本文初步調研了越南無煙煤開採和選煤的相關問題。越南的主要煤田位於廣寧和紅河三角洲,目前這兩個地區正在做開採和建設的準備工作,因為不久將修建新煤礦。VINACOMIN公司是一家完全依賴越南國家政策而生存的公司,同時也是該國最大的煤炭生產商。本文最後一部分將討論一個簡單的採煤和選煤方案。文末也將附上關於未來煤礦工業和選煤的總結。
介紹越南,作為無煙煤最重要的生產國之一,在1995年以後,其煤炭工業和煤炭產品在經濟中的地位已悄然發生改變;而VINACOMIN正是一家領先佔據越南煤炭市場的公司。隨著煤炭工業在經濟增長和能源生產中的地位越來越重要,越南對環境保護的意識也越來越強,一方面仍需提高選煤廠的生產效率,另一方面建造新的地下礦山和關閉露天礦。
越南的煤炭資源和煤田基於現有資料,越南煤炭儲量約498億噸。煤炭資源分為幾類:探明儲量(A+B+C1類)為33%,推斷儲量(C2)為39%,預測儲量(P)為28%。在越南出現了各種煤:無煙煤(已開採)、煙煤、次煙煤、褐煤和泥炭煤。為了探清越南所有的煤炭資源,VINACOMIN公司開始與日本的一些公司和組織合作,如JCOAL(日本煤炭能源中心)、NEDO(新能源和工業技術開發)和JBIC(日本國際合作銀行)。煤炭在越南經濟和能源領域發揮著關鍵作用。大多數重要的煤炭盆地位於廣寧、紅河三角洲、泰阮、巴坎、北徑、大河、卡河、那龍、農鬆、巴河、湄公河三角洲(圖1)。越南獲得了無煙煤最大的再資源之一。主要角色有廣寧煤田,那裡幾乎是目前所有煤礦和選煤廠。越南少數煤礦原煤品質引數見表1
越南最重要的兩個煤田:廣寧煤田位於越南的東北部,面積約5900平方公里,其中林地面積佔2800平方公里,農業用地510平方公里。這一地區的煤田距離海岸很近,是全國性煤炭市場的最佳輸送煤地。該煤田於1839年開始開發,獲得煤炭資源87億噸(無煙煤)。最重要的煤庫是位於廣寧煤田:Mao Khe、Trang Bach、Nam Mao、Vang Danh、Uong Thung、Dong Vong、Nga Hai、Khe Tam、Giap Khau、Nui Bao等,如圖2所示。最重要的港口是Cam Pha港和Hon Gai港。
紅河三角洲煤田是1960年在尋找石油和天然氣的過程中發現的。
紅河煤礦巴新(次煙煤)下方有著394億噸煤礦,面積約2000平方公里。煤層深度在2500米左右,紅河三角洲煤層厚度1.0-10.0米,VINACOMIN在這裡也有其開發專案,如平明、和洲一號等少數煤礦,這裡的和洲開發計劃需要面對兩大問題,一是當地人擔憂汙染,二是這個地區擁有越南最大的稻田。
越南煤炭產業政策、公司與生產趨勢越南最重要的機構是工業和貿易部(MOIT),二者負責所有能源行業的國家管理,即電力、新能源和可再生能源、煤炭以及石油和天然氣行業。工業部不僅要確定一線政策,還要對能源行業(如國有企業VINACOMIN公司)和越南電力公司(EVN))負有監管責任。該部還負責電力、煤炭、石油和天然氣開採和供應的總體規劃。以下是越南其他重要機構:
•規劃和投資部(MPI)-負責國家經濟發展。
•財政部(MoF)-為出口信貸等安排政府擔保。
•自然資源和環境部(MONRE)負責環境監管。
•越南國家銀行(SBV)——負責外匯分配,是實施外匯可兌換擔保的關鍵機構。
•省級人民委員會(PPC)-負責監督地方政府,包括中央政府授予的所有政府職能。本地計劃仍應被PPC和MOI接受。
•煤炭研究所(VINACOMIN),
•河內技術大學(HTU);教育和培訓部(MET)
•石油天然氣研究所(I of O&G);越南石油天然氣公司(PETROVN)
•能源部(ED);國家自然科學技術中心(NCNST)
•發展戰略研究所(DSI);規劃和投資部(MPI)
目前煤炭工業在越南經濟中具有十分重要的戰略地位,但政府仍然接受新的燃煤發電專案計劃,它需要更多來自煤礦的煤炭供應。這些所有的專案都將為該國北部和南部的主要需求中心帶來更多的電力供應。這些決定將改變越南的政策,甚至可能停止出口一種水煤。政府現在的重點是發展和提高煤炭工業的實踐和生產力。其中政府做出的重要決定分別是是2003年1月29日的第20/2003/QD-TTg號和2008年7月7日的第89/2008/QD-TTg號。
