洁净煤技术是旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制等新技术的总称。世界各国都十分重视洁净煤技术的开发和应用。我国是烧煤大国，70%以上的能源依靠煤炭，大力发展洁净煤技术有更重要意义。洁净煤技术包含好多方面的内容，高效洁净选煤技术就是其中的一个方面。近几年来，兖州矿业（集团）有限责任公司及下属各矿在发展高效洁净选煤技术方面下大力气，积极应用当前已有的适用新技术，并与有关单位共同开展了科技攻关，在高效洁净选煤技术方面取得了显著的成绩，对国内同行具有相当的参考价值。
1、采取完善的工艺设备大力发展洁净煤技术
兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿选煤厂运用先进的技术、采取完善的工艺设备、推行现代化的管理，为洁净煤技术的工业化发展探索出了一条切实可行的道路。
跳汰过程是一个将物料的密度差异转换成空间分布差异的过程，要实现这种转换必须具备由介质和床层共同产生的动力学环境。由于电脑数控风阀具有重复进气的作用，使得程控风阀系统能够获得更加接近于理想状态的床层松散度、介质的液位、速度变化曲线以及有效的分选时间比，大幅度地提高了跳汰机的工作效率。所以，他们首先开展了对大型设备性能的改造，跳汰机由原来的旋转风阀改造为电脑数控风阀，又与煤炭科学研究总院唐山分院一起开发了LTJ-15型跳汰机自动排料装置，提高了跳汰机的分选效果。
浮选自动化系统采用了FZK-910型自动调节系统，并且配有微机，实现了自动检测入料浓度、流量、浮选药剂自动跟踪控制、屏幕瞬时显示和自动打印数据；还在圆盘真空过滤机上安装了自动卸料装置，使浮选机的处理量提高了20%、精煤回收率提高了5%、油液节约了15%。
对于原来不能够适应生产需要的集中控制室则按照选煤厂集控装置选择的技术规定进行了改进和改造。选用TI545型集控装置和Djk-7500型计算机辅助管理系统，具有生产设备顺序、设备间逻辑闭锁、全厂设备运行状态显示、设备事故报警和处理、运行设备选择和切换、主要生产设备运行时间记录、主要生产指标记录显示、控制系统故障自诊断的功能，并对生产计划、生产统计、技术检查、选每预测、优化计算、创造成本管理和设备管理等编制了软件进行计算机管理。
2、高效洁净选煤技术的应用
兖州矿业（集团）公司兴隆庄煤矿选煤厂立足于技术改造，进行高效洁净选煤技术的开发创新实践，采用动筛跳汰、自动配煤、杂质清除技术系统和先进的筛网沉降离心机，取得了良好的经济效益。
他们采用动筛跳汰机排矸的工艺，建成了块煤或者动力煤的生产系统。在动筛跳汰排矸系统的试生产期间，单机考核检测结果如下：生产能力超过280t/h，不完善度I值等于0.097，分选以后的矸石灰分Ad等于81.45%，产品中的杂质含量为1.7kg/万t。此外，这个厂还建立了动力配煤系统，形成了多品种开发的能力。自从建立了配煤生产线以来，已经成功地配制出灰分9%～18%的各级动力煤品种，开辟了日本和我国台湾的市场。
该配煤系统的工艺特点如下：块煤由破碎机破碎以后掺入，保证了产品的粒度；电磁振动给煤机的给料量由变频器微调，能够准确地按照配比的要求来控制流量，采用胶带机和斗轮机二次混配，保证了产品的均匀度；此生产线装有多道电磁除铁器，能够有效地除去杂质。用筛网陈降离心机代替圆盘式过滤机，停开了整个浮选系统，不仅使得产品水分极大降低，还减少了生产成本。原煤中的杂物主要分为铁器类杂物和软杂物，如铁丝、道钉、棉纱、塑料制品、木片等，原先虽然采取了人工拣选、筛子筛等措施，但是仍然达不到较好的效果。后来开展了外来杂物清除技术的研究与应用，结合自身实际先后建立了软杂质清除系统，安装使用了雷管清除装置和大功率除铁器，收到了显著效果。尤其是软杂质清除系统使用后，精煤中的杂质含量大为降低，提高了出口煤质量，且出口煤每年增加40万t以上。
3、CIMS环境下的选煤厂工序质量控制
中国矿业大学开展了利用统计过程控制（SPC）的方法来控制生产过程的研究，探讨了控制图的原理、类型选取、上下限及判断准则的确定等问题，在实施CIMS工程的兖州矿业（集团）公司南屯煤矿选煤厂进行了洗选工序统计过程控制的具体应用，并且给出了SPC系统应用的效果分析。
