云南某煤矿资源综合利用及洗煤厂发展研究

摘要：本论文聚焦云南某煤矿，深入分析其资源综合利用状况与洗煤厂发展态势。通过研究矿区煤炭煤质特性，剖析煤矸石、矿井水、瓦斯气等资源的利用方式；详细阐述选煤厂工艺与区域服务能力，并识别项目存在的政策、安全、管理；最后结合国家及云南省相关政策，提出煤炭及衍生产品资源化利用和洗煤厂发展的建议，旨在推动煤矿企业实现绿色、可持续发展，提升资源利用效率与经济效益。

关键词：煤矿资源综合利用；洗煤厂；风险识别；发展建议

一、引言

煤炭作为我国重要的基础能源，在国民经济发展中占据关键地位。然而，传统煤炭产业面临资源利用效率低、环境污染严重等问题。在当前绿色发展和能源结构调整的大背景下，实现煤矿资源的综合利用和洗煤厂的可持续发展至关重要。针对云南某煤矿作为具有代表性的矿区，对其资源综合利用及洗煤厂的研究，可为同类煤矿提供借鉴，有助于推动煤炭行业的转型升级，实现资源的高效利用和生态环境的保护。

二、资源化利用情况分析

2.1 矿区煤炭煤质情况

矿区煤炭属于无烟煤，在物理性质方面，呈现出深灰-灰黑色，条痕为深灰色，以块状为主，伴有少量粉粒状和粒状形态。煤层裂隙较发育至发育，致使煤炭易破碎成块粒煤或粉粒。其结构主要为中-细条带状，少量宽条带及线理状；构造为层状-块状，具有似金属光泽为主，金刚光泽次之，还带有少量沥青光泽和玻璃光泽。断口主要为贝壳状、平坦状，少量呈现阶梯状、参差状、眼球状。内生和外生裂隙发育，内部充填薄膜状、网格状、细脉状方解石，并且含有较多结核状、透镜状、侵染状、星点状、似层状黄铁矿。

在化学性质上，各煤层主要煤质指标变化以中等为主。灰分（Ad）标准差在5.08-10.15之间，一般处于5-7范围，煤质变化程度中等；硫分（St，d）标准差在0.70-1.49，通常大于0.8，煤质变化幅度较大；发热量（Qgr，d）标准差在2.22-4.70，均小于5，变化幅值较小。从变异系数来看，灰分（Ad）变异系数在27-44% ；硫（St，d）变异系数在35-112%；发热量（Qnet，ar）变异系数在7-17%，表明发热量的变异系数相对较小。

2.2 矿区煤炭产生“三废”资源化利用情况

2.2.1 煤矸石的利用

矿区在正常生产期间，每年产生的煤矸石量达0.71Mt。目前，对煤矸石的处理主要采用以下三种方式：

（1）掘进矸石直接回填废弃巷道，或者出井后与选煤厂洗选矸石一起通过地面充填泵系统制成浆体，用于充填井下工作面采空区。但这种处理方式需要对矸石进行地面预处理，所需设备和场地投入较大，而且回填矸石的利用不够充分，无法产生额外的经济效益。

（2）利用旋流器等设备对煤矸石进行简易洗选，回收低热值煤，分选出热值在6.3MJ/kg以上的煤矸石，作为低热值燃料与较高热值燃料掺和后，供给锅炉燃烧。此方式能够最大限度地利用煤矸石，有助于火力发电厂控制成本，燃烧产生的粉煤灰还可作为其他产品的生产原料。然而，当煤矸石产量过大时，难以及时处理，容易造成原料堆积。

（3）在远离水源的地方设置临时煤矸石堆放场，对煤矸石进行临时存放。这种处理方式仅为临时措施，煤矸石在露天堆放过程中，产生的污水和粉尘会对自然环境造成污染，并且存在较高的火灾隐患。

2.2.2 矿井水利用

矿区的矿井涌水及灌浆析出水等，经过矿井水处理站处理后，用于矿井生产用水。多余的部分通过管道输送至电厂及选煤厂使用，实现了废水零排放，不会对环境造成污染。这种矿井水利用方式符合国家相关环保标准，兼具经济效益、清洁性和环保性，在工业化生产中具有广阔的发展前景，有助于实现煤炭企业的绿色发展，对环境保护和全社会的可持续发展意义重大。

2.2.3 瓦斯气利用

矿区属于高瓦斯矿井，矿井瓦斯储量高达 114.50亿m³，瓦斯属于可抽放类型，可抽瓦斯量为49.20亿m³，煤矿生产期间平均年瓦斯实际抽放量为42.048Mm³。目前，矿井已在附近工业场地建成地面永久瓦斯抽采泵站并投入运行。但煤电一体化项目中的瓦斯发电站尚在建设阶段，导致矿井瓦斯气目前未能得到充分利用，在矿井开采过程中主要以抽放的形式进行处理。

