第一节 褐煤简介
一、褐煤的性质
煤的一类。煤化程度仅高于泥煤的精煤。一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。由于它富含挥发份，所以易于燃烧并冒烟。剖面上可以清楚地看出原来木质的痕迹。含有可溶于碱液内的腐殖酸。含碳量60%～77%，密度约为1.1-1.2，挥发成分大于40%。无胶质层厚度。热值约为23.0-27.2兆焦/公斤（5500-6500千卡/公斤）。多呈褐色或褐黑色，相对密度1.2～1.45。
二、褐煤应用技术
主要用于发电厂的燃料，也可作化工原料、催化剂载体、吸附剂、净化污水和回收金属等。通常有两种：（1）土状褐煤（brown coal），质地疏松而较软；（2）暗色褐煤（lignite），质地致密而较硬。可直接用作家庭燃料、工业热源燃料及发电的燃料，也可用作气化、低温干馏等的原料。
焦化后的褐煤可制作为煤砖用于炊事和加热；它也作为活性炭的来源，用于水的处理、复原黄金和提取碘。
在世界上的某些地方，把褐煤用作热源燃料和化学制品及气体与液体燃料的原料。在美国，最先在大平原北部（北达科他州、蒙大拿州东部、怀俄明州东北部和南达科他州的西北部）和墨西哥湾沿岸地区（亚拉巴马州、阿肯色州、堪萨斯州、路易斯安那州、俄克拉荷马州和得克萨斯州）以及太平洋沿岸诸州（加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州）发现了褐煤。
第二节 中国褐煤洗选工业 发展 分析
一、中国褐煤洗选加工概况
由于褐煤资源主要分布在内蒙、吉林和云南地区，加上褐煤煤质的特殊性而不宜外运，目前，褐煤洗选加工厂也主要分布在这些地区，选煤厂也主要以作为大型露天煤矿的配套工程。比如：平庄矿务局的元宝山露天煤矿500万吨/年就有元宝山选矸车间、古山、风水沟、红庙等选煤厂配套工程，西露天煤矿就有西露天选煤厂。其中，西露天选煤厂是我国60年代中期建成的第一座褐煤选煤厂，筛分系统180万吨/年，洗选系统150万吨/年。
二、褐煤洗选加工设备制造状况
根据国内实际，尽管褐煤加工的特殊性，但国内并无特定以褐煤加工为目标进行开发其褐煤的专用洗选加工设备。总的来说，褐煤洗选厂一般为露天煤矿的配套工程，再加上褐煤煤质的特殊性，因此，褐煤加工设备一般应考虑大型化，煤泥水处理应选用对细粒级粘性煤泥有较好回收效果的设备。
针对褐煤的煤质特点，煤泥回收宜采用唐山所的加压过滤机以及板框式压滤机有较好的效果，另外，离心脱水机应采用带刮刀的立式刮刀卸料离心脱水机。洗选褐煤宜选用大型化设备，设备选用本次主要对唐山所进行了调查。唐山所所属设备由天地科技股份有限公司唐山分公司制造，主要有：
a）分选设备：旋流分选设备、跳汰分选设备、浮选设备、干选设备、CTX系列筒式磁选机
b）筛分、脱水设备：筛分设备、离心脱水机、GQNZ型系列高效浓缩机、LG型系列滚筒干燥机、煤泥滤饼碎干机。
c）破碎设备：2PLF型、SSC型系列新齿型分级破碎机。
另外，还有选煤厂自动化设备及选煤实验室等。
三、褐煤洗选加工注意考虑的问题
1、贮煤、工业场地、运输
褐煤易风化碎裂，露天下不宜长期保存，但密闭贮存可延长粒度保持时间。因此，选煤厂建设场地不宜离褐煤露天煤矿太远，选前贮煤以保证选煤厂一天的生产原煤即可。产品装车仓大小同时应考虑褐煤的这一特点。
根据现场生产技术人的经验，褐煤选煤厂应尽量用胶带输送机，不宜用刮板输送机。特别是对筛选煤，用刮板输送机时，会出现“漂链”现象，给生产及设备维护带来困难。
2、选煤厂设计时需要对煤质及工艺引起重视的问题
选煤厂设计时，褐煤最大的问题是褐煤遇水易泥化，煤泥量可达34%以上，其中，浮沉煤泥在10%以上，因此，设计时需要对煤质加以重视。主要表现在以下方面：
a）、核实煤质资料的准确性，煤泥量是否与邻近矿相符。
b）、次生煤泥量建议取大值，以保证煤泥水系统的正常运行。
