的6篇论文作者系第三届煤炭工业技术委员会选煤专家委员会委员。透过他的“眼”，让我们一起来个选煤回头看……
付晓恒，男，1957年8月8日生，教授，博士生导师，中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院矿物加工系教师，是第三届煤炭工业技术委员会选煤专家委员会委员，主要研究领域为选煤，洁净煤技术，矿物加工，水煤浆制备与应用。
1、《精细水煤浆制备与应用技术的研究》，煤炭学报，2004，29(2):226-229。
我国的煤炭资源丰富，是世界上少数以煤为主要能源的国家之一。但我国的石油资源相对短缺，2000年我国石油进口依存度已达到约30%，在未来的20a内有可能达到40%以上，石油安全已涉及到我国的能源安全。因此，充分利用我国丰富的煤炭资源，开发煤代油技术，对于我国的经济建设和能源安全具有重要意义。
水煤浆是20世纪80年代初发展起来的低污染、高效率的煤基流体燃料，具有类似于油的流动性和稳定性，可以方便的泵送、储运和雾化燃烧。水煤浆燃烧时火焰温度比油低，产生的NOx比油少。水煤浆技术是一种投资省、成本低、见效快、简单易行和成熟度高的代油技术，用普通洗精煤（制浆煤的灰分约为10%）制备的水煤浆已经商业化，为企业带来了较好的经济和社会效益。但是，这种普通水煤浆的粒度较粗（平均粒度约为45μm，粒度上限一般小于0.3mm），灰分较高（制浆煤的灰分一般约为10%），如果应用于对喷咀精度要求比较高和燃烧空间比较小的燃用柴油的热工设备，容易造成喷咀的堵塞、磨损和在燃烧空间积灰、结渣，无法或很难替代柴油。这种水煤浆替代重油应用于电站的大型锅炉取得了很好的效果。精细水煤浆是常规水煤浆的延伸，具有像普通水煤浆一样的流动性、稳定性和可雾化性。但其制浆煤的粒度特别细（一般小于10μm），灰分特别低（一般在1%～2%，对有些煤种可小于1%），浓度可达到50%～55%。美国在20世纪80年代为应付石油价格危机，着手开发精细水煤浆技术，并在内燃机上进行了试验，但由于其制备的精细水煤浆的成本接近于柴油，加上石油价格的下跌，该技术停止了商业化，作为储备技术保留。目前，我国的精细水煤浆技术已达到中试水平，由于开发了一种低成本、高效的超净煤分选技术，使等热值的精细水煤浆的价格约为柴油的60%。精细水煤浆的特点：制备精细水煤浆的原料煤是经过超细粉碎并经过深度分选的超净煤，在此过程中煤中的无机矿物和有机可燃体被充分解离并得到分选，故对同一种制浆原料煤而言，精细水煤浆的灰分和硫分远低于普通水煤浆；由于精细水煤浆粒度细，灰分很低，故燃烧速度快，效率高，可以提高燃烧强度；精细水煤浆可作为柴油的替代燃料用于中小型燃油锅炉、中央空调等，并有望用于柴油机和燃气轮机，代油范围远大于普通水煤浆；燃烧精细水煤浆时可配用简单、小体积和低成本的静电除尘器，而普通水煤浆燃烧时需配置大体积、高投资的静电除尘器。
另外，由超净煤分选工艺分选的超净煤不仅可以用于制备精细水煤浆，还可作为碳素材料的原料，由此分选出的尾煤灰分不是很高，是制备普通水煤浆的原料，根据该技术设计的精细水煤浆厂，既有可能生产超净煤粉，作为碳素材料的原料，又可联产普通水煤浆。因此，超净煤的分选和精细水煤浆的制备是技术含量更高的煤炭深度加工技术，比普通水煤浆有更广阔的应用前景，使煤代油技术向前迈出一大步。
本文主要得出了如下结论：
(1)采用低成本、高效的絮团-浮选深度分选技术可以分选出超净煤，该超净煤制备的精细水煤浆可以替代柴油，进一步拓宽了水煤浆的代油范围。
(2)通过采用旋流燃烧方式，精细水煤浆在研发的小容量燃烧器中的燃烧热强度接近柴油，为精细水煤浆应用于中小型燃油锅炉和中央空调奠定了基础。
(3)在对现有的柴油机改动不大的情况下，柴油机燃用精细油水煤浆是可行的，但仅是初步试验，有关燃烧工况的优化以及缸体磨损等问题尚需做大量的工作。
2、《超细粉碎技术在降低精煤灰分中的应用》，煤炭科学技术，2010(8):125-128.
