雷思遠

（西山煤電東曲礦選煤廠， 山西 古交 030200）

引言

浮選系統(tǒng)為選煤廠對原煤進行洗選操作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在一定程度上提升浮選系統(tǒng)的自動化水平對提升洗選煤炭的質(zhì)量和洗選效率具有重要意義。實踐表明，浮選系統(tǒng)中的加藥控制分系統(tǒng)存在控制精度低、回收效率低以及產(chǎn)品浮選效果差的問題。因此，實現(xiàn)對浮選加藥系統(tǒng)控制的精確度和自動化程度對產(chǎn)品最終的質(zhì)量保證具有現(xiàn)實意義[1]。本文將為浮選系統(tǒng)設(shè)計藥劑添加模型，從而提升其對應(yīng)加藥系統(tǒng)的精確性和自動化水平，并對加藥系統(tǒng)的應(yīng)用效果進行驗證。

1 浮選系統(tǒng)工藝流程及加藥流程研究

1.1 工藝流程

本文以某選煤廠為例，對其浮選系統(tǒng)的加藥分系統(tǒng)展開研究，為保證該選煤廠產(chǎn)品的多樣性，其對應(yīng)的分系統(tǒng)包括有跳汰洗選分系統(tǒng)、重介質(zhì)洗選分系統(tǒng)和浮選分系統(tǒng)等[2]。本文對該選煤廠的浮選系統(tǒng)進行研究，其對應(yīng)的工藝流程如圖1 所示。

本選煤廠浮選系統(tǒng)的物料主要來源于旋流器、弧形篩以及高頻篩所篩選下的煤泥水。如圖1 所示，上述物料統(tǒng)一集中于緩沖水池中，經(jīng)+0.75 mm 的弧形篩進行篩選后粗礦直接排放，而篩選的礦漿中加入適量、對應(yīng)的藥劑正式開始浮選操作。其中，精礦存儲于精礦石中，并經(jīng)過濾機后得到精煤，經(jīng)一級浮選后的物料通過濃縮操作和壓濾機的作用得到尾煤。該浮選工藝流程具有自動化水平高，離心式渣漿泵的應(yīng)用提高了精煤的產(chǎn)率，可實現(xiàn)對浮選泡沫層的在線動態(tài)調(diào)節(jié)[3]。

1.2 加藥流程

圖1 浮選系統(tǒng)工藝流程

為保證浮選系統(tǒng)中加藥操作能夠根據(jù)實際渣漿對起泡劑和捕收劑兩種藥劑添加量的比例以及總藥量進行精準(zhǔn)控制，保證在浮選操作中藥劑的添加速度處于穩(wěn)定狀態(tài)。實際上，浮選藥劑量控制原理為比值控制，其能夠根據(jù)所浮選物料的量對藥劑添加電磁控制閥的開啟時間進行控制，從而實現(xiàn)對藥劑添加速度的控制。藥劑添加速度的精準(zhǔn)控制，既可解決添加速度過快所導(dǎo)致的藥劑浪費，還能夠解決藥劑添加速度過慢所導(dǎo)致浮選效果不佳的問題[4]。實際上，浮選系統(tǒng)中藥劑添加量可通過理論計算公式進行初步確定，具體如式（1）所示：

式中：V 為所添加藥劑的總量；P 為與浮選礦物量相對應(yīng)的理論藥劑總量；C 為所添加藥劑的濃度；ρ 為所添加藥劑的密度；Q 為浮選物料礦漿的流量。

浮選添加藥劑速度的控制是通過對電磁閥開始時間的監(jiān)測實現(xiàn)對閥口流量的控制。具體控制原理為：根據(jù)所浮選物料的量得出對應(yīng)所需藥劑的添加量，結(jié)合浮選系統(tǒng)中加藥系統(tǒng)的個數(shù)得出每個加藥點的藥劑添加量，并根據(jù)浮選周期得出精確的加藥速度。以單個加藥系統(tǒng)為例，其對應(yīng)的工藝流程如圖2 所示。

