李 燕

(天津美騰科技股份有限公司，天津 300385)

無煙煤、褐煤、長焰煤、弱粘煤等煤種加工后的塊煤可以作為化工用煤，屬于稀缺能源，售價較高，為提高資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益，需采取各種措施，防止塊煤破碎。筆者通過對塊煤破碎原因分析，結(jié)合目前防碎措施以及TDS智能干選技術(shù)的發(fā)展，探索將智能干選技術(shù)與防碎技術(shù)相結(jié)合的塊煤防碎新方法。

1 新方法提出背景

1.1 塊煤破碎原因

選煤廠一般有原煤儲存、篩分、分選、運(yùn)輸、產(chǎn)品儲存等環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)均會產(chǎn)生損失，產(chǎn)生破碎主要有以下幾方面的原因。

(1)物料跌落、摩擦損失。原煤存儲一般采用原煤倉、儲煤場形式，倉頂?shù)絺}底的垂直高度較大，塊煤很容易被摔碎。實(shí)際生產(chǎn)中為減少塊煤損失，雖然會保持高倉位運(yùn)行，但仍存在很大的高差，產(chǎn)品倉亦如此。另外原煤分選系統(tǒng)運(yùn)輸環(huán)節(jié)多、轉(zhuǎn)載多、跌落多，也會造成塊煤破碎。

(2)遇水崩解。塊煤洗選一般采用水洗工藝，塊煤遇水會崩塌分解，一部分分解為次生煤泥，一部分分解為細(xì)粒級煤。

1.2 實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)

以寧夏某煤礦實(shí)際生產(chǎn)為例，該廠原煤、產(chǎn)品均采用圓筒倉儲存，塊煤采用淺槽分選，大于50 mm塊精煤脫水脫介進(jìn)入產(chǎn)品倉儲存，倉下汽車直接銷售。2019年各月及全年大于50 mm塊原煤、塊精煤產(chǎn)率統(tǒng)計見表1。

表1 2019年大于50 mm塊原煤、塊精煤產(chǎn)率統(tǒng)計

由表1可知，原煤經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)、倉儲、水洗環(huán)節(jié)后，塊煤產(chǎn)率由平均理論的12.86%降至4.81%，平均塊煤損失率高達(dá)62.62%，損失較高。

1.3 塊煤防碎措施

目前國內(nèi)煤礦采用的塊煤防碎措施如下：

(1)減少轉(zhuǎn)運(yùn)過程損失。主要通過優(yōu)化溜槽實(shí)現(xiàn)，例如溜槽增設(shè)緩沖臺、內(nèi)襯防碎溜槽、落差較大的地方采用螺旋溜槽、高位緩沖溜槽等。

(2)減少倉儲環(huán)節(jié)損失。減少倉儲環(huán)節(jié)損失主要有2個方向。

方向一：減少塊煤倉內(nèi)跌落損失。主要方法為：塊煤滑坡倉和圓筒倉加防碎設(shè)施，圓筒倉常用防碎設(shè)施為伸縮溜槽和螺旋溜槽，伸縮溜槽適用于直徑較小的倉，并且由于帶有提升系統(tǒng)，應(yīng)用較少，目前應(yīng)用較多的為倉內(nèi)螺旋溜槽[1-4]。

方向二：建立直銷系統(tǒng)。塊煤不再進(jìn)入產(chǎn)品倉儲存，而是進(jìn)入直銷系統(tǒng)直接銷售，從根本上解決倉儲導(dǎo)致的跌落，該類直銷系統(tǒng)已在國家能源寧煤集團(tuán)成功應(yīng)用，取得不錯防碎效果。因傳統(tǒng)的分選系統(tǒng)工藝復(fù)雜，由篩分、分選、脫水、煤泥回收等多個系統(tǒng)組成，設(shè)備臺數(shù)多，系統(tǒng)復(fù)雜，一旦其中的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，均影響裝車系統(tǒng)生產(chǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，該類系統(tǒng)仍需要設(shè)置塊煤倉作為備用系統(tǒng)[5-7]。