炼焦煤是我国的稀缺煤种，提高炼焦煤选煤厂总精煤的产率，对于充分利用和保护我国炼焦煤资源具有十分重要的意义。我国炼焦煤选煤厂大多采用块煤重选、煤泥浮选的工艺。由于煤泥粒度细，受煤泥表面性质的影响，致使浮选精煤的灰分通常高于重选精煤的灰分，为了使总精煤灰分满足要求，就需要降低重选精煤的灰分，其结果就是降低了重选精煤的产率。因此，降低浮选精煤灰分，具有优化重选环节和全厂产品数质量指标的作用。
为提高炼焦煤选煤厂总精煤产率，提出了通过降低浮选精煤灰分，提高选煤厂总精煤产率的技术路线，即超细粉碎煤泥中间产物，致使其中的无机矿物和有机可燃体充分解离，采用絮团浮选的方法分选出灰分较低的浮选精煤，在保持现有总精煤灰分不变的情况下，适当提高重选的分选密度，提高重选精煤的灰分，由此达到较大幅度提高全厂总精煤产率的目的。试验结果表明，在保持全厂总精煤灰分不超过9.50%时，重选精煤的产率由现有的69.25%提高到75.79%，全厂总精煤产率增加了6.54%。
3、《煤的超细粉碎与超净煤的分选》，煤炭学报，2005，30(2):219-223.
随着超净煤在精细水煤浆的制备、高档活性碳等碳素材料中应用技术的研究和开发，其分选日益受到重视。超净煤一般指灰分在1%～2%，甚至小于1%的特低灰精煤。煤炭的超细粉碎是物理方法分选超净煤的前提，只有使煤中的有机体与其中的无机矿物充分解离才是分选超净煤的必要条件。
笔者利用Malvern激光粒度仪、莱兹偏反光显微镜研究了6种变质程度不同煤样中无机矿物的种类及在煤中的嵌布规律，磨煤时间与粉碎粒度、有机单体含量、有机体和无机矿物连生体含量以及各种无机矿物单体含量间的关系。并通过分选试验探明了粉碎粒度、无机矿物解离程度及其种类对分选效果的影响。试验研究表明，只有当煤的粒度粉碎到<10μm时，无机矿物才能得到较充分的解离；煤中的无机矿物主要是黏土，黏土含量小的煤可以分选出超净煤，反之，黏土和黏土与有机物连生体含量高的煤，很难分选出灰分低于2%的超净煤；黏土含量高的煤，经过球磨后，在煤浆中出现大量和稳定的微小气泡，影响了超净煤的分选精度；低阶煤经球磨后，表面亲水性增加，即使粉碎粒度很细，用絮团-浮选也无法分选出超净煤。
4、《一种新的浮选尾煤高附加值综合利用技术》，中国矿业大学学报，2005，34(6):740-743.
浮选尾煤是选煤厂中一种低价值、严重污染环境的副产品，为了充分利用炼焦煤资源和改善矿区环境，提出和研究了一种高附加值综合利用尾煤的技术方案。试验研究表明，尾煤中大于250μm的粗粒级经超细粉碎后，采用絮团浮选技术可以分选出灰分为8.29%～8.87%，产率达60.24%～68.01%的精煤产品。小于250μm的细粒级尾煤制备成水煤浆燃料，该水煤浆为典型的假塑性流体，浓度为74%，对应于剪切率100s-1的黏度为80mPas，可以在链条炉中实现稳定燃烧。
5、《物理法分选超净煤》，选煤技术，2004(4):66-69.
论述了开发超净煤分选技术的意义，介绍了超净煤分选技术现状和油团聚、絮凝-浮选、选择性双向絮凝等3种典型的分选方法及其分选结果。
6、《煤泥深度浮选技术的研究》，煤炭学报，2006，31(1):90-93.
介绍了煤泥深度浮选的基本原理及其特点，首先采用常规的浮选分选出灰分较低的精煤和灰分尽可能高的尾煤，分选出的中间产物采用超细磨的方法磨至其中的煤和无机矿物充分解离，再采用絮团浮选的方法分选出其中的低灰精煤。分步释放浮选试验和中间产物的显微照片表明，中间产物以煤矸连生体为主。比较深度浮选和常规浮选试验的结果表明：在精煤灰分接近的情况下，深度浮选的精煤产率要高出46.06%，在精煤产率接近时，深度分选的精煤灰分要低1.78%。深度分选的结果甚至优于分步释放浮选的理论结果。
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