c）、了解矸石、原煤的泥化特性，一般泥化程度较高，其特点为产生矸石泥化后为高灰分细泥，同时也产生粒度较粗的低灰煤泥，对于洗水闭路时，在工艺上应采取粗、细粒分别回收的设施，使粗粒煤泥回收后作为产品，细粒高灰部分单独回收后，便于考虑排弃。
d）、对于变质程度高的褐煤，例如，西露天矿，它的块煤的泥化程度较轻，受影响教小，但大多数的褐煤主要具有特点。因此，确定加工工艺时，如末煤、块煤能满足市场用户的要求，应尽量避免洗选。洗选的工艺不论是工艺确定上，还是工艺布置上，都应让褐煤在各加工环节的时间最短，减少泥化时间，减少碎裂环节，使产品得到最大的回收率。
e）、根据现场经验，跳汰机对入洗煤的泥化特性适应性较强，既可对粒级煤洗选，也可对50～0mm进行混合入选。而斜轮重介对块煤的分选效果较好，但入洗煤较湿时，选前筛分效率低，这样势必进入斜轮较多的粉煤，使悬浮夜粘度升高，分离不彻底，选后产品带泥较多，产品质量恶化明显。为此，在准备筛分环节，可采取两种方法。一是加大准备筛分筛孔尺寸，改善筛分效果；二是采用湿法筛分工艺，进行强化筛分，也有一定效果。干法筛分也宜使用滚轴筛、概率筛、螺旋筛和琴弦筛等不易堵筛的筛分机。
f）、由于褐煤泥化特性，各转载环节容易出现粘、堵现象。因此，应尽量用不易粘连和耐磨材料做仓及溜槽衬里，同时应加大各溜槽及贮仓的角度。块煤仓≮30°，末煤仓≮50°。据平庄西露天选煤厂技术人员经验，使用水环式清仓装置，在煤仓壁设置水膜，防粘效果明显。
g）、褐煤煤化程度低的褐煤，其表面孔隙多，有较高的吸水性。根据现场经验，在洗选中，泥化主要发生在较高密度级，产物灰分较高，使各粒级产品的灰分下降。随粒度减小，泥化物产率升高，灰分降低的幅度加大。可以说，泥化作用对褐煤也具有分选作用，即通过溶化矸石来分选。
h）、煤泥水处理回收率应考煤泥量大的特点，应尽量将粗煤泥回收，以减少压滤机使用台数，减少煤泥水处理系统的总投资和生产费用。另外，在冰冻地带，还应特别考虑外运前的脱水、防冻措施。
i）、据唐山所介绍，对于褐煤这种煤泥量大及煤泥粘度大的煤泥，宜采用加压过滤机进行回收具有较好的效果，原因在于该机入料浓度低、处理量大，产品水分可在19%～21%。
j）根据煤质情况，可以通过风选的工业性试验后，考虑采用风选进行分选。但风选只适宜较低内在水分的褐煤。
3、产品
褐煤发热量较低，其副产品的热值更低，因此，褐煤洗选不单独排中煤。目前，矸石、煤泥仅用于烧制建筑材料。而精煤一般是作为动力煤，其综合利用价值较小。对于靠近内蒙东北部地区的褐煤，由于煤化程度低，发热量一般在2600卡～3000卡/kg，只宜对煤破碎、筛分后直接运送到电厂使用。
对于煤化程度高的褐煤，如西露天煤矿的褐煤，通过经济 分析 和用户调查，是可以通过洗选以提高褐煤的经济价值的。因此，褐煤的洗选与其他煤种一样，考虑选煤厂经济效益和产品用户应作为首要条件。而服务年限应与矿井一致，与比较好的煤种相比，由于效益不高，投资回收期相对较长。
四、国内褐煤洗选加工的发展前景
1、褐煤产品对中国能源的影响
根据上述对褐煤加工的了解的情况看，目前褐煤及褐煤产品主要以电厂用煤为主，从贮量上看，主要分布在内蒙、东北及云南一带，95年和96年全国原煤产量中，褐煤分别仅为4950万吨和5453万吨，占全国原煤产量的3.8%和3.97%，从数字上看，所占比例不大，虽然主要是作为电厂用煤，但褐煤的生产加工与应用是直接影响到特定的地方经济发展，对国家的能源不足以构成大的影响。另据《中国煤炭工业企业管理百科全书》记载，“对褐煤等燃料和动力用的煤，其质量符合用户要求时，可进行筛选，筛分成不同粒级出售；将大粒级供层燃工业锅炉、机车及窑炉使用。实践证明，可节煤10～20%，烟尘至少降低一半左右；将小于13mm（或6mm）的末煤供电厂使用，效益可观。”因此，目前按现阶段的情况看，褐煤主要分布在几个省（或自治区），开采与开发主要与地方经济政策为主是现实的。
2、褐煤产品应用的 研究 发展方向
