于大海

摘 要：本文以官地礦選煤廠為研究背景，通過分析原有重介質(zhì)旋流器配合浮選的選煤方法的不足，對(duì)原有選煤系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在官地礦粗煤泥分選系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)TBS粗煤泥分選機(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，現(xiàn)場應(yīng)用證明該進(jìn)后的TBS粗煤泥分選機(jī)有良好的分選效果，通過效益分析，礦井每年至少增加2664萬元的收益。

關(guān)鍵詞：選煤廠;重介質(zhì)旋流器;浮選;TBS粗煤泥分選機(jī)

煤炭作為不可再生的能源，必須進(jìn)行高效的利用。對(duì)煤炭進(jìn)行高精度的分選是實(shí)現(xiàn)煤炭高效利用的基礎(chǔ)，因此原煤的清洗加工就顯得尤為重要[1]。在原煤的清洗過程中，粗煤泥的分選一直是難題，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，粗煤泥粒度介于浮選和重選粒度之間，因此傳統(tǒng)的浮選方法并不能有效的分選粗煤泥。TBS分選機(jī)是近年來應(yīng)用較為廣泛的分選設(shè)備，其因?yàn)樵O(shè)備體積小，操作方便，分選效果良好備受礦井的青睞[2]。本文針對(duì)官地礦選煤廠重介質(zhì)旋流器配合浮選的選煤效果差的現(xiàn)狀，對(duì)粗煤泥分選系統(tǒng)進(jìn)行了搭建和應(yīng)用，并得到了良好的應(yīng)用效果。

1 原有工藝不足分析

官地礦選煤廠原來采用重介質(zhì)旋流器聯(lián)合浮選的洗選工藝流程，經(jīng)過脫泥后的粗煤泥直接進(jìn)入重介質(zhì)旋流器進(jìn)行分選，并未進(jìn)行單獨(dú)的分選，這種分選方法具有以下缺點(diǎn)：

①重介質(zhì)旋流器的分選精度隨著入料顆粒粒度的降低而降低，雖然粗煤泥可以得到很好的分選，但是粒度較小的細(xì)煤顆粒并不會(huì)有良好的分選效果，造成煤的灰分較高，很多煤礦通過降低分選密度保證煤體的灰分，此方法使得出煤率低，造成煤炭資源的浪費(fèi);②當(dāng)粗煤泥量較大時(shí)，大量的粗煤泥涌入到重介質(zhì)旋流器中，煤泥顆粒在分選機(jī)中快速碰撞運(yùn)動(dòng)，將會(huì)生產(chǎn)大量的細(xì)煤粒，細(xì)煤粒的大量增加將會(huì)導(dǎo)致合格介質(zhì)的流失，為了得到更多合格的分選介質(zhì)，礦井只能增加機(jī)械設(shè)備和浮選入料的投入，大量設(shè)備的高負(fù)荷運(yùn)行造成經(jīng)濟(jì)效益的降低;③為了提高浮選精煤產(chǎn)出率，官地礦通過高濃度的藥劑對(duì)粗煤泥進(jìn)行回收，但是事與愿違，得到的煤體灰分更高，且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。因?yàn)槲磳?duì)粗煤泥進(jìn)行分選工作，因此篩孔孔徑設(shè)置為0.5mm，相對(duì)較小，這種處理方法使得分選工藝更加復(fù)雜，增大了工作量的同時(shí)，使得脫泥篩效率降低，且篩子消耗量增大。針對(duì)上述問題，西山煤電官地礦粗煤泥分選工藝的優(yōu)化改進(jìn)就顯得尤為重要。

2 TBS分選機(jī)工作機(jī)理

TBS粗煤泥分選機(jī)主要用于粗煤泥的分選，圖1為TBS分選機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，分選機(jī)從上至下共分為溢流區(qū)、入料區(qū)、分選區(qū)和流化床層區(qū)四個(gè)區(qū)。其工作原理如下：因?yàn)槲锪厦芏纫约傲６鹊牟煌?，因此在水流紊流的作用下，物料的沉降速度不同，密度較小的顆粒在水流作用下浮在表面，經(jīng)溢流口流出;密度較大的顆粒則沉在底部，作為尾料排出，通過此方法，實(shí)現(xiàn)了煤泥的分選。TBS分選的范圍為0.15mm-3mm，分選范圍廣，對(duì)于密度低于1.3kg/L 的粗煤泥仍然可以有效分選，因此被廣泛使用。

TBS分選機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由控制柜、傳感器、顯示器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、上位機(jī)和排料閥等構(gòu)成，其中系統(tǒng)的主要控制器為PLC，其主要負(fù)責(zé)分選機(jī)運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)的采集，經(jīng)過顯示器、上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，同時(shí)將信號(hào)傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)中密度傳感器的主要作用是監(jiān)測干擾床層的密度，監(jiān)測得到的干擾床層數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過控制系統(tǒng)再至執(zhí)行系統(tǒng)，最后得到密度實(shí)際值。當(dāng)實(shí)際密度值較高時(shí)，控制系統(tǒng)通過輸出4-20mA信號(hào)使得排料閥打開，尾礦排出直至密度降低至初始設(shè)定值，隨后排料閥關(guān)閉。