1995年以前,越南的煤炭生產主要是由五家公司組成,而在政府(能源部)的控制下的,有四家公司,其中包括鴻基煤業公司、坎帕煤業公司、大英比煤業公司和內務煤業公司。最後一家是煤炭進出口及物資供應公司。1995年越南政府成立了新的越南國家煤炭公司Vinacoal,以實現煤炭工業的現代化和發展。2005年,Vinacoal和越南礦產公司Vimico合併成立VINACOMIN。VINACOMIN公司擁有54座煤礦,是越南最大的煤礦公司。自2005年開始生產以來,VINACOMIN擁有5個大型露天礦、15個露天礦、一些小型煤礦和30個地下煤礦,作為一家百分百的國有企業。越南95%的煤炭生產來自VINACOMIN公司。以下其公司重要的洗煤廠:
•Hon Gai(200萬噸/年),
•Cua Ong(1000萬噸/年),
•Vang Danh(300萬噸/年)。
根據越南2020年煤炭工業發展總體規劃,到2030年,越南煤炭總產量將達到6000萬噸(2020年)、6500-7000萬噸(2025年)和6500-7500萬噸(2030年)。
越南的另一個煤炭生產商是Vietmindo,它在廣寧省的Vang Danh Uong Bi地區經營。這是一家印度尼西亞合作伙伴與Uong Bi煤炭公司(VINACOM-IN子公司)的合資企業。第一批業務始於1997年,但第一批銷售是在1998年。年產量僅為60-70萬噸/年,2000-2004年間,ROM產量接近100萬噸/年。公司煤炭儲量為3670萬噸,總面積1300公頃。特許經營期為30年,如果公司仍需要更多時間來實現更長期的生產目標,則可以延長一段時間。採煤方法及選煤現狀越南的煤炭開採主要有兩種方式:
a) 露天煤礦開採——目前主要採用卡車和鏟運機方法。煤炭運輸是通過使用10-30噸的小卡車(主要來自俄羅斯、日本或瑞典)完成的。
表2越南煤炭資源總量(Mt)
在廣寧省,由於地質條件複雜,無法採用拉鏟採礦法。典型露天礦在圖片1(Coc Sau露天礦)上展示。越南VINACOMIN控制的露天煤礦:5座年產量超過200萬噸的大型煤礦(Cao Son、Coc Sau、Deo Nai、Ha Tu、Nui Beo),15座年總產能在1-70萬噸之間的露天煤礦,還有一些小於10萬噸/年的露天煤礦。位於廣寧的煤田地質結構複雜,斷層和褶皺眾多(大部分煤炭似乎需要通過選擇性開採技術進行開採,以確保所需的損失和貧化因素),露天煤礦的岩石是砂岩或泥岩的混合物(岩石是通過爆破和鑽探的方法破碎的),露天開採的最後一個問題是環境保護(如何確定棄渣場的位置、棄渣方式、棄渣場的穩定性、汙水排放和處理水在流入河流和海洋之前的位置)。
b)目前越南的地下煤礦開採平均深度約為300米,地下采礦最重要的是實現更多的自動化裝置,發展採礦安全,實施地下礦山水位控制系統,對工人進行培訓,提高他們的知識和工作技能。在VINACOMIN的控制下還有30個地下煤礦。9個礦場的年產能超過100萬噸(Mao Khe 160萬噸、Nam Mau 150萬噸、Vang Danh 310萬噸、Ha Lam 177萬噸、Quang Hanh 105萬噸、Khe Cham 101萬噸、Duong Huy 200萬噸、Thong Nhat 159萬噸和Mong Duong 150萬噸)。其餘煤礦年產量不足100萬噸,儲量較小,因此不能應用機械技術。
越南的煤礦工業將煤炭的準備工作分為兩個階段。第一階段是通過人工選矸、篩分、磨煤或配煤實現原煤預處理系統。選煤廠只能對30%的原煤進行洗選,將洗精煤直接銷往國內市場。所有的煤礦公司都有預處理系統。二是選煤廠工藝以典型的簡易跳汰選煤為主。越南選煤工業的管理系統如圖5所示。
圖6顯示了30%煤的原煤預處理。這種煤後來出售給選煤廠。本系統採用100、70、50 mm篩分大塊煤。該篩分系統的篩上產品(尺寸>70 mm)正在出售給選煤公司。篩分後的篩下品(尺寸<70mm)磨成細煤,並與優質細煤混合。後來賣給其國內煤炭使用者。
越南選煤廠採用了多種不同的方法進行選礦:跳汰機、螺旋分選溜槽、旋流器和浮選工藝。選煤工藝流程和技術可通過幾個例項加以說明。
表3越南煤炭開採型別劃分為已開採盆地
Cua Ong 選煤公司:
1號選煤廠流程圖見圖6。Cua Ong一號選煤廠始建於1894年,由法國人修建,並於1924年投產。第一年的年生產能力為100萬噸/年,但後來這家制備廠進行了多次改造。2006年產能為250萬噸/年,2010年為350萬噸/年,2014年產能達到500萬噸/年。