选煤厂的产品一般为精煤、中煤与煤泥，主要靠精煤创造效益，必须加强对精煤产品质量的控制。但是，国内的许多选煤厂在质量方面都普遍存在着两个问题：一是如果精煤的灰分超标造成质量不合格，一般都不再重洗而是降价出售，几乎不创造利润；二是为了避免因为质量控制不好而被索赔，则将精煤的灰分提高档次进行生产，从而导致精煤的回收率很低。应用统计过程控制就可以保证洗选工序处于稳定的状态，从而连续生产出满足预定质量要求的产品。因此，在选煤厂应用SPC具有十分重要的意义。
当生产过程中有着异常因素存在的时候，工序就会不稳定，此时必须找出其原因所在，以便采取措施使工序恢复稳定。当生产过程稳定的时候，产品质量特性值的波动是有一定统计规律的，可以通过分析、掌握其变化规律来进行控制。影响产品质量的正常因素和异常因素总是交织在一起的，利用控制图就可以查明质量特性值的波动是正常还是异常，以此来推断加工工序是否处于控制状态。南屯选煤厂自从应用了SPC对洗选工序进行控制以后，精煤灰分的稳定率明显地提高，已经由原来的上下相差10个灰分等级上升到4个灰分等级，前述产品质量方面存在的两个问题也得到了很好的解决，完全能够保证按照合同规定的指标生产出所需等级的产品，给企业带来了非常可观的经济效益。
4、筛分设备工艺效果评定的模糊数学方法
兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿和中国矿业大学对筛分设备工艺效果评定的模糊数学方法开展了研究，总结了现行筛分设备工艺效果评定方法的优缺点，进而提出采用模糊数学贴近度进行评定，指出国家标准中的平均分配误差实质上是特定条件下贴近度的另外一种表示方法。
评定筛分设备的工艺效果是为判别筛分作业的好坏提供客观的评价指标和为控制筛分过程的最佳化提供判据。目前，主要采用的判定方法可分为两类：利用试验结果计算筛分效率；根据试验结果绘制曲线（如分配曲线、错配曲线等），从曲线上查找特征值点，计算特性参数。GB/T15716-1995《煤用筛分设备工艺性能评定方法》共提出了3项评定指标：筛分效率、平均分配误差和总错配物含量。前一项属于评定方法中的第一类，后两项属于评定方法的第二类。
在筛分作业中，理想的分级结果是：一切粒度大于分离度dp的颗粒能够100%地进入筛上产品，一切颗粒小于分离粒度dp的颗粒能够100%地进入筛下产品，这时所得到的分配曲线是一条折线abcd。但实际上，由于各种因素的影响，分配曲线必然要偏离这条折线，而成为一条“S”形的上升曲线aob。显然假如曲线aob越接近于折线abcd，则筛分效果越好；反之，则越差。为了便于研究，把理想的筛分作业结果即折线abcd记为集合A，把实际的筛分作业结果即曲线aob记为集合B。只要能够找到一种合适的方法来比较集合B对集合A的所谓接近程度，就可以准确地评定筛分结果了。在这里，采用了模糊数学中评价2个模糊集合之间相似程度的概念——模糊集合间的贴近度是恰如其分的。
5、在线灰分仪在东滩选煤厂发挥作用
兖州矿业（集团）公司东滩煤矿开始开采二分层。由于地质构造复杂，致使煤质差，原煤灰分一般都在20%～25%，达不到该矿商品煤灰分18%的要求。自从应用了灰分仪来控制配煤生产以后，充分地保证了产品的质量，合格率和批稳定率均为100%，创出了良好的经济效益和社会效益。
东滩煤矿选煤厂曾经于1997年利用日本政府的“绿色援助计划”在入仓精煤皮带上安装了2台澳大利亚MCI公司（现改为SCANTECH公司）生产的COALSCAN2500型煤质在线测灰仪，有效地指导了选煤生产。鉴于本厂对COALSCAN2500型煤质在线测灰仪的使用已经有了一些成功的经验，因此这次配煤装车系统仍然选用澳大利亚SCANTECH公司生产的COALSCAN煤质在线测灰仪，2台2500型和1台2100型分别安装在装车皮带与入料皮带上。
