煤炭洗选加工在环境保护和可持续发展中的作用

中国资源综合利用　ＶＯＩ．２５．ＮＯ．２　●环境保护　Ｃｈｉｎａ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　２００７年２月　煤炭洗选加工在环境保护和可持续发展中的作用　高志芳　，朱书全　，张晓勇　，崔荣健　（１．中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京１０００８３；２．江苏省环境监测中心，江苏　南京２１００３６；　３．江苏海事职业技术学院，江苏　南京２１０００１）　摘要：随着煤炭工业的发展，随之产生了环境污染、资源开发利用与可持续发展的等问题。提出煤炭　工业应以洁净煤技术为支撑，坚持资源开发利用与环境保护并重，同时指出煤炭洗选加工对环境保　护和实现我国煤炭工业的可持续发展产生的战略性意义。　关键词：煤炭洗选加工；洁净煤技术；环境保护；可持续发展　中图分类号：Ｘ７５２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—９５００（２００７）０２－００２６－０４　Ｔｈｅ　Ｆｕｎｃｔｉ０ｎ　０ｆ　Ｃ０ａｌ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉ０ｎ　ａｎｄ　Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｇａｏ　洳　，Ｚｈｕ　Ｓｈｕｑｕａｎ１，Ｚｈａｎｇ　Ｘｉａｏｙｏｎｆ，Ｃｕｉ　Ｒｏｎ￣ｉａｎ３　（１．Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉａｎ；　２ｄｉａｎｇｓｕ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００３６，Ｃｈｉｎａ；３．Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｍａｎｙ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｂｏｕｔ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ．ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．１１１ｉｓ　ｔｅｘｔ　ａｄｖａｎｃｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｓｈｏｕｌｄ　ｔａｋｅ　ｃｌｅａｎ　ｃｏａｌ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙｓｔｏｎｅ　ａｎｄ　ｋｅｅｐ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｎａｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｐｒｏｔｃｅｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒａｔｅｇｉｃ　ｅｆｆｅｃｔ　ｆｏｒ　ｃｏａｌ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅｎｖｉｏｒｎｍｅｎｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｃｌｅａｎ　ｃｏａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｅｎｖｉｏｒｎｍｅｎｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　中国是一个工业化程度还比较低的发展中　亿ｔ，位居世界第一；但煤炭工业的迅速发展给环　国家，能源结构比例中煤炭所占比例高达７３％，　境保护和煤炭资源可持续发展带来了巨大压力　石油为２１％，天然气和水能仅占２％和４％，因　和挑战。　