目前的塊煤防碎措施主要解決物料運(yùn)輸、倉儲過程中產(chǎn)生的塊煤破碎，由于傳統(tǒng)洗選系統(tǒng)工藝復(fù)雜，因此塊煤破碎問題并未解決。

1.4 TDS智能干選機(jī)取得較好防碎效果

近年來，國內(nèi)開發(fā)了基于射線分選的高精度TDS智能干選機(jī)、憑借不用水、不用介、不產(chǎn)生煤泥、不增加產(chǎn)品水分、系統(tǒng)簡單等優(yōu)勢得到業(yè)主認(rèn)可并快速推廣。TDS智能干選機(jī)主要用于300～25 mm塊煤分選，分選精度高，產(chǎn)品可直接銷售[8-13]。

TDS智能干選機(jī)采用X射線識別方法，通過大數(shù)據(jù)分析，對煤與矸石進(jìn)行數(shù)字化識別，然后驅(qū)動高頻氣槍噴吹改變矸石(或煤)的運(yùn)動軌跡，實(shí)現(xiàn)煤與矸石的精確分選。TDS智能干選機(jī)工作原理見圖1。

圖1 TDS智能干選機(jī)工作原理

TDS智能干選機(jī)分選過程不用水，無脫水脫介等環(huán)節(jié)，大大簡化系統(tǒng)，可降低塊煤分選過程造成的塊煤損失，提高了塊煤產(chǎn)率。已投產(chǎn)的王家塔項目采用TDS智能干選機(jī)代替淺槽實(shí)現(xiàn)塊煤分選、兗礦轉(zhuǎn)龍灣項目采用TDS智能干選機(jī)代替跳汰實(shí)現(xiàn)塊煤分選，選后產(chǎn)品直接銷售，項目投產(chǎn)后塊煤產(chǎn)率得到提高，取得不錯的防碎效果[14]。

2 塊煤防碎新方法

TDS智能干選機(jī)可解決分選過程造成的塊煤損失，并且對于處理大塊的TDS智能干選機(jī)，執(zhí)行“打煤”工藝，超大塊及雜物自然落入矸石，在分選的同時具備除雜、除大塊能力，與傳統(tǒng)分選工藝相比，系統(tǒng)簡潔。由此提出一種塊煤防碎新方法，將篩分和TDS分選系統(tǒng)作為裝車系統(tǒng)中的一環(huán)，即將篩分、分選、倉儲系統(tǒng)精簡整合，取消塊煤產(chǎn)品倉儲，將TDS智能干選系統(tǒng)和產(chǎn)品地銷系統(tǒng)整合為一個裝車系統(tǒng)，僅在分選前設(shè)置倉儲系統(tǒng)。

3 塊煤防碎新方法特點(diǎn)及應(yīng)用效果

3.1 有效增加塊煤產(chǎn)率

3.1.1 減少轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)損失

塊煤在分選工作中經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)、倉儲等環(huán)節(jié)導(dǎo)致塊煤破碎嚴(yán)重，塊煤破碎的主要原因為生產(chǎn)過程中跌落導(dǎo)致的，對于大于50 mm塊煤，新方法與典型傳統(tǒng)淺槽分選作業(yè)環(huán)節(jié)對比見圖2。作業(yè)環(huán)節(jié)統(tǒng)計結(jié)果見表2。

從表2可以看出，對于運(yùn)輸距離，傳統(tǒng)淺槽分選運(yùn)輸長度為360 m，采用TDS智能干選新方法，塊煤從原煤倉至產(chǎn)品倉底運(yùn)輸長度約100 m，降低約72.2%；對于跌落高度，按80%高倉位計算，傳統(tǒng)淺槽分選為56.0 m，TDS智能干選新方法跌落高度為26.1 m，降低約29.9 m，降低53.4%，各轉(zhuǎn)載作業(yè)環(huán)節(jié)跌落高度小，有效降低跌落高度，提高塊煤產(chǎn)率。