为了配制出适销对路的煤炭产品，东滩煤矿选煤厂还编制了专家配煤系统的软件，通过对配煤方案的分析，以经济效益最大化为原则来确定原煤配煤和高灰精煤配煤的最佳配煤方案。实施配煤时，操作人员只需键入配煤产品的质量要求，专家配煤系统就会自动给出有关的计算参数和最佳的配煤方案；得到确认以后，配煤系统就会自动发出指令，控制变频调节器给煤机并且开始给煤。
东滩煤矿选煤厂原有的计算机网络与数据库系统档次较低，不足以支持单机自动化控制。他们又对计算机环境进行了扩充与集成，建立了支持选煤厂INTRANET的分布式网络环境和以ORACLE为中心的C/S模式的数据库支持环境，将配煤管理与工厂PLC集控系统形成一体化网络，实现了信息的集成与共享，并且形成了统一的装车自动配煤工控系统。
6、基于B/S的选煤厂智能监控系统
兖州矿业（集团）公司东滩煤矿选煤厂的智能监控系统是一种由工控机、PLC、触摸屏与传感器组成的煤矿大型选煤厂自动控制系统，具有结构简单、控制灵活、使用方便和可靠性高等优点，极大地提高了选煤厂的经济效益。
该系统的功能如下：实现选煤厂主要生产流程起/停自动化；对全厂设备运行状态和主要生产环节实现全厂和分系统的动态图形显示与主要工艺参数显示，有设备故障诊断与自动报警功能；对末煤仓、入洗块煤仓、产品煤仓、手选矸石仓和水洗矸石仓进行仓位测量，实现仓位管理和自动配仓，仓位超限时可在调度室计算机监视屏幕和现场报警；对清水箱、循环水箱、集中水池和外排水池进行液位测量，并实现液位超限报警；设置电子皮带称对入厂原煤、入洗毛煤和产品煤进行自动计量，为班作业、各种统计和分析报表提供实时数据；对主要带式输送机设置跑偏检测传感器，当输送带跑偏到一定程度时在计算机屏幕和现场报警；对主要电动机进行过电流保护，对风机设置轴温报警，当电动机因各种原因发生过流或风机轴温超限时在调度室计算机屏幕和现场报警；采用高性能工业电视监视系统，对主要设备、生产场所和人员作业情况进行监视；本系统计算机网络与矿INTRANET互连，并使选煤厂生产信息在网上集成，供授权站点共享；根据计算机系统在线和离线数据，编制生产报表，实现科学管理；本系统为今后的扩展留有一定的软、硬件资源。此项成果加上仓位控制和保证跳汰机连续给煤，可以使生产过程连续进行。
实现自动控制和集中控制以后，不仅减少了事故和事故停车后的重新启动，还能够提高精煤产率0.5%~1%，增加效益161万元/a。
7、兖州矿区开展高硫煤脱硫技术研究
兖州矿区第16、17层煤可采储量为567Mt，属高硫煤（St为3.5%～4.5%）。1997年，矿区的高硫煤产量为1.75万t。由于受到环保政策的影响，1998年锐减为1.20Mt，造成高硫煤生产矿井的严重亏损。最近，兖州矿业（集团）公司煤质运销部和平顶山选煤设计研究院针对矿区高硫煤资源丰富和低灰、高热量等特点，开展了高硫煤脱硫、降硫技术的研究，对矿区生产的可持续发展及煤炭资源的合理利用具有十分重要的意义。
兖州矿区高硫煤中的硫分以无机硫为主，硫化铁硫占全硫的62%左右，有机硫占38%左右。根据筛分资料，+0.5mm各粒级随着粒度级的降低，灰分和硫分呈明显降低的趋势。浮沉试验结果表明，灰分及硫分与密度的相关性明显，随着密度的升高，灰分和硫分上升的梯度也较大；其中有机硫主要集中在-1.30低密度级的煤中。
依据兖州矿区高硫煤中硫的赋存特征及煤的可选性，此项研究提出可主要采用跳汰分选的方法来脱硫，其入选粒度上限以50mm为宜；由于跳汰中煤产率很低而且镶嵌有比较多的硫铁矿，可以考虑破碎至3mm以下用摇床进一步处理；鉴于煤泥浮选成本比较高，而且对于整个商品煤而言其降硫幅度很小，因此可以不考虑采用浮选工艺，煤泥可直接回收掺入最终产品。
采用以上脱硫工艺以后，最终产品的硫分可以降低至2.5%左右，灰分可降至6%左右。由于高硫煤洗选脱硫后的硫分远远达不到1%的要求，因此必须采用高、低硫煤配煤的办法，把洗选后的高硫煤配成全硫含量小于1%的混合煤销售；也可以视用户的使用条件，在洗选后的高硫煤中掺入一定量的固硫剂，使之在燃烧的过程中把硫分转变为固态盐类留在灰渣中。
8、鲍店矿改进毛煤处理工艺效益好
兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿毛煤处理系统原设计为毛煤预先筛分、大块矸石经手选拣出、大块煤破碎的工艺，工人劳动强度大，产品质量差。通过工艺改造，用机械选矸代替人工拣矸，产品质量稳定在较好的水平，为国内同行业在毛煤处理工艺方面提供了一些可供借鉴的技术经验。
新工艺的技术关键如下：①配置合适的悬浮液密度是实现煤矸分选、保障产品质量及获取最佳经济效益的关键环节。在实际生产中既要防止过多的夹矸煤进入煤中而影响产品的质量，又要防止过多的夹矸煤进入矸石中而造成煤炭资源的损失。②为了保障正常的生产，悬浮液的密度必须保持稳定，介质应当循环使用，采用磁选机进行回收。③当系统的密度失调时，应当及时对磁铁矿粉及水予以补加或排放，保证悬浮液密度处于合格状态。④控制斜轮分选机的入料量和入料粒度，以满足产品质量要求和设备性能的发挥。⑤生产中的尾矿水进入煤泥水处理系统，做到煤泥厂内回收和澄清水重复使用，实现了洗水闭路循环，既回收了煤泥，又防止了环境污染。⑥该生产系统采用了从电厂炉灰中提炼的磁铁矿粉作加重剂，加工后的密度达到3.8g/cm3 ，完全可以满足生产工艺的要求，并且无毒、无化学腐蚀等副作用，对于环保和节能都具有十分重要的意义，此项技术系首次在国内使用并且获得了成功。
应用实践有力地表明：该系统总投资为600万元，投入使用后煤质较以前提高了一级以上，仅此一项每年即可增加收入2200万元以上，而且经过此系统处理后的原煤灰分降低、发热量得到了提高，经济效益和社会效益均是非常显著的。
9、选煤厂自动配煤控制系统
随着煤炭市场由买方市场转化为买方市场，用户对煤炭产品的质量要求越来越高，一个煤炭企业仅靠矿井生产的原煤和洗选加工出的一、二个品种已经无法满足不同用户对产品品种和质量的要求。为此，兖州矿业（集团）公司东滩煤矿实施了自动配煤控制系统，不但提高和稳定了产品质量、拓宽了市场，也为企业带来了明显的经济效益和社会效益。
配煤技术人员通过配煤参数设定界面，向计算机输入如下有关参数：配煤控制方式（手动或自动）、配煤产品要求灰分、各产品仓煤的技检灰分（范围）、各产品仓仓位（对监测仓位值可进行修正）、各给煤机的基本额定流量等，也可预先人为制定参与配煤的煤仓。计算机自动配煤策略计算程序自动给出有关计算参数和配煤策略：各给煤机开/停命令（选定哪几个煤仓参与配煤及给煤机开停台数）、各煤仓的给煤量是否固定、有关变频器的初始频率或给煤机的初始流量、各变频器的设定频率、配煤产品的灰分偏差等。计算机给出配煤策略和参数后，配煤技术人员可对其进行评定，并在此基础上进行修正与确认。
配煤系统设备顺序开停车及保护等操作主要由PLC集控系统或就地人工操作来实施。手动控制方式是通过调度室配煤上位机的有关参数画面，用键盘进行频率设定。该数据通过现场总线传给变频器进行远程频率调节。自动控制方式是调度室配煤上位机运行自动配煤控制策略，根据有关设定和灰分反馈值自动进行频率调整。频率控制参数数据通过现场总线传给变频器进行远程频率自动调节。灰分小于13%乃至小于15%的品种可通过精煤配煤系统实现，灰分大于此值的通过原煤配煤系统来实现。
10、鲍店矿实现了智能化配煤装车
兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿选煤厂针对原先煤炭产品品种少的弊病，对配煤装车方式进行了改造，实现了智能化配煤装车，较好地解决了难以满足不同用户对产品质量要求的问题。
该厂的自动配煤装车包括以下内容：
①灰分的在线测量及显示。在536、537皮带上各安装1台测灰仪，以保证装车煤的质量。在212皮带上安装1台测灰仪，以保证原煤配煤量的准确。测灰仪的输出信号传输到计算机，通过计算机处理运算，在显示屏上分别显示“灰分的瞬时值”和已装车煤的当前“累计灰分”。
②配煤流量的控制。灰分配煤的目标是使“瞬时灰分”尽量接近且小于“目标灰分”。当装车过程中有超过规定允许的偏差时，适当调整各煤种的皮带称流量给定值，以此给定值反馈调节相应给煤机的变频器，调节相应给煤机的工作频率，最终实现给煤量的调控。由于给煤机的工作频率与其给煤量不是线性关系，皮带的煤流量不能通过计算给煤机的工作频率得到。因此，在536、537、212皮带上安装了皮带称，对煤流量进行监测控制。
