第二章 煤炭开采与洗选业
一、生产原理及主要工艺
煤炭开采与洗选业主要分为煤炭开采与煤炭洗选两个部分，煤炭开采又根据煤炭距地表的距离分为两种开采方式，当煤层距离地表较浅时，一般选择利用大型铲土机直接剥离地表土层和岩层挖掘煤炭，将煤层裸露出来开采，此为露天煤矿。当煤层距离地表较深时，一般选择向地下开掘隧道，用机械或人工采掘煤炭，此为井工煤矿（地下矿井）。采掘出来的煤炭通过运输皮带提升至地面经过排矸石工序后送至煤筒仓或煤堆场，井下产生的矸石部分回填矿井，多余部分通过矸石车运送至地面矸石山分层覆盖黄土以及绿化处理。
煤炭洗选是依据用煤质量需求对煤炭进行洗选而产出高质量煤的过程，主要分为物理选煤、化学选煤、物理化学选煤等。其中物理选煤主要是根据煤炭及其含有杂质的物理特性进行选煤，在物理选煤中常常参照粒度、密度、硬度、磁性、电性等物理特性，将煤炭与杂质区分开来。常用方法为重力选煤、跳汰选煤、重介质选煤、电磁选煤、利用煤和杂质的电磁性能差异选煤等。
化学选煤通常都是结合煤炭、杂质的化学特性，制定各种不同的化学反应方案，以此来达到洗煤加工的效果。化学洗煤的根本原理是借助化学反应使煤中有用成分富集，将煤炭中的杂质、有害成分全面清理的一套工艺。此外，化学洗煤处理也是“脱硫”的重要过程。按照选择的化学药剂种类和反应原理，包括：碱处理、氧化法和溶剂萃取等方法。
物理化学选煤是将煤炭及杂质的物理特性、化学特性等融合起来，形成一个综合性的煤炭洗选方案。常用的方法是“浮游选煤”，主要是按照矿物表面物理化学性质的差别进行分选。采用这种工艺处理要配合相关的机械设备。
还有一种选煤方式为微生物选煤，是用某些自养性和异养性微生物，直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫，从而实现煤炭脱硫效果。
当前，区内企业在生产阶段常用的选煤方法为跳汰洗煤、重介质洗煤、浮选洗煤。跳汰洗煤原理为当原煤进入跳汰机后，在水力或风力的作用下，不断跳跃前进的过程中，因为密度不同，轻物上浮（精煤），重物（矸石）下浮，当运动至出料口，将矸石、中煤、精煤分别排出。
重介质选煤原理为利用密度大于水但居于煤与矸石之间的重液或重悬浮液，当原煤进入分选机后，因为煤与矸石密度不同，精煤密度小而上浮，矸石或中煤密度大而下沉，分别从出料口排出。重液为某些无机盐类的水溶液和高密度的有机溶液；重悬浮液为高密度固体微粒与水配制成具有一定密度呈悬浮状态的流体。
浮选洗煤主要用于进行细颗粒煤分选，由于开采的煤炭是由多种混合物组合而成，成分很不均匀。为了得到高纯度的煤炭，就需要将多种混合物分离开来。同时，因为不同物质性质不同，浮选通常会根据固、液、气三相体系物理、化学原理的结合，实现煤炭颗粒的有效分离。
图2-1 流程示意图
煤炭开采与洗选主要生产过程详解：
（1）煤炭开采。通过露天煤矿或地下矿井将煤炭开采传输至存放地。
（2）煤炭配置。根据需求对各种原煤进行配置配量。
（3）煤炭筛选。对已配置好的煤炭进行大小筛分。
（4）煤炭破碎。对体积不符合的煤炭进行破碎至大小适合洗选机。
（5）煤炭洗选。对体积适合的煤炭进行洗选，分别排出精煤、中煤、矸石。
（6）煤炭整理。分别处理精煤、中煤、矸石。
二、区内该行业用电特性与电力成本
1．用电特性
（1）宁东镇地区该行业某110千伏接入用户分别在春、夏、秋、冬四季中各取一日用电曲线对比图（见图2-2）。
图2-2 某110千伏接入用户4日用电曲线对比图
（2）宁东镇地区该行业某35千伏接入用户分别在春、夏、秋、冬四季中各取一日用电曲线对比图（见图2-3）。
图2-3 某35千伏接入用户4日用电曲线对比图
以上为宁夏地区该行业具代表性企业用电曲线，宁夏地区煤炭开采与洗选企业现主要集中于煤炭储量丰富的石嘴山与宁东地区。煤炭的开采与洗选对生产时间无特殊要求，所以企业生产时普遍采取避峰就谷的用电模式，积极错峰用电，峰时避免生产，降低电费支出，24小时内谷时段运行较多生产设备，负荷较高且变化较大，峰时段减少生产设备的运行，部分生产设备停用或进行检修，负荷较低且变化较小。企业冬季如不停产，因增加取暖设备用电与天气原因，企业用电负荷将较夏季高，用电量增多，全年内无特殊用电情况。企业生产过程中高压电机需24小时运行，用于加工原煤的破碎机电耗最高。
2．用电成本
宁夏地区煤炭开采与洗选企业普遍为规模较大的集团式企业，接入电压等级较高，再通过自建变电站逐级降低电压提供给下属煤矿与洗煤厂使用，用电占生产成本的40%至60%。企业生产普遍采用网购电，电价变动对企业用电成本影响较大。2018年区内规模以上企业原煤生产电耗统计为13.95千瓦时/吨，选煤生产电耗统计为6.73千瓦时/吨。
三、该行业对环境影响分析
1．大气污染
煤炭开采过程中，矿井会产生瓦斯气体造成污染，我国煤矿开采排放的瓦斯量每年高达70亿立方米至90亿立方米，约占全球总量的1/3，对环境污染十分严重。对物料的输送、装卸、堆放以及破碎筛分都会造成粉尘污染，矿井采暖锅炉、热风炉等排放二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等有害气体。
2．水污染
地下矿井在挖掘与开采过程中会污染地下水。煤炭中含有少量的硫，煤层开采后与矿井水和空气接触后，产生化学反应，使矿井水呈现酸性。酸性矿井水若下渗会对地下水造成更大污染，同时还会腐蚀工作设备，如果污水未经处理就排掉，则会对周边的水系造成污染，影响当地人民的生活。
3．土地污染
煤炭的开采中，露天开采会破坏土地耕作和植被生长，地下开采则造成采空区，引起地表塌陷，更易引起山体滑落或泥石流，危及地面水体、建筑物及周边道路的安全。
4．固废污染
煤炭开采产生大量矸石，堆放这些矸石占用了大量的土地资源。矸石在空气中被氧化释放热量产生自燃易引发火灾，而释放出的一氧化碳与二氧化硫会再次污染大气环境。
四、区内该行业主要原料来源及销售途径
1．主要原料来源
主要原料为自采的原煤，采煤场与洗煤厂一般为上下级结合生产，多数企业采煤与洗煤为一条生产线，自产自洗，个别洗煤厂会就近收购原煤进行洗煤作业。
2．产品销售途径
主要产品为精煤、中煤、煤矸石等。精煤、中煤主要销售于周边钢铁行业及火力发电行业。煤矸石用于回填矿区、铺路等或运往综合固废处理区。