此大气污染相当严重。预计２０１０年中国的煤炭　１　煤炭工业面临的挑战　消耗量将超过１８亿ｔ，如果不采取措施，燃煤排　煤炭占全国已探明能源资源总量的８７．４％，　放的二氧化硫量将达到３　３００万ｔ以上，每年因燃　居绝对优势地位，是中国唯一可以依赖的基础能　煤污染造成的损失高达１００亿元以上，燃煤型的　源，具有不可替代的作用。煤炭工业在国民经济　大气污染问题将是我国解决环境污染的首要课　中的基础性地位也将是长期的和稳固的。专家预　题。建国５０多年来，煤炭工业为新中国经济的腾　计到２０２０年我国煤炭需求量将达到２２亿－２４亿　飞提供了２／３以上的一次能源，有效地支撑了国　ｔ左右。　民经济的持续快速发展。虽然石油、天然气和水　煤炭是我国的主体能源，煤炭工业的发展支　电等能源的生产和消费比重快速增长，但煤炭在　撑了国民经济的快速增长，２００３年中国能源消费　中国能源中的主导地位没有发生根本性变化。　和生产总量分别为１６．７８亿ｔ和１６．０３亿ｔ，其中煤　近几年，随着国民经济快速增长，煤炭产量大幅　炭所占的比例分别为６７．１％和７４．２％［１］。随着国民　度增加，２００４年原煤产量为１９．５６亿ｔ，创历史最　经济的快速发展，煤炭需求量将保持稳步增加。　高水平，２００５年我国煤炭洗选加工量有望突破６　我国煤炭消耗量大，但是利用效率低。２００３　收稿日期：２０ｏ６—１１—２２　作者简介：高志芳（１９７８一），女，河北沧州人，在读博士研究生，主要从事煤炭洗选加工与燃烧方面的研究。　一２６—　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期　高志芳等：煤炭洗选加工在环境保护和可持续发展中的作用　●环境保护　年我国ＧＤＰ仅占世界的５％左右，却消耗了全世　前洁净加工——选煤技术应优先发展。据统计，每　界３０％以上的煤炭。长此下去，煤炭供给是不可　人选１亿ｔ原煤，由于脱除了绝大部分黄铁矿硫，　持续的。因此，如何保障我国煤炭长期稳定供给，　可减少ＳＯ　的排放量１００万～１５０万ｔ，而且可减　促进煤炭行业健康、协调、可持续发展是煤炭工业　少无效铁路运输，节约能源［４］。　面临的严峻挑战。　电力能源构成中约有８０％是煤电，一座２４０万　２环境面临的危机　ｋＷ的大电站，如不加以控制，每小时排放的Ｓ０　煤炭在开采、加工、利用过程中对环境产生　达７－１２　ｔ，煤灰达７０－８０　ｔ，灰渣为１５０　ｔ，各类废水　的危害是十分严重的。　我国在煤炭开采过程中形成的环境问题主　要是对土地资源的破坏和占用，对水资源的破坏　和污染，对大气环境的污染也极为严重。煤炭的　开采使地表塌陷，地下水断流，使部分人失去耕　地和水源。　在煤炭加工过程中形成的环境问题主要来　自于对原煤的筛分、洗选、动力配煤和土法炼焦。　据调查，全国每年因洗煤排出洗矸４　５００万ｔ，洗煤　废水４　０００万ｔ，煤泥２００万ｍ　［２］。　我国８５％的煤炭是通过直接燃烧使用的，研　究表明，目前我国燃煤产生的二氧化硫排放量占　全国总排放量的７４％；燃煤产生的二氧化碳排放　量占总排放量的８５％；氮氧化合物排放量占总排　放量的６０％；总悬浮颗粒（ＴＳＰ）排放量占总排放　量的７０％。　煤炭的大量使用导致了严重的大气污染，直　接影响着人们的身体健康。目前，我国二氧化硫　的排放量居世界第一位，酸雨的覆盖面积已经达　到国土面积的４０％；二氧化氮的排放量仅次于美　国，占世界第二位。据粗略统计，二氧化硫等大气　污染造成的经济损失总量达到ＧＤＰ的２％以上。　３煤炭洗选是环境保护的必要条件　我国因燃煤造成了严重的环境污染，与其他　国家相比，除煤炭消费量大这一客观事实外，另　一个主要原因是全社会对使用洁净煤还未形成　共识。我国原煤人选比例只有３３％，而动力煤人　选比例更低，仅为１８％，８０％以上的煤炭未经分选　直接燃用。