挖過煤的都知道,剛出土的新煤很臟,有大量的灰分、硫分和氮分,必須要用水洗掉。

雜質哪里來的?
植物在死亡后,殘骸沉入地下,迅速被淤泥覆蓋后,經過漫長的破壞分解,殘留的纖維素、木質素會逐漸形成泥炭。
泥炭在高溫高壓下,水分慢慢排出,密度提升,接著變成褐煤,含碳量60~70%。

如果褐煤隨著地殼運動繼續下沉,受到的壓力和溫度繼續增高,含碳量會提升到80%~90%,這就是煙煤,如果含碳量超過90%,就變成了品質最好的無煙煤。
可就算是無煙煤,內部仍然會存在很多雜質,更何況大多數開采出來的都是褐煤、煙煤。
在植物泥炭化的過程以及原煤開采時,一些泥沙、巖石碎屑、礦物質含硫溶液、以及植物本身攜帶的元素都會混入其中,不可能做到100%純凈無雜質,所以,這些殘留的雜質,大致可分為灰分、硫分和氮分這三類。

原煤中的雜質會有什么影響?
這些雜質沒有燃燒價值,并且還會增加原煤的重量,特別是矸石,2024年,中國原煤產量47.8億噸,如果這些原煤不清除雜質,從開采地運往全國,額外增加10%~15%的運輸成本,具體費用不是一筆小數目。

此外,灰分(泥沙、巖石、礦物質)燃燒后的固體殘渣,會磨損鍋爐,降低電廠鋼廠的除塵成本。
硫分(植物自帶的物質和地質滲透的硫化物)燃燒后,會產生大量二氧化硫,經常有酸雨落下,氮分燃燒后的氮氧化物進入空氣,會加劇周邊空氣污染。
去除這些雜質,非但能降低綜合成本,還符合環保政策要求。

怎么洗煤?
目前主流的洗煤方式需要用水+混合液。
由于煤的密度約1.3-1.5g/cm3,矸石的密度約2.5-2.8g/cm3,只要調制一種介于煤和矸石密度之間的溶液,就能將其分離。
例如特制溶液密度為2g/cm3,那么矸石會沉下去,煤會浮在上層,只要用刮板撈出,就能把大塊矸石分離出去。

至于小顆粒矸石咋辦?這時候就需要用到跳汰機。
把煤放在跳汰機篩板上,水流往上沖時,帶起煤和雜質,當水流往下沉降時,密度大的矸石會先一步沉到篩板下,就這樣,利用密度不同,輕松實現“煤矸分離”。
當然了,以上只是針對>2mm的顆粒,對于那些<2mm的微小顆粒,就需要用到特制溶液。
上面是利用密度實現分離,這時候需要借助“表面張力差異”,核心原理是將“特制溶液”倒入煤泥水中,從而捕捉到煤粒,并借助起泡劑浮到表面,而那些例如細泥、黃鐵礦等雜質則沉在槽底。

經過這道工序后,基本上煤就被洗干凈了,這時候的煤泥會殘留水分,大概30%左右,如果不把這些水分清除干凈,會影響煤的燃燒效率。
不同用途對煤的含水量標準不同,動力煤含水量要低于15%,煉焦煤含水量要低于12%。
為了降低煤種的含水量,需要把“潮煤”放入振動篩中,通過振動去除煤表面的水分,接著通過離心機,在高速離心力的作用下,煤微小孔隙中的水分被甩出,最后再通過壓濾機,這三波操作搞下來,水分從30%能降到10%,也可以用烘干機,把含水量控制在8%以下,一般沒必要。