三、煤矿选煤厂分析

3.1 选煤厂工艺情况

矿区洗煤厂设计产能为800万吨/年，产品结构有 200mm-13mm块精煤、13mm-0mm末精煤、13mm-0mm末煤。洗煤工艺为：原煤先进行+13mm分级及脱泥作业，分级脱泥后的筛上块煤通过重介浅槽分选生产块精煤，干法分级作业的-13mm筛末煤经由分配刮板运输，可灵活调整入洗及旁路比例；湿法脱泥筛下的末煤经弧形筛和直线振动筛联合脱水脱泥后，全部进入末煤重介分选系统，弧形筛和直线振动筛筛下水汇至煤泥桶，矸石经脱介后排弃。

从设备配置来看，矿区选煤厂的设备具有大型化、高效化、整合性等优点，生产过程实现了自动检测、监控、智能分选、生产过程智能分析、设备全生命周期管理等“四化”项目，能够实现“无人值守、机器人巡视，人工辅助巡检”，达到了国内先进的智能化选煤厂水平。

3.2 选煤厂区域服务能力情况

煤矿选煤厂作为区域内产能最大、智能化程度最高的选煤厂，不仅能够充分满足未来矿区满负荷生产的需求，还可以为周边区域煤矿的原煤洗选提供服务，为矿区周边地区提供优质便捷的生产服务保障。在设计初期，选煤厂就以煤炭产业链的现代化、智能化为方向，以绿色生产、安全生产、高效生产为核心进行规划。其具有成本优势明显、生产清洁化程度高、自动化程度高、生产效率高、运行安全稳定等特点，具有广阔的发展前景。

四、煤矿资源综合利用及洗煤厂发展建议

4.1 国家、云南省关于煤矿资源综合利用相关政策

我国化石类能源储存呈现富煤贫油少气的基本国情。近年来，虽然风能、太阳能等新能源产业发展迅速，但受季节交替、气候变化和技术不成熟等因素影响较大，难以成为国家经济发展的主要能源支撑。未来，保持一定规模的煤炭和火电仍是我国经济稳定发展的重要战略保障。然而，传统煤炭利用存在资源利用不充分、污染严重的问题。国家在《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中提出了能源资源安全战略，包括加强煤炭储备能力建设、完善能源风险应急管控体系、加强重点城市和用户电力供应保障、强化重要能源设施和能源网络安全防护等内容，同时推动煤炭等化石能源清洁高效利用，推进相关行业绿色化改造，加快货物运输方式转变。《云南省绿色能源“十四五”规划》对煤炭综合利用也提出了明确要求，包括加强煤炭洗选加工，实现深度提质和分质分级利用，提高煤矸石等资源的综合利用水平，延伸煤炭产业循环经济链，鼓励相关产业间的耦合发展，降低资源消耗和污染排放。由此可见，煤矿资源的清洁高效利用将成为煤炭企业重要的评价指标。

4.2 煤炭及衍生产品资源化利用建议

4.2.1 煤炭气化利用

近年来，煤炭行业产业结构和布局不断优化，在去产能政策推动下，煤炭企业加大优质产能建设，提高了煤炭供给质量。推动商品煤的多元化利用，提高利用效率成为发展趋势。随着商品煤清洁高效利用技术的进步，为煤矿企业实现能源绿色低碳转型、保障能源安全提供了新途径。

矿区各煤层各项工艺指标良好，块煤产率较高。其中，粉煤符合沸腾床气化用煤要求，末煤经洗选后可作为生产电石、烧结矿石和高炉喷吹、烧制钙镁磷肥的特优煤，块精煤可作为一般气化用煤。矿区C16等煤层为优质合成氨用煤，中硫、中高硫、高硫煤层的块煤经破碎处理后符合沸腾床气化用煤要求，其它主要可采煤层均可用作动力用煤。因此，应进一步研究煤炭气化利用技术，提高煤炭资源的利用效率和附加值。

4.2.2 煤矸石商品化利用

煤矸石作为煤炭伴生矿物，矿区每年煤矸石产量超过100万吨，大量堆放会带来环境污染、土地占用、自燃等问题，严重影响生态环境和企业经济效益。实现煤矸石的资源化利用，变“废”为宝，对煤炭企业的绿色发展和社会可持续发展意义重大。在安全、环保的前提下，可采取多种方式对煤矸石进行资源化利用：

（1）冶金原料：经检测，矿区煤矸石中Ti元素含量为5.55%TiO2含量为4.79%，其品味达到冶金要求标准，具有很高的综合利用价值。建议进一步研究Ti元素在煤矸石和掘进矸石中的赋存状态、形式、规律及富集分离方式，分析开采、洗选的经济效益，确定具体利用方案。

（2）建筑材料：煤矸石中含有Al2O3、SiO2和Fe2O3等无机灰分，总含量占煤矸石总量的60% - 95%。经过粉碎、预成型、加热焙烧等加工处理后，可制成实心砖、空心砖、多孔砖、免烧砖、内燃砖、釉面砖、高档瓷砖等建筑材料，具有较高的经济价值和实用价值。