我国发电用煤平均灰分为２８％，硫分　为１．２％，而美国发电用煤灰分在９％以下。　由于煤炭入选比例低以及落后的燃煤技术　和设备，导致我国主要工业品能耗比先进国家高　出２ｏ％－６０％，能源效率仅为３４％，比先进国家低　１０％ｏ￣因此，必须大力发展洁净煤技术，保护环境，　综合利用煤炭资源。作为洁净煤技术源头的燃烧　１００ｔ。建议大力发展大型坑口电站，坑口电站可　以和煤矿、选煤厂建在一起，电厂锅炉烧微粉煤，　粒度小于７４　Ｉｚｍ，其中矿物质与煤能得到解离。可　以用先进的摩擦电选方法来处理这些微粉煤，并　利用电厂所具备的粉磨机、干燥系统以实现高效　的脱硫降灰，投资不大，旧厂改造和新厂建设都　很适宜。　在以固态排渣的煤粉燃烧中，８５％－９０％的灰　分以飞灰形式随烟气一起排出炉膛。煤粉灰分愈　高，飞灰浓度愈大，煤的灰分高导致煤的发热量　降低，影响煤的着火和燃烧，灰分每增加１％，燃　料消耗亦增加ｌ％。炼焦煤灰分每降低１％，焦炭灰　分可降低１．３３％，燃料比降低２．６６％，提高生铁产　量２．７％－４．０％；另外硫分每降低０．１％，则燃料比　可降低１．５％，提高生铁产量２％，石灰石耗量亦可　减少。对动力煤也可降低粉煤电厂制粉电耗，提　高锅炉效率和减少粉尘和灰渣排放量，从而降低　电耗和成本。此外还可以减少无效运输，节省运　力　。　４洁净煤技术是煤炭工业可持续发展的根本途　径　在未来的５０年内，煤炭在一次能源的结构　中，仍占据不可替代的重要地位。从我国煤炭资　源贮存情况来看，直接燃用低硫煤是不现实的。　我国有许多中硫和高硫煤矿井，若找不到一条限　硫排放的有效措施，这些矿井将面临限产、关闭　的危险。为实现煤炭的清洁生产和清洁高效利　用，采用洁净煤技术是解决煤炭在开发利用过程　中造成污染的根本途径。　我国是以煤炭洗选加工为源头，煤炭高效、　清洁燃烧与发电为核心，洁净煤配煤、煤炭转化　和污染控制为重要内容的技术，对实现可持续发　展具有长远战略意义。　洁净煤技术已成为世界各国解决环境问题　的主导技术之一，也是高技术国际竞争的一个重　一２７—　维普资讯 http://www.cqvip.com

●环境保护　中国资源综合利用　第２期　要领域，其目的是提高煤炭利用率和减少煤炭对　慢，微生物对温度过于敏感，而且要求将煤粉碎　环境的污染，从而使煤炭成为洁净、高效和环保　的非常细，大大增加了脱硫成本，目前还没有工　的能源。煤炭的清洁生产主要指煤炭的合理开　业应用［１３－１６３。　采，煤炭的洗选、配煤、型煤、水煤浆、煤的气化、　煤炭洗选加工是一项最经济有效的控制烟　液化和焦化，是在煤炭被利用前所做的一切准备　尘和ＳＯ：污染的技术。燃用低灰、低硫、高热值煤　工作，目的是有效利用煤炭资源，减少用煤造成　粉，不但可获得可观的经济效益，而且是环境保　的污染，从而达到环保目的［６］。　５大力发展煤炭洗选加工　抓好控制煤炭污染的源头技术——煤炭洗　选加工，是净化煤烟型大气污染的保证，煤炭的　洗选加工是洁净煤技术的基础；目前有物理、化学、　物理化学和生物的方法对原煤进行洗选加工，通　过煤炭洗选加工可以大大减少煤中的灰分和硫　分，而且还可以减少煤炭中有毒微量元素的排放［７］。　（１）物理脱硫　物理法选煤是目前世界上应用最广泛的煤　炭洗选方法。正在研究开发的先进的物理选煤方　法（小直径重介质旋流器、微泡浮选柱、选择性絮　凝、油团选煤、高梯度磁选、摩擦静电选等）可脱　除９０％以上的黄铁矿硫和灰分。根据我国高硫煤　的赋存特点，高硫煤中的硫以黄铁矿为主，且黄　铁矿在煤中多数以单独的团块或颗粒状存在，可　以用费用较低的物理方法脱除。电厂使用了分选　后的精煤既节省功耗、油耗和电耗，又能提高燃　烧效率，减少大气中烟尘和ＳＯ：的排放量。入洗１　亿ｔ原煤可减少燃煤排放ＳＯ２　１００万￣１５０万ｔ，成　本仅为洗涤烟气脱硫成本的ｌ０％　ｍ］。　（２）化学脱硫　煤的化学脱硫主要是利用强碱、强酸和强氧　化剂等化学试剂与原煤进行化学反应，将煤中的　硫转化为其他易于脱除的形态。