当前的中国已汇集了国际上最先进的选煤技术、装备、人才及设计理念。从设计角度来看,中国选煤工业呈现三大特点:其一,新建选煤厂数量多,建设周期短,投资少,见效快;其二,选煤厂趋向于规模大型化、系统简单化、厂房低层化、装备高效化,大型选煤基地正在形成;其三,重介质选煤比重大幅度提高,趋向于主导地位。但随之而来的重介质资源短缺、煤泥处理与利用、矸石排放困难等问题,可能成为制约选煤可持续发展的三个潜在因素。重介质选煤分选精度高,自动化程度高,受到青睐是正常现象。但如果不论煤质特性,不论产品要求,不论是否合理,片面追求所谓“先进”,一律采用重介质选煤方法,就不是好现象。重介质选煤的绝对主导地位,可能引起磁铁矿粉资源严重短缺,选煤厂无法正常运行。假设每年入洗原煤4亿t,其中90%采用重介质选煤方法分选,每入洗1t煤消耗重介质2kg,则每年需要消耗高品位的磁铁矿粉72万t。以原矿石品位30%计算,相当于需要新建一座150万t的磁铁矿和选矿厂。中国的铁矿资源并不富裕,且多为赤铁矿,磁铁矿更少,钢铁工业自身的需求尚难于满足。如果选煤厂使用大量的磁铁矿粉作介质,主观目的是为了多回收一部分煤炭资源,而客观上却造成了铁矿资源的浪费,那么,这种做法的合理性就值得深思。重介质资源的短缺必将反过来制约重介质选煤的发展。而且磁铁矿品位降低,非磁性物含量偏大,难于直接满足重介质选煤工艺对介质的要求。种种迹象表明,如果重介质选煤方法所占的比重过大,必将导致稀缺的磁铁矿粉价格继续猛涨或有价无市。届时,重介质选煤厂可能因买不到磁铁矿粉而停产,甚至可能进口磁铁矿粉维持生产或改用其他选煤方法。(1)加紧研究新的重介质,寻找资源丰富又便于回收的加重质。这是重介质选煤可持续发展的必经之路,但需要较长的时间。(2)慎重地选择合理的选煤方法,既不要违心引导,也不要盲目跟随,跳出只有重介质才能选煤的怪圈。在新的重介质研究成功之前,这是保证选煤可持续发展的有效措施。中国原煤有40%-45%属于难选或极难选,还有不少属于易选或中等可选。难选或极难选原煤应该用重介质分选,可以大幅度提高精煤产率。易选或中等可选原煤用重介质分选就不一定能有效地提高精煤产率,此时就不宜采用重介质选煤方法。选煤厂设计采用重介质选煤工艺时,除需进行方案比选外,建议增加重介质供求情况的调查,以确保选煤厂投产后正常运行。选煤厂规模大型化带来的必然结果是煤泥大量集中。煤泥处理与利用一直是选煤厂的关键问题。大量煤泥集中处理,更有可能成为制约选煤厂生产能力和正常运行的潜在问题。一般选煤厂煤泥含量在15%-20%左右,煤泥处理设备的投资占全厂设备总投资约10%-15%,煤泥处理费用占全厂选煤生产成本约15%-20%,煤泥利用率约60%-90%。假设选煤厂年生产能力为1000万t,则每年煤泥产量在150万t以上。不仅处理如此大量的煤泥,需要大量的设备和费用,而且如何利用这些煤泥,更是关系到选煤厂可持续发展和避免煤泥污染环境的大问题。煤泥处理和利用问题应结合在一起考虑,有三种解决办法:(1)对于动力煤选煤厂,通过干法筛分或脱粉来尽可能地减少煤泥量,是有效处理和利用煤泥的最简单方法。虽然深度干法筛分和脱粉的效果很差,但只要能取得一定的效果(笔者认为筛分或脱粉效率的临界值大约为45%-50%),就能达到降低煤泥量及产品水分、降低基建投资和生产成本、提高销售收入的目的。(2)对于炼焦煤选煤厂,将煤泥按灰分或粒度分级,分散到各个产品中去掺混销售,避免煤泥在单个产品中积聚,既有利于煤泥的处理,又便于煤泥的利用。当有煤泥分选作业时,煤泥自然会按灰分的高低分到不同产品中。在没有煤泥分选作业时,也应有意识地把煤泥“带”到各产品中去。一般未经分选的煤泥灰分在20%-30%左右,按“等基元灰分原则”,其中一部分完全可能取代灰分为30%-40%左右的中煤而“带进”低灰产品中。这种办法处理煤泥,需要采用离心机、加压过滤机等产品水分低、物料松散的煤泥处理设备,以便煤泥掺混均匀。费用相对较高。(3)将煤泥单独作为产品集中处理,脱水后的煤泥直接泵送或制成浓度为65%左右的水煤浆后泵送至锅炉燃烧。如果就近有电厂锅炉或其他工业锅炉可以利用煤泥燃烧,这是值得推荐的一种方法。煤泥的集中处理,也为就近配套建设煤泥电厂、水煤浆电厂或其他工业锅炉燃烧企业创造了有利条件。煤泥直接泵送燃烧和煤泥制浆燃烧都是成熟的技术,实践证明是可行的,其燃烧效率和粉煤燃烧效率差别不大,约低3%-4%。煤泥水分一般在30%左右,掺入其他产品中销售比较困难,希望能够进一步降低水分至20%以下,因而处理量小且费用高。煤泥如果单独泵送,则不需要降低水分,反而可以适当提高水分至35%左右,故设备处理量大,费用低。这种办法可以采用带式压滤机、真空过滤机等产品水分较高的设备来处理煤泥。生产实际可采用分散处理利用与集中处理利用相结合,即上述两者同时应用。选煤厂既生产洁净煤,又排除矸石。虽然矸石综合利用问题早已引起重视,矸石电厂、建材厂等利用方式和掩埋、复垦等处理措施也行之有效,但仍然有大量的矸石山存在。特别是新设计建设的选煤厂,往往难于及时配套矸石综合利用项目,不得不建临时矸石山。这些逐年增加的矸石山不仅占用大量的土地,而且还会产生污染。如果不引起重视,将会严重制约选煤工业的可持续发展。(1)强化矸石综合利用,开发配套利用矸石的新技术、新项目,变废为宝。从设计角度考虑,如果在井下初步进行简易的机械选矸,矸石在井下就地充填,就可以彻底解决地面排矸困难的问题,一举多得。①根本上解决矸石地面废弃所造成的占地和污染问题;②可部分减轻因采矿造成的地面塌陷所带来的不利影响;③在相同提升设备情况下,可提高矿井煤炭提升能力约5%-10%,或在相同提升能力情况下,可减小井筒直径和提升设备;④有利于提高矿井煤炭质量,降低煤炭提升运输成本和地面选煤成本。井下排矸并充填是一项新技术,是一项复杂的系统工程。该工程能否实施,需要采煤、选煤和运输等专业紧密结合,需要做大量的试验研究工作。由于专业基础技术是成熟的,故井下排矸充填技术方案应该是可行的。毫无疑问,选煤是洁净煤技术的源头,为充分洁净地利用煤炭资源,必须加大选煤力度,进一步提高原煤入洗比例。与此同时,为了适应国民经济可持续发展的总体目标,也应该重视和关注选煤工业的可持续发展。在发展过程中可能出现的重介质、煤泥和矸石三个潜在问题,只要引起选煤厂设计人员、建设者和决策者的充分重视,就可防患于未然。