（3）土壤改良：煤矸石中含有植物生长所需的N、P、K、B、Cu、Zn、Mo、Co等微量元素。以煤矸石为原料基质，加入添加剂制成有机复合肥，或经微生物发酵制成微生物有机肥料，能够改善土壤结构，提高土壤肥力，对改善矿区环境、节约资源具有积极作用。

（4）燃烧发电：矿区产出的煤矸石热值均在12550kJ/kg以上，可与矿区开采的高热值煤掺烧用于火力发电。发电产生的粉煤灰经加工处理后，可作为道路基层材料、建筑材料、耐火材料等进行再利用，既能降低成本，又有利于环境保护和资源节约。

4.2.3 矿井水循环利用

矿井水主要由岩溶水、裂隙水和孔隙水组成，水量相对较少，主要受大气降水和地表径流补给，季节性变化明显。由于不同煤层生产和不同生产阶段对水资源的影响不同，且矿井水与煤层、岩层接触以及开采过程的人为污染，其悬浮物含量远高于地表水，且悬浮物粒度小、比重轻、难以沉降，不能直接排放到自然环境中，需要通过专门的回收渠道、渠道和处理方式进行处理。可通过对矿井水采取混凝、沉降、过滤、吸附等工艺，去除矿井水所含悬浮颗粒杂质和金属离子，利用水泵将处理后的矿井水打到火力发电厂用作循环冷却水，从而达到节约用水、低排用水的目的。

4.2.4瓦斯气商品化利用

目前矿井已进入联合试运转阶段，随着矿井投产，矿井可提供充足、稳定的气源。一是可采取将浓度＞30%的高浓瓦斯和浓度10%～30%的低浓瓦斯全部混合后用内燃式瓦斯发电机组直接发电上网。二是可探索将尽可能多的瓦斯混合至浓度为1%的超低浓瓦斯，后输送至燃煤电厂锅炉进行助燃。

4.3洗煤厂发展建议

洗煤厂是煤炭加工、转化和利用的重要环节，是煤炭市场的重要组成部分，同时也是国家环境保护、资源节约和安全生产的重要阵地。面对新形势、新要求，洗煤行业发展必须有新思路、新举措，走可持续发展之路。

4.3.1提升服务区域经济能力

随着煤炭行业供给侧结构性改革的深入推进，我国煤炭工业进入了产业结构优化、技术水平提升、资源利用高效的新阶段，洗煤行业也迎来了新的发展机遇。目前，矿区配套洗煤厂设计总产能为800万吨/年，是矿区周边技术最先进、产能最大且唯一的洗煤厂，洗煤厂应抓住这一优势，主动适应市场变化，在保证安全生产的前提下，积极提升洗煤厂服务区域经济能力。一是发挥好洗煤厂在原煤加工方面的优势，按照市场需求开发更多洗精煤品种，为用户提供更多符合市场需求的精煤产品。二是利用好洗煤厂的场地资源优势，通过技术改造实现洗精煤加工与销售环节的一体化。三是利用好洗煤企业的环保优势，通过技术改造实现资源循环利用。四是充分发挥洗煤厂人才队伍优势，积极引进人才充实洗煤队伍，与具有相关资质煤质检验机构合作，建设符合产品需求的煤质化验和分析测试实验室。

4.3.2加强洗煤厂环境保护和安全生产工作

（1）节能减排。①技术措施：a.合理选择输送设备提升最大速度，降低加、减速阶段的损耗。b.采用变频调速装置对设备进行控制，既减轻了设备起动电流对电网冲击的影响，又达到节能的目的。c.采用集中控制，缩短开、停车时间。d.合理选择新型高效的水泵，使之运行在最佳工况点。②管理措施：a.加强设备的运行管理，采用多台同型设备集中控制。b.加强设备的检修维护，及时更换破损的设备零部件，使系统中各设备始终保持良好的工作状态。c.推广电能监控信息系统技术，建立计算机远程监控信息系统，实时监测电能消耗等运行参数，严格控制高峰期用电负荷，实现电能管理信息化和自动化。d.实行计划用电，合理分配用电高峰期电力指标。统筹调度用电负荷，努力做到“避峰填谷”、经济运行。

（2）生态环保措施。①生产污水处理：洗煤厂生产过程每吨煤用水量约为2～8m³，污水主要含有粒径小于50μm的悬浮物，主要成分为微煤粉、砂土、粉岩等，可将生产污水排入调节池，经调节池调节水质水量初沉淀后，通过加药器投加混凝剂，经混合器使混凝剂与原水充分混合反应后，在经过一体化净水器处理，出水达到《煤炭工业污染物排放标准》后，可导入消防水池或作为洗煤厂洗选补充水，实现生产污水的循环利用。②煤矸石及污泥处理：在对生产污水处理过程中会产生少量污泥，可将含水率较高污泥进行机械脱水后，降低污泥含水率及体积，经处理后可填埋处理。煤矸石处理参照煤矸石商品化利用部分。

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作者简介：赵智豪（2004-3）男，汉族，云南省红河州人，云南能源职业技术学院资源与环境工程学院应用化工技术23级在读学生。