碱法脱硫具有一　定的腐蚀性，但在合适的条件下可脱去全部的黄　铁矿硫和７０％的有机硫。化学脱硫方法多数是在　高温高压下进行，有的还使用不同的氧化剂，脱　硫工艺复杂，设备投资和运行费用较高，目前处　于试验阶段，还没有工业应用［１卜　］。　（３）生物脱硫　煤的生物脱硫主要利用化学自养性氧化硫　杆菌来加快煤中硫铁矿的氧化与溶解，在ｐＨ值　为３￣６之间用细菌对含硫矿浆进行浸滤，然后分　选，其脱硫率在５０％￣７０％。生物脱硫法不但能脱　除无机硫，也能脱除有机硫。生物脱硫的速度很　一２８一　护的必要前提条件。　６结束语　对煤炭洗选加工是实施可持续发展的战略　要求，煤炭工业的可持续发展不仅满足当前社会　需要而且满足子孙后代的需要。在我国的能源消　费结构中，今后很大一段时间内还是以煤为主，　用于直接燃烧的煤约占煤炭产量的８０％。由于燃　烧技术落后，煤炭在燃烧过程中排放大量烟尘和　有害气体，严重污染了环境。应对煤炭资源进行　精细处理，才符合可持续发展战略，从而实现良　好的环境效益和社会效益。在现代化生产条件　下，对煤炭洗选加工刻不容缓，应大力发展作为　洁净煤技术基础的煤炭洗选加工。　（１）炼焦煤等非动力煤种，应采用洗选效果　较好的重介质洗选；　（２）发展干法节水型洗煤，减轻矿区煤泥水　污染；高硫煤矿区发展煤炭综合加工和洁净配煤　等；　（３）大力发展水煤浆制备技术，使水煤浆代　替煤炭燃用，从而使其具有燃烧效率高、符合调　整便利、减少环境污染、改善劳动条件和节省用　煤等优点；　（４）增加动力煤入洗比例，在大的动力煤基　地建设自动化程度较高的大型选煤厂，简化中小　型选煤厂工艺流程，降低成本，增高经济效益；　（５）从环保发展要求来看，还应在油团选、微　生物选、化学及生物脱硫等前瞻技术方面加大投　入，研究出适于商业应用的、脱硫效率高的选煤　脱硫技术，以充分发挥选煤技术在减少燃煤二氧　化硫污染中的作用。　今后十多年，煤炭洗选加工业将通过结构调　整和技术进步，进入以扩大入洗量为重点，以实　现优质高效为目的的发展阶段。总之，加快我国　煤炭洗选加工技术的发展，把我国煤炭资源优势　转化成为经济优势，对实现我国环境保护和煤炭　工业的可持续发展具有十分重要的战略意义。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期　高志芳等：煤炭洗选加工在环境保护和可持续发展中的作用　●环境保护　参考　文　献　９黄　波．脱硫型水煤浆的制备及燃烧固硫机理　１　范维唐．中国煤炭工业面临的挑战与战略对　策［Ｊ］．煤炭企业管理，２００５（１）：５—８．　的研究［Ｄ］．中国矿业大学博士论文，２００５．　１０周玉森，丛桂芝，夏育才，等．高硫动力煤加工工　艺与设备［Ｊ］．选煤技术，２００１（３）：１—３．　１　１　Ｋｒｕｕｐ　Ｋｏｐｐｅｒｓ，Ｐｒｅｎｆｌｏ．Ｃｌｅａｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　２刘彪，柴清恩．可持续发展战略中的煤炭洗选　工业［Ｊ］．能源基地建设，１９９９（１）：９—１０．　３李宗恺，王体健，金龙山冲国的酸雨模拟及控制　对策研究［Ｊ］．气象科学，２０００，２０（３）：３３９—３４８．　ｆｒｏｍ　Ｃｏａｌ［Ｊ］．Ｅｓｓｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ，１９９６．　１２张学才，张德祥，王捷．煤炭生物加工现状与　４单晓云，高志芳，赵树果．燃煤二氧化硫对大气　展望［Ｊ］．煤炭科学技术，２００１，２９（６）：１－９．　的污染及可行的控制措施［Ｊ］．矿业安全与环保，　１３　单晓云，高志芳．选煤技术在降低燃煤Ｓ０２硫污　２００５（２）：３０－３３．　染中的作用［Ｊ］．选煤技术，２００４（５）：３—６．　５　熊振湖，费学宁，池永志，等．大气污染防治技术　１４　Ｗｅｎ—ｇｆｉｎｇＷａｎｇ．ＴａｏＷａｎｇ．