从上述褐煤的煤质看出，褐煤主要是作为动力煤使用，而且，以电厂用煤为主，因为很多褐煤发热量不高，作为电厂用煤也是特别适宜褐煤这样的低热值煤炉床。因此，褐煤产品应用 研究 首先还是应对褐煤的电厂用煤应做分选产品与原煤燃烧的效率比较；汽化热值提高的可能与途径；褐煤某些品种的洗选加工效益 分析 等等。
3、褐煤洗选加工的总体发展方向与趋势
从褐煤目前的洗选加工实际情况看，一些变质程度低的褐煤，如原煤的发热量较低，一般只有2600～3000Kcal/kg，由于长时间露于地面发热量有较大损失，这样的褐煤并不适宜洗选；而变质程度高的褐煤，洗选也是会带来一定的经济效益，但经济效益幅度受国家煤价政策、周边用户等因素影响很大。因此，褐煤的洗选加工主要受到褐煤煤质、特性及地方经济政策的影响，褐煤煤质特性等也是决定是否洗选的关键，如果国家长期不改变煤炭的计价政策，或者说不以发热量计价为主，目前的褐煤加工现状不会得到根本改变。
第三节 2005-2007年中国褐煤项目建设概况
1、内蒙古胜利煤田一号露天煤矿项目
这一项目总投资29.68亿元，生产能力为年产2000万吨裼煤，项目建设包括露天煤矿和8公里铁路专用线。剥离采用“单斗-自移式破碎机半连续-吊斗铲倒推”综合工艺；采煤生产采用“单斗挖掘机-自卸卡车-半固定破碎站-带式输送机”半连续采煤工艺。
2、年产20万吨褐煤制乙二醇示范项目在通辽开工
投资18亿的全球首套年产20万吨褐煤制乙二醇示范项目，在通辽市经济开发区北段开工建设。
第四节 中国褐煤资源的开采条件
一、我国煤田构造特征
我国位于亚洲大陆东南部，在现代板块构造格局中，属欧亚板块与太平洋-菲律宾海板块和印度板块的拼合部，煤田构造复杂。中国大陆由于受到古亚洲、特提斯和太平洋三大地球动力学体系的控制，形成了准噶尔-松辽块体、塔里木块体、华北块体、华南块体和青藏块体等五大块体。我国各煤盆地在在经历了盆地基底形成、含煤地层沉积和后期变形后形成了现在的东北、华北、西北、华南、滇藏五个赋煤区。西北赋煤区和滇藏赋煤区含煤岩系形成后基本处于挤压-汇聚型地球动力学体系作用之下，煤田构造样式由较强烈褶皱、逆冲断层、推覆构造等挤压构造组成，构造复杂。东北赋煤区自三叠纪以来主要受太平洋地球动力学体系作用，煤田构造样式为伸展型构造，宽缓褶皱与阶梯状、地堑-地垒状的断层组合发育，绝大多数煤田构造复杂。华北赋煤区受到过三大地球动力学体系的作用，构造组合样式多样，煤田构造变形强度总体呈现四周强、中心弱的特点，除鄂尔多斯盆地中心，一般情况下煤田构造比较复杂。与华北赋煤区相比，华南赋煤区构造变形强度和构造复杂程度均超过了华北赋煤区；在华南赋煤区，推覆构造、滑脱构造更加广泛而强烈；华南西部以紧密褶皱为主，华南东部断层更加发育；除少数地区外，挤压型和伸展型构造均有清晰显示。
除此，火成岩、陷落柱对煤炭资源的开发开采也有较大影响。
在我国，构造是影响煤炭资源开发和煤矿开采最重要的因素。为适应现代化采煤技术和提高经济效益的要求，应用高分辨率地震技术，开展采区地震勘探，进一步查明煤田构造的工作正在逐步展开。这一项工作的开展，进一步证实了我国煤田构造的复杂性。1991-1995年间，中国煤田地质总局所属地震勘探队在38个煤矿采区的460km2范围内开展高分辨率地震，新发现断距10m以上断层787条。如安徽淮北矿区祁南井田，经精查地质勘探和高分辨率地震勘探，21km2内发育断层50条。又如，山西阳泉矿区五矿，经三维地震后，1.14km2范围内长轴大于20m的陷落柱多达27个。
二、我国煤矿瓦斯
煤矿瓦斯是影响煤矿安全生产的重大因素，煤矿瓦斯的等级、煤和瓦斯突出的可能性是评价煤层开采技术条件的最重要参数。
根据中国煤矿瓦斯地质图编图组及其他单位对25个省区1799对大、中、小型矿井资料的统计，高沼气矿井486对，占27%；煤与瓦斯突出矿井249对，占14%；高沼气矿井和煤与瓦斯突出矿井735对，占统计矿井的41%，可见我国高、突矿井之多。