③配煤装车控制系统。该系统主要由主控制柜、变频器控制柜、现场操作台及调度室上位机组成，主要可实现如下功能：装车设备的自动开停及闭锁控制；手动操作与系统自动操作集中切换；配煤参数设定及配煤策略计算；根据测灰仪、皮带称的检测数据实现基于目标灰分的自动配煤装车。实施配煤装车时，根据用户对煤质的需求，确定参与配煤的煤种。操作人员向计算机输入目标灰分、装车煤流量、参与配煤的各煤种灰分，启动自动配煤装车系统。计算机根据配煤灰分的在线反馈偏差值，自动调整有关变频器的工作频率，控制不同产品的给煤机给煤量
11、煤炭洗选行业提高经济效益有途径
兖州矿区的几个矿井选煤厂在积极开拓市场的同时注重内部挖潜，例如提高选煤厂的生产能力、商品煤灰分努力掌握在同一级别的临界值上限、在生产管理中采用成本倒算的方法严格控制洗选成本，在新建选煤厂时一次性投入足够的资金以保证长期收益等，均获得了良好的效果，为我国选煤厂不断提高经济效益找到了一条有效的途径。
我国选煤厂的设计能力都有较大到富裕系数。选煤厂入洗能力的计算是按全年300个工作日及每天14小时确定的，选用设备和工艺环节设计时留有一定的波动系数。大多数选煤厂都是采用三班工作制，每天24小时生产。国家安全规程规定每天不少于4小时检修时间，大型设备检修每年12小时就可以了，所以最大入洗量应按全年350个工作日及每天20小时计算。以此为奋斗目标，实际生产能力可比设计能力至少增加60%。兴隆庄煤矿选煤厂的实践已经证明了这一点。
该厂设计能力3Mt，现已达到5Mt，如果不受市场制约则可达6Mt。因此，各选煤厂的入洗能力还有很大的潜力可挖。另一方面，精煤产品的灰分等级划分以0.5%为一个级别，灰分不超过7%为四级精煤、不超过9%为八级精煤、不超过10%为十级精煤，在煤炭销售过程中以级别和发热量为计价标准进行结算。从兴隆庄煤矿选煤厂近年销售的情况来看，每个组别的价差大约为5元/t。如果以灰分不大于7%为基准，灰分为7.01%的煤炭每吨就减少5元，能洗到6.49%的煤炭每吨就能增加5元。所以，在洗选的过程中要尽量接近灰分的临界值上限，这样才能防止产品不合格或质量过剩，实现产量最大化，从而取得最好的经济效益。
12、济二选煤厂完善工艺环节适应市场需求
兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿选煤厂是入选能力为400万t的矿井型动力煤选煤厂。由于在建设的过程中投资体制、运行模式和井下采煤方法等发生了许多变化，虽然初步设计已经两易其版，但是仍然有不少工艺环节有待改进。在土建工程已经基本形成的情况下，这个厂和设计单位紧密配合，一切从实际需要出发，将不适应今后生产的工艺环节进行了合理的改造和完善，使原先设计只能洗出块煤的工艺系统还能够出兖州一号洗动力煤、二号冶炼精煤等产品，在多变的市场需求面前具有较大的灵活性。
济二矿的井下多断层，加之采煤方法是综采放顶煤，可见矸通过量为1533t/d。原先的设计中只有2条手选皮带，每天只能拣出矸石100t，严重地影响了煤炭的质量；如果这一部分矸石流入主流系统，必然使选煤成本提高，因此原煤系统增设机械选矸系统是非常必要的。考虑到动筛跳汰机排矸系统比较简单、运营费用较低、用水量小和煤泥水系统土建已经形成，决定采用动筛跳汰系统，主洗系统的入洗下限由初步设计的25mm改为13mm，确保了主洗系统的入洗量，煤泥水系统亦可不再变更。
原设计中无地销煤系统和铁路销混煤系统，仅有1座贮煤能力为4万t的圆形均质混煤场，由1台直径为95m的圆形混匀堆取料机完成堆煤、取煤，主要是洗混原煤。在主井提升系统投运而选煤厂原煤生产系统尚未形成的时候，原煤贮煤场的储量不足，而且没有考虑外销煤的贮装，因而增设第二贮煤场对块煤（+50mm）和混煤（-50mm）的贮存和销售，但是又产生了单系统对主井满载提煤处理能力不足和灵活性差的问题。为此，他们又自行设计实施了两种产品的交叉输送与贮存，最大限度地保证了矿井生产的顺利进行。