3 官地礦粗煤泥分選系統(tǒng)的搭建及應(yīng)用

3.1 粗煤泥分選系統(tǒng)的搭建

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)粗煤泥分選機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測，對(duì)粗煤泥分選進(jìn)行硬件以及軟件的設(shè)計(jì)。TBS粗煤泥分選硬件結(jié)構(gòu)主要包括顯示器、PLC處理器、控制閥門、傳感器以及變頻器等組成，軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，在硬件算法的基礎(chǔ)上，通過界面顯示實(shí)現(xiàn)。

入料泵需要手動(dòng)進(jìn)行控制，手動(dòng)啟停后，系統(tǒng)才能接受到動(dòng)作信號(hào)，系統(tǒng)通過接觸器的關(guān)閉信號(hào)反應(yīng)入料泵的動(dòng)作，和入料泵工作類似的還有頂水泵，系統(tǒng)依舊是通過接觸器的閉合信號(hào)判斷其啟動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，變頻器通過實(shí)際流量和設(shè)定流量值的差值進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制水泵轉(zhuǎn)速的目的。與入料泵和頂水泵工作原理不同的是沖洗閥，控制系統(tǒng)通過直接控制電磁閥的開閉控制沖洗閥工作。TBS分選機(jī)則通過入料泵、頂水泵、沖洗閥等開閉的信號(hào)判斷信號(hào)是否滿足系統(tǒng)啟動(dòng)條件，如果滿足，啟動(dòng)系統(tǒng)，如果不滿足，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，調(diào)節(jié)后直至滿足啟動(dòng)條件。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作主要通過電液執(zhí)行器控制，在電源和控制信號(hào)的聯(lián)合作用下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)干擾層的密度值高于初始密度值時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作，當(dāng)尾礦排出直至密度降低至初始設(shè)定值，排料閥關(guān)閉。

3.2 粗煤泥分選系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用

在上述粗煤泥分選系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在官地礦選煤廠進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用。具體分選結(jié)果如表1所示。

官地礦作為年產(chǎn)量為500萬t的大型煤礦，據(jù)保守估計(jì)，礦井的煤泥泥產(chǎn)量約為30%。在原有重介質(zhì)旋流器配合浮選的選煤方法下，將會(huì)消耗大量的煤炭資源以及藥劑等消耗品，大量人力以及設(shè)備的投入并不會(huì)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此對(duì)礦井粗煤泥分選進(jìn)行效益評(píng)估：

①TBS粗煤泥分選機(jī)在官地礦進(jìn)行應(yīng)用后，礦井的介質(zhì)消耗有明顯的改善，由原來的2.7kg/t降低為1.1 kg/t，一年介質(zhì)消耗可節(jié)約432萬元;②藥劑消耗減少。原有的粗煤泥分選方法下藥劑的用量約戰(zhàn)粗煤泥的30%，其消耗量約為0.4kg/t;采用TBS粗煤泥分選機(jī)后，其消耗量直接減半，且用量為粗煤泥的27%，由此計(jì)算每年藥劑可節(jié)約432萬元;③在原有的重介質(zhì)旋流器配合浮選的選煤方法下，小于0.5mm的煤泥顆粒都會(huì)進(jìn)行浮選，大量煤泥的浮選加大了設(shè)備的壓力，且處理效率低下，采用TBS粗煤泥分選機(jī)進(jìn)行浮選工作時(shí)，每噸粗煤泥約節(jié)省費(fèi)用600元，洗煤廠按照300萬t的能力計(jì)算，得到每年可節(jié)約1800萬元。綜合各方面節(jié)省的費(fèi)用，礦井每年至少增加2664萬元的收益。

4 結(jié)論

本文針對(duì)官地礦選煤廠原來重介質(zhì)旋流器配合浮選的選煤方法下分選效果差，煤的灰分較高的現(xiàn)象，提出TBS粗煤泥分選機(jī)分選方法，通過系統(tǒng)搭建以及現(xiàn)場應(yīng)用，得到TBS粗煤泥分選機(jī)分選方法下粗煤泥分選效果良好，據(jù)測算，每年為該選煤廠增加2664萬元的收益。

參考文獻(xiàn)：

[1]程敢，徐宏祥，賈凱，等.細(xì)粒煤分選技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展[J].礦山機(jī)械，2012，40（8）：1-6.

[2]焦紅光，惠兵，馮金濤，等.新型粗煤泥干擾床分選技術(shù)的研究[J].煤炭工程，2009（2）：85-87.