ＯｎｔｈｅＯｒｉｇｉｎａｎｄｔｈｅ　及工程应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００３，　Ｔｒｅｎｄ　ｆｏ　Ａｃｉｄ　Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｌ　Ｊ　１．Ｗａｔｅｒ，　３４８—３５５．　Ａｉｒ，Ｓｏｉｌ　Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，１９９５，８５：２　２９５－２　３００．　６　刘　峰．近年选煤技术综合评述［Ｊ］．选煤技术，　１５　Ａｋｈｔａｒ　Ａｗａｎ　Ａ，Ｌｏｗｗｅｌｌ　Ｍｉｌｌｅｒ　Ｃ．Ｃｌｅａｎ　Ｃｏａｌ　２００３（６）：１－１０．　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ［Ｃ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｆｏＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏａｌ　７单小梅，朱书全．煤中有害微量元素对环境的影　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．１　９８９，Ｂｅｒｉｎｇ．　响及控制［Ｊ］．选煤技术，２００３（３）：３—６　１６　陈建中，夏育才．“九五”选煤研究成果对中国　８　Ｌｉｕ　Ｆｅｎｇ，Ｙａｎｇ　Ｊｕｎｌｉ，Ｓｈａｎ　Ｘｉａｏｙｕｎ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　选煤技术的影响［Ｊ］．选煤技术，２０ｏ１（１）：５—１０．　ｍｖｅｌｉｒ卜　００ａｌ刚ｌｐ　ａｎｄ　ａｓＩｌ　ｍ由　０。ｅｓｓ［Ｃ］．　１７毛健雄，毛健全，赵树民．煤的清洁燃烧［Ｍ］．北　Ｐｒｅｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　Ｓｅｃｏｎｄ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　京：科学出版社，２０００，２—９．　ｏｎ　Ｃｌｅａｎ　Ｃｏａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，１９９９，Ｂｅｉｊｉｎｇ．　（责任编辑／荆小旦）　●行业动态　海尔集团积极推行绿色战略　海尔作为我国最大的家电生产企业，一直致　三、绿色回收。废旧家电及电子产品既具有　力于中国环保事业，积极参与废旧家电及电子产　污染环境的潜在可能，也具有资源再生利用的潜　品的回收利用工作，下一步海尔将通过推行绿色　在价值。当产品生命周期到达报废阶段时，海尔　战略来推进资源循环利用工作。　将对其进行绿色回收再利用，实现产品生命周期　一、绿色设计。海尔集团对家电开展绿色产　的闭环。目前，海尔通过各种渠道回收集团内部　品设计，并对产品进行全生命周期内的绿色特性　的废弃家电及电子产品，将新品开发和生产中产　分析及研究。使海尔产品在全生命周期内的环保　生的报废品和试验品，售后服务时从社会上回收　性能达到国际领先水平。　的废旧家电以及销售过程中“以旧换新”的废旧　二、绿色制造。１９９６年８月，海尔电冰箱事业　家电和企业内部使用的报废电器、电子设备统一　部通过ＩＳ０１４００１环保认证，１９９８年海尔集团通　处理。　过ＩＳ０１４００１环境管理体系认证，为海尔产品的　四、绿色经营。绿色经营首先是依法经营，严　绿色制造提供了保障。目前，海尔认真执行信息　格按照国家法律法规的要求开展生产、经营活　产业部颁布的《电子信息产品污染控制管理办　动；其次是要始终坚持绿色和环保的经营理念，　法》的有关规定，严格控制铅、汞、镉、六价铬、聚　并将其融入产品的市场调研、设计、制造、销售、　溴二苯醚（ＰＢＤＥ）、聚溴联苯（ＰＢＢ）等六类有害物　回收及资源化利用过程的每一个环节中。　质在制造过程、最终产品及包装中的使用。　一２９—