2號選煤廠流程圖見圖7。第一選煤廠Cua Ong CPP II是20世紀70年代由波蘭工程師設計建造,1980年投產。首次使用能力為320萬噸/年,使用裝置為重介質斜輪分選機。上世紀90年代,澳洲人對煤製備廠2號進行了改造。DISA技術被一系列跳汰機和重介旋流器所取代。
3號選煤廠主要使用的技術是幹法篩分和手工採摘。
Hon Gai選煤廠和Nam Cau Trang選煤廠都是由Hon Gai煤炭公司與VINACOMIN共同運營的,由澳洲公司設計,產能為200萬噸/年。選煤廠的實際產能現在超過320萬噸/年(從2013年開始)。
Vang Danh選煤廠——該選煤廠於1972年由俄羅斯設計,設計產能為0.6 Mt/y。然後對該廠進行改造,採用270 Mt/y的產能。Vang Danh選煤廠的當前流程如圖8所示。
Cam Pha港選煤廠
Cam Pha 港1號選煤廠——原煤在50 mm和15 mm篩網上篩分,通過人工選矸(手選皮帶)富集大於50 mm的顆粒級,50-35 mm的顆粒級在長墊圈中洗滌,35-15 mm的顆粒級在長墊圈中分離,15 mm以下的顆粒級不分離。
表4 按煤田排序的露天礦一覽表
Cam Pha港 2號選煤廠可以概括為兩種。第一種是 重介斜輪(波蘭設計)。波蘭設計中的工藝路線可以區分為:原煤在35mm的篩子上篩分,大於35mm的顆粒級在重介斜輪中分離,35-5mm的顆粒級在OBM-10跳汰機中洗選。1990年,澳洲公司對煤炭準備計劃進行了改造。原煤(100-1)初篩後進入兩產品跳汰機,洗精煤在篩網(6mm、15mm、35mm)上分級,小於1mm進入螺旋分選機,當6-35mm的顆粒等級不符合品質標準時,在重介旋流器中再選,脫水採用帶式壓濾機。
發展計劃&挑戰
2011年至2030年間,越南將關閉19座礦山,總產能1100萬噸/年。其中9座露天煤礦的總產能為820萬噸/年:Nui Beo(350萬噸/年)、Ha Tu(165萬噸/年)、South west Da Mai(100萬噸/年)、East Da Mai(40萬噸/年)、Bang Nau(55萬噸/年)、North west Khe Tam(03萬噸/年)、Khe Sim(105萬噸/年),西Khe Sim(0.05億噸/年)和10個較小的露天礦(270萬噸/年)。地下煤礦的比例將從2011年的45%增加到2020年的75%和2030年的80%(政府煤炭工業計劃)。
2015年至2030年間,煤礦業將投資開發19個新礦井,東北煤田(廣寧)的VINACOMIN擁有5個礦井,東北煤田的9個新礦井和5個試點礦井(紅河三角洲煤田的Hung Yen和Thai Binh)。2016年至2030年期間,將建設的新制備廠數量將少於2個,Bao Dai, Dong Trieu-Pha Lai,並於2017年開始Khe Cham IV選煤廠的試驗階段。表中還列出了煤礦行業的總體規劃。
選煤工業其他規劃:
首先投資現代裝置,減少舊裝置和過時技術——大多數篩分系統是在20世紀60年代和70年代設計和建造的。這些裝置和大多數活動都是露天進行的,且效率低,易受天氣影響。
圖5 越南選煤工業管理體制
圖6 原煤賣給選煤廠前預處理系統流程圖
圖7 越南煤礦公司原煤簡易處理系統
圖9 Cua Ong 2號選煤廠
耗水量大。廣寧省位臨近高山和大海,大多數選煤廠淡水量需求都較大(Cua-Ong選煤公司每天消耗3000 m3淡水)而隨著選煤廠的新建,對淡水的需求將不斷增加,行業應更加重視尋找新的淡水資源。
通過高梯度磁選機來提高磁鐵礦回收技術。Cua-Ong 2號選煤廠介耗為1~2kg/噸入洗原煤。
提高裝置技術和增加裝置投資將煤從副產品中分離出來。過去所使用的篩分技術效率並不高,產生的副產品品質低(灰分含量在35-65%之間),都是儲存在倉庫裡以便將來回收煤炭。
高速增長的經濟將需要更多的煤炭。為了找到解決方案,維納科明開始與澳洲、印度尼西亞、俄羅斯等國外國家合作,尋找好的市場,並從國外市場進口煤炭。
選煤廠的現代化處理線降低了特定地區的環境影響水平(廣寧省位於海邊和山區),降低了運輸和生產成本,提高了地下煤礦的機械化程度。
圖11Vang Danh選煤廠工藝流程圖