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摘要：在原煤开采中矸石难免会进入到煤炭中，这部分矸石最终需要通过选煤排出，选择合理的排矸工艺在恰当的环节排出不仅可以减小生产成本还可以避免对下游分选环节的影响。 通常预排矸是对块煤中的矸石进行初选预排，常用的工艺有动筛跳汰、重介浅槽、智能选矸等，每种工艺都各有特点在选择时需要考虑原煤煤质、现场生产条件及作业制度等多种因素，现以金谷煤业选煤厂为例对各工艺的优缺点和设计时应注意的重点进行介绍。
关键词：预排矸 动筛 浅槽 智能选矸
一、厂型及煤质情况
金谷选煤厂为矿井配套选煤厂，生产能力1.2Mt/年，为高硫主焦煤，原煤筛分试验如下：
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表1 原煤筛分实验记录表
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粒级mm
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产率
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质量
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占全样%
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筛上累计%
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Ad%
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St%
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>100
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1.7
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1.7
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72
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3.18
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100-50
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7.5
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9.2
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68
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2.91
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50-25
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6.7
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15.9
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65
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3.55
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25-13
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9.5
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25.4
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66.64
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3.74
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13-1
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42.7
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68.1
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32.48
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3.61
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<1
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31.9
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100
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28
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3.51
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合计
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100
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39.81
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3.53
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由表1可知，13mm以上粒级占比25.4%，灰分66.9%以矸石为主，需选择合理的工艺将此粒级中的矸石预先排出。
二、排矸工艺
1、动筛跳汰机
动筛跳汰机是重力分选设备的一种，为单段跳汰机。工作原理为：曲臂带动筛面在充满水的槽体中做上下往复运动，当筛面向下运动时，筛面上的物料在水的作业用下按照密度实现分层。上层的轻产物越过溢流堰进入提升轮经提升轮脱水，沉积在下层筛面上的重产物厚度达到排矸条件时通过转动的排矸轮排入提升轮经提升轮提升脱水，透过筛面的小颗粒和煤泥通过与槽体连通的斗子提升机提升脱水后排出。
动筛跳汰机的优点有：1）入料范围为350-25（13）mm，入料范围广，适合于早期将原煤中的大块矸石排出，减少对矸石的破碎。2）工艺简单，投资小，用于预排矸可不设精煤和矸石脱水设备，设备少、布置紧凑。3）以水为分选介质，生产成本低且循环水仅用作物料带走水的补充及槽体内液体浓度的稀释，用水量少。4）单机处理量大、按密度分层对煤质适应性强，为成熟的预排矸或代替人工拣矸设备。缺点有：1）相对于重介选矸分选精度低。2）通过检测动筛驱动电机电流大小确定筛面上的重产物床层的厚度，排矸轮的启动和转动速度取决于设定电流和实际电流的大小，排矸启动电流的设定是否合适直接影响分选效果。3）透过筛面的物料有精煤、煤泥和矸石此部分物料混在一起后续处理难度大，一般采取的工艺为斗提机提升脱水后进入离心机再次脱水，脱水后的产品进入精煤。但物料中的矸石不仅会严重影响离心机筛篮的使用寿命而且会影响精煤的煤质。
2、重介浅槽
重介质悬浮液通过给料泵分别从槽体底部和侧面给入槽体中形式上升流和水平流，原煤进入到充满悬浮液的槽体中，大于悬浮液密度的重产物沉入槽底通过带孔的刮板初步脱介后排出再通过脱介筛进行脱水脱介后形成最终矸石，低于悬浮液密度的轻产物在水平流作用下流出槽体。上升流的作用是减小物料的沉降速度，使与矸石混杂的轻产物分散并充分上浮；水平流的主要作用是提供充分的介质流将轻产物输送出槽体。
重介浅槽的有点有：1）利用重介质悬浮液进行分选，分选精度高且可实现高密度分选。2）处理量大、入料范围300-13mm，且部分选煤厂已将下线降到6mm，入料范围广、下线低。3）系统自动化程度高，远程控制调节方便。缺点有：1）需配套介质添加、输送、脱水脱介、介质磁选回收等环节，工艺相对跳汰比较复杂。2）介质消耗、动力消耗较大、生产及投资成本高。3）底板、滑道、链条、链轮、脱介筛筛板等磨损量大，维护量大、成本高。
3、智能选矸机
智能选矸机主要是利用γ、X等射线和图像对煤和矸石进行识别，目前主要是采用射线进行识别，图像识别常作为在射线识别有难度时的一种补充识别手段，一般不作为独立的识别系统应用。常用的X射线识别的主要原理是：利用X射线对物料进行照射，因为穿透物料时煤和矸石对射线的吸收差异较大，采用线阵对穿过物料后射线检测，根据衰减量的大小划定煤和矸石。图像识别是利用高速摄像机对物料进行拍照，经图片处理器根据色素等要去区别煤和矸石，因图片对传输、软件及处理设备等要求高，因此稳定性较射线识别低，应用较少。
智能选矸机为干法选煤，一般由布料、识别、执行和除尘系统组成，布料系统一般采用振动筛将物料摊开、摊平，同时进行检查性筛分进一步除去物料中的末煤，为物料的识别创造条件。进入选矸机的物料在皮带上摊开后匀速经过识别系统，通过识别系统后识别出该块物料是煤还是矸石，等物料到达执行器位置时，执行器根据识别情况选出煤或矸石。
目前常用的执行方式有电磁阀控制的高压气枪和机械手两种。
智能选矸的有优点有：1）工艺系统简单、设备少。2）不用水、不产生煤泥，可用于缺水、煤泥水处理困难、矸石易泥化的厂矿。3）设备布置紧凑、占地少，可在不扩建厂房的情况下将手选改造成智能选矸。4）智能化程度高、设备维护量小，已实现远程控制和集中化管理，生产成本低。5）入料粒度范围在300-10mm，粒度范围广。缺点有：1）末煤对识别影响大，当原煤较湿、筛分效果差时，识别误差大分析精度降低。2）煤和矸石对射线吸收性能相差较小时尤其是对高硫煤等识别难度大。3）干法分选机及配套系统中煤尘大，对除尘设备要求高，除尘管理难度较大。
三、金谷排矸工艺的选择
金谷煤业13mm以下原煤采用三产品重介井下分选，如果选用动筛跳汰斗提机提上来的透筛物料最好的办法是进入三产品重介进行二次分选，但这样一来布置难度增大，厂房高度势必增加，且金谷13mm以上物料以矸石为主，动筛跳汰排矸轮及提升轮压力偏大。因金谷为高硫煤，射线识别比较困难，且需布置在主厂房粉尘管理难度大，故不合适。选用智能选矸机。选用重介浅槽与三产品重介配合，厂房布置紧凑，浅槽分选精度高有利于焦煤资源的回收。
四、结论
1、动筛跳汰、重介浅槽及智能选矸均为比较成熟的选矸工艺，需根据煤质结合现场条件综合分析、选择。
2、选用动筛跳汰时，应充分考虑透筛物料的后续处理。
3、重介浅槽具有分选精度高、适应性强等优点，但投资、运行成本较高。
4、智能选矸系统简单、改造难度小但需充分考虑原煤的性质和粉尘的管理。
参考文献：
[1]解京选等，选煤实用技术手册.中国矿业大学出版社2008.
[2]周祖德、陈幼平主编.机电一体化控制系统技术和系统.华中科技大学出版社
[3]谢广元主编，选矿学，中国矿业大学出版社