圖2 加藥系統(tǒng)控制流程圖

2 浮選試驗分析

通常浮選操作過程中所添加藥劑的比例需根據(jù)原煤物料特性進行綜合確定。以本文所研究選煤廠洗選原煤的特性試驗研究得出如下結(jié)論：針對該選煤廠最終精煤產(chǎn)率及相關(guān)質(zhì)量參數(shù)，當(dāng)所選捕收劑與起泡劑為本廠的藥劑時，捕收劑與起泡劑的最佳質(zhì)量比例為1.5∶1，洗選每噸原煤所消耗藥劑的總量為1.83 kg，但是，當(dāng)所選捕收劑和起泡劑為山西藥劑時，捕收劑與起泡劑的最佳質(zhì)量比例為1.5∶1，洗選每噸原煤所消耗藥劑的總量為1.83 kg。不同的是，采用山西藥劑進行浮選所得精煤的產(chǎn)率比采用本廠藥劑高5.43%，對應(yīng)精煤和尾煤的灰分分別提升了1.01%和6.76%。

通過上述分析可得，所選藥劑的廠家不同對應(yīng)產(chǎn)品精煤的產(chǎn)率和回收性存在一定差距。因此，需結(jié)合原煤的特性得出最佳藥劑比例及藥劑種類。

3 最佳藥劑配比模型的設(shè)計

浮選藥劑最佳配比綜合衡量指標(biāo)為原煤經(jīng)浮選后所得精煤的灰分。因此，需建立精煤灰分與藥劑比例、原煤灰分、原煤漿料的濃度以及流量等參數(shù)的函數(shù)關(guān)系[5]。藥劑最佳配比模型的建立需大量的計算，因此本文選用MATLAB 軟件的并結(jié)合2.1 中浮選試驗的相關(guān)數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的藥劑最佳配比模型，所得藥劑最佳比例與上述參數(shù)的關(guān)系如式（2）所示：

式中：X1為捕收劑與起泡劑的比值；X2為原煤料漿的灰分；X3為原煤漿料的濃度；X4為原煤漿料的流量；Y 為要求經(jīng)浮選后所得精煤的灰分。

為驗證上述所得的最佳藥劑配比模型的正確性，對不同捕收劑與起泡劑的比例、入料灰分、入料濃度以及入料流量下的試驗灰分值和基于式（2）所得計算灰分值進行對比，得出如圖3 所示的結(jié)果。

圖3 試驗灰分與計算灰分的對比

如圖3 所示，基于式（2）所得精煤灰分值與試驗所得精煤灰分之間的偏差較小。即，上述所設(shè)計的藥劑最佳配比模型可應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。故，可以將對本文所設(shè)計的藥劑比例最佳模型應(yīng)用于自動加藥控制系統(tǒng)中，根據(jù)原煤特性和最終精煤的灰分要求得出最佳捕收劑與起泡劑的比例，并基于對捕收劑和起泡劑電磁閥的控制達到對藥劑比例的控制。

4 浮選自動加藥控制系統(tǒng)的應(yīng)用

為得出根據(jù)藥劑最佳配比模型的浮選自動加藥控制系統(tǒng)和人工控制藥劑比例的兩種控制方式應(yīng)用對原煤浮選效果之間的差距，本文分別對兩種控制方式下所得精煤產(chǎn)品的精煤灰分和人員的勞動強度進行對比。兩種控制方式對應(yīng)所得精煤產(chǎn)品的灰分對比如圖4 所示。

圖4 不同控制方式下精煤產(chǎn)品的灰分對比

如圖4 所示，采用基于藥劑最佳比例控制模型的自動化控制方式所得精煤的灰分值明顯高于基于人工控制所得精煤產(chǎn)品的灰分。此外，對應(yīng)精煤的回收率提高1%。

經(jīng)實踐表明，采用基于藥劑最佳比例控制模型的自動化控制方式可大大降低作業(yè)人員的勞動強度，最明顯表現(xiàn)于基于人工控制方式每班組需4 個人系統(tǒng)才能正常運行，而基于智能控制系統(tǒng)每班組僅需2 人即可正常生產(chǎn)，大大降低了人員成本。

5 結(jié)論

浮選操作為洗煤廠洗選操作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，浮選效果在一定程度上決定于所添加藥劑的總量和藥劑的比例。為保證選煤廠的洗選效果，需根據(jù)原煤特性和最終精煤灰分值對藥劑比例和總量進行實時控制?；贛atlab 建立藥劑最佳比例自動化控制系統(tǒng)，不僅降低了現(xiàn)場作業(yè)人員的勞動強度和人員成本，還提高了精煤產(chǎn)品的灰分和回收率，提升了企業(yè)的利潤。