经对华南（川、黔、滇、湘、赣、桂、粤、闽、浙、鄂）10省区978对矿井的统计，煤与瓦斯突出矿井173对，高沼气矿井285对，高、突矿井比例高达47%；在东北150对矿井中，煤与瓦斯突出矿井23对，高沼气矿井76对，高、突矿井比例高达66%；华北七省区（晋、冀、鲁、豫、苏、皖、内蒙古）540对矿井中，煤与瓦斯突出矿井50对，高沼气矿井114对，占31%；西北五省区（陕、甘、宁、青、新）107对矿井中，煤与瓦斯突出矿井4对，高沼气矿井11对，高、突矿井比例为14%。上述可见，资源条件差、煤炭资源量少的地区高、突矿井比例大。
在我国，不仅高、突矿井比例大，而且随作开采深度的增加，高、突矿井的比例还可能增加。在我国，煤与瓦斯突出还存在着始突深度浅，突出次数多，突出强度大的特点。
煤矿瓦斯的等级、煤和瓦斯突出的可能性是评价煤层开采技术条件的最重要参数。煤矿瓦斯是影响煤矿安全生产的重大因素，煤矿瓦斯的预防、治理必然加大生产成本。就瓦斯而言，我国多数矿井开采技术条件差。
三、我国中西部煤田开发条件
我国煤炭工业战略向中西部转移要遇到的两个突出问题，一是水资源缺乏的问题，二是生态环境脆弱的问题。
我国是一个水资源贫乏的国家，水资源年平均总量2804亿立方米。按人口平均，仅相当于世界人口平均占有量的四分之一。不仅如此，水资源区域分布极不均衡。昆仑山-秦岭-大别山一线以北的北方17个省、市、自治区约占全国面积的一半，而水资源约为600亿立方米，仅占全国水资源总量的五分之一；太行山以西的北方广大地区水资源量为45亿立方米，仅占北方水资源量的7.5%。显然，我国水资源分布存在着南丰北缺，东多西少的特点，这正好与煤炭资源的西多东少、北丰南贫形成反向分布的格局。据统计，晋、陕、蒙、宁及附近地区13个正在生产和建设的大型煤矿区，近期日需水量约90万立方米，而这些矿区水源地日供水能力仅为需水量的一半。我国煤炭资源主要分布于太行山以西的干旱、半干旱地区，这一地区煤炭资源的开发不可避免地将面临水资源缺乏的严峻问题；而且，随着工农业和经济社会的发展，中西部矿区的缺水问题将日趋严重。
我国中西部地区地处干旱、半干旱气候带内，年降水量小，蒸发量远大于降雨量，大风频繁，地表植被不良；区内大部分为黄土丘陵山地，沟壑纵横，黄河及其支流从中流过，水土流失严重；区内富水的区域性含水层，地下水缺乏，地表水日趋紧张；据报道，区内局部地段环境质量有所改善，但荒漠化趋势尚未得到根本遏制。我国中西部地区，生态环境脆弱，煤炭资源的进一步开发势必增加该区的环境负担，如不采取根本性的有效措施，保护和改善环境只能是一句空话。
四、我国东部煤田开发条件
我国东部（主要指华北东部）煤田开发和开采主要有两个问题，一是"巨厚新生界"问题，二是所谓"三高"，即高水压、高地温、高地压问题。
在我国东部地区，不少煤田上覆新生界地层厚达数十米至数百米。巨厚新生界地层的存在华北东部煤矿开采时间长，开采强度大，开采延深速度大（每10年延深100-250m）。现在，该区大部分矿井开采深度在500-1000m，有的矿井开采深度已经超过1000m。高水压、高地温、高地压的问题日趋严重。由于太原组灰岩水、石炭二叠纪基底奥灰岩溶水的存在和奥灰陷落柱、断裂破碎带的发育，东部不少煤矿带压开采，生产面临高水压的威胁，煤矿井下突水淹井时有发生。近年来，一些一直认为矿床水文地质条件相对简单的矿井，也相继发生了奥灰岩溶水突水淹井事故，损失惨重。
在我国东部，由于地壳薄和现代裂谷作用，地壳深部热能散发强烈，大地热源值高。据煤田工业技术咨询委员会地质分会调查，华北东部不少矿井已经出现了高于280C的热害，巷温30-380C，地温梯度一般高于30C，而突水温度达36-410C。这必然引起工作条件恶化，增大通风，加大成本。
由于华北东部不少矿区高地应力和断层附近残余构造应力异常存在以及矿井深部开采，围岩自重压力增大等原因，常常造成煤矿井巷失稳以及突发冲击性地压，对煤矿造成巨大危害。
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