韓士華

(山西汾西礦業(yè)(集團)有限責任公司 選煤處，山西 介休 032000)

1 TDS智能干選機簡述

TDS智能干選機是最近兩年研制的新型選煤設備，是基于煤和矸石的密度不同以及對X射線的吸收系數(shù)不同而研發(fā)的新型設備。它依據(jù)不同物料對X射線的衰減程度不同這一原理，通過X射線源對運輸膠帶上的煤和矸石進行透射，由探測器和采集板采集轉換衰減后的射線信號，并進行成像?？刂平K端對采集到的煤和矸石X射線圖像進行處理和識別后，再通過高壓風執(zhí)行系統(tǒng)將矸石(或煤)排出。該干選系統(tǒng)目前已在國內逐步得到推廣應用[1]。

2 曙光選煤廠概況及問題分析

2.1 基本情況

曙光選煤廠入洗煤種為肥煤，其產(chǎn)品為煉焦用煤[2]。原有洗選工藝為：大于200 mm塊煤經(jīng)篩分后直接作為矸石，200～40 mm塊煤經(jīng)動篩預排矸、破碎后進入洗選系統(tǒng)，小于40 mm末煤進入主廠房三產(chǎn)品重介質旋流器+浮選工藝洗選。

選煤廠配有兩套塊煤動篩預先排矸系統(tǒng)，一用一備，分別建于2005年與2008年。

2.2 存在問題

曙光選煤廠原有系統(tǒng)存在以下兩方面問題。

(1)動篩分選精度低。由于矸石量大，達94%左右，因此動篩分選精度低，矸石帶煤率為5%左右，塊原煤大多進入矸石中，基本沒有分選作用，且故障率高，同時設備損耗嚴重，現(xiàn)動篩系統(tǒng)已停用；200～0 mm粒級塊煤全部走旁路系統(tǒng)，原煤損失大。

(2)原煤粘濕，篩分效率低。動篩車間原煤分級篩40 mm分級。原煤水分大時，單套系統(tǒng)篩分效率極差，必須同時開啟兩套系統(tǒng)。

為了回收200～40 mm粒級中的塊原煤，降低原煤損失，需要采用分選精度高的設備代替現(xiàn)有動篩排矸系統(tǒng)，同時解決原煤水分大、物料粘濕情況下的篩分問題。隨著煤炭經(jīng)濟形勢的發(fā)展，降本增效和提高煤炭資源回收率受到了高度重視，在塊煤分選方面，迫切需要找到一種既能適應曙光煤礦煤質條件，又具有投資少、工藝相對簡單、后期檢修和運行成本低的塊煤分選設備。

3 TDS智能干選機工作原理及工藝方案

3.1 TDS智能干法分選機分選原理

TDS智能干法分選機采用智能識別方法，針對不同的煤質特征建立與之相適應的分析模型，通過大數(shù)據(jù)分析，對煤與矸石進行數(shù)字化識別，最終通過智能排矸系統(tǒng)將矸石排出[3，4]。TDS智能干選系統(tǒng)包括給料、識別、執(zhí)行幾大主要系統(tǒng)，以及供風、除塵、配電、控制等輔助系統(tǒng)，基本原理見圖1。

圖1 TDS智能干選機分選原理示意

3.2 工藝實施方案

(1)對塊原煤特征進行研究。主要內容包括：粒度分布特性，密度分布特性，夾矸分布特性，礦物組成特性等。

(2)對設備執(zhí)行系統(tǒng)采用大、小槍的雙排槍設計。其功能是：小槍打小塊，保證較低的帶出率；大槍打大塊，保證大塊能打出；采用“雙槍” 設計，精度更高，能耗更低，但其數(shù)據(jù)運算量是單排槍的兩倍。

(3)針對曙光煤礦原煤的煤質特征建立數(shù)學分析模型。對識別數(shù)據(jù)、執(zhí)行數(shù)據(jù)、煤質特征數(shù)據(jù)、輔助系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)進行分析計算，自動優(yōu)化分選參數(shù)，提高分選精度。

(4)在設備廠家建立遠程數(shù)據(jù)中心，對設備實時監(jiān)控?？蛇h程對TDS干選系統(tǒng)進行啟停機控制，在線診斷系統(tǒng)故障和存在問題，為設備的后期優(yōu)化升級及日常維護提供技術支持。

(5)對現(xiàn)有廠房進行系統(tǒng)改造。由于礦井原煤粘濕，篩分較困難，篩分設備選型時充分考慮了原煤的特性，新增滾軸篩1臺。選煤廠TDS預排矸系統(tǒng)與礦井提升系統(tǒng)之間無緩沖，TDS預排矸系統(tǒng)設備處理能力與礦井提升能力匹配。新的洗選工藝為：大于200 mm塊煤經(jīng)篩分后直接作為矸石，200～40 mm塊煤經(jīng)TDS智能干選機排矸、破碎后進入洗選系統(tǒng)，小于40 mm粒級末煤進入主廠房三產(chǎn)品重介質旋流器+浮選工藝洗選。

改造前、后工藝流程見圖2和圖3。

圖2 改造前工藝流程示意

圖3 改造后工藝流程示意

4 實施效果

曙光選煤廠利用TDS智能干法分選機替代現(xiàn)有動篩排矸，不但實現(xiàn)了自動化排矸，而且回收了塊原煤，減少了原煤損失。TDS智能干選系統(tǒng)調試完成后，曾于2018年6月委托權威部門對干選機運行效果進行了指標檢測，結果表明，TDS入料中含煤率6.1%，選后矸石帶煤率0.7%，選后煤中含矸率25.5%，排矸率98.44%，大幅降低了大塊矸石的帶煤率，提高了經(jīng)濟效益。

采用TDS智能干選機分選，無需消耗水資源，每年可節(jié)約大量用水成本。

TDS智能干選機幾乎不產(chǎn)生次生煤泥，原生煤泥不入水，發(fā)熱量高，不結餅，可直接摻入產(chǎn)品銷售，避免了環(huán)境污染。

5 結論與展望

TDS智能干選系統(tǒng)數(shù)學模型和圖像識別數(shù)據(jù)需完善和提高。因曙光煤礦煤種較單一，可選性較好，塊煤中夾矸分布較少，煤與矸石粘連現(xiàn)象較少，TDS智能系統(tǒng)對此類煤質現(xiàn)象和特點在數(shù)學模型和圖像識別方面的數(shù)據(jù)積累較少，在今后的生產(chǎn)過程中要不斷累積這方面的數(shù)據(jù)，積累經(jīng)驗，使TDS智能干選系統(tǒng)在不同煤質特點的情況下，繼續(xù)保持較高的分選精度，廣泛適用于不同的煤質。

TDS智能干選工藝不需借助水和介質對煤炭進行分選，因而沒有產(chǎn)品脫水、脫介、水處理及介質回收系統(tǒng)，簡化了工藝流程，系統(tǒng)非常簡潔，只需要對原有車間進行簡單的改造，加工成本低，投資少。該系統(tǒng)還具有分選精度高、運行成本低、分選粒度范圍寬等優(yōu)勢，適宜井下及露天礦坑塊煤的排矸，減少矸石無效運輸，提高出井毛煤煤質；也適用于缺水地區(qū)煤炭的分選和褐煤的分選，具有廣闊的市場需求[5]。