表2 大于50 mm塊煤作業(yè)環(huán)節(jié)對比

1—原煤來煤帶式輸送機(jī)；2—原煤倉；3—給煤機(jī)；4—原煤轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)；5—原煤分級篩；6—振動布料器；7—TDS智能干選機(jī)； 8—產(chǎn)品帶式輸送機(jī)；9—大塊精煤轉(zhuǎn)載點(diǎn)；10—大塊原煤分級篩；11—手選帶；12—除鐵器；13—大塊原煤破碎機(jī)；14—原煤轉(zhuǎn)載 帶式輸送機(jī)；15—原煤分級篩；16—塊煤入洗帶式輸送機(jī)；17—塊煤脫泥篩；18—淺槽分選機(jī)；19—精煤脫水脫介篩； 20—產(chǎn)品帶式輸送機(jī)；21—塊煤倉；22—塊精煤給煤機(jī)。 圖2 200～50 mm塊煤作業(yè)環(huán)節(jié)對比

3.1.2 減少次生煤泥

塊煤采用淺槽分選，遇水易崩塌分解，會產(chǎn)生次生煤泥，次生煤泥通過后續(xù)環(huán)節(jié)回收后作為煤泥產(chǎn)品，TDS智能干選機(jī)采用先進(jìn)的檢測及執(zhí)行技術(shù)，分選過程不需水，幾乎不產(chǎn)生煤泥，不產(chǎn)生該部分損失。

以生產(chǎn)規(guī)模3.0 Mt/a選煤廠為例，大于50 mm塊煤產(chǎn)率為25%，其中精煤含量為50%的情況下，依據(jù)《煤炭洗選工程設(shè)計規(guī)范》淺槽系統(tǒng)次生煤泥產(chǎn)率按3%，采用TDS工藝每年可減少煤泥量：3.0Mt/a×25%×50%×3%=1.125 萬t。

3.2 節(jié)省加工費(fèi)

智能干選系統(tǒng)簡單，節(jié)省了人工成本；設(shè)備臺數(shù)少，備品備件及維修費(fèi)用低；裝機(jī)功率比淺槽少，電耗少，并且沒有水耗及介耗，系統(tǒng)加工成本低于淺槽分選系統(tǒng)[15]。

同樣以生產(chǎn)規(guī)模3.0 Mt/a選煤廠為例，大于50 mm塊原煤產(chǎn)率為25% 。智能干選系統(tǒng)加工費(fèi)約為2 元/t塊煤，淺槽塊煤加工費(fèi)約為4.5 元/t塊煤，智能干選系統(tǒng)比淺槽系統(tǒng)噸煤加工費(fèi)節(jié)省2.5元，智能干選系統(tǒng)每年節(jié)省加工費(fèi)：3.0Mt/a×25%×2.5=187.5萬元。

4 結(jié) 語

根據(jù)目前防碎措施，結(jié)合TDS智能干選技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，提出一種塊煤防碎新方法，該方法取消產(chǎn)品倉儲環(huán)節(jié)，將TDS智能干選系統(tǒng)與產(chǎn)品地銷系統(tǒng)整合為裝車系統(tǒng)，整個系統(tǒng)僅需在分選前設(shè)置倉儲環(huán)節(jié)，大大簡化系統(tǒng)，有效減少塊煤跌落高度，并且塊煤分選不見水，提高精煤產(chǎn)率，節(jié)省系統(tǒng)加工費(fèi)。新方法的提出為塊煤防碎提供了一個新思路。需要注意的是，新方法應(yīng)用時，TDS智能干選機(jī)作為產(chǎn)品裝車系統(tǒng)的一環(huán)，需考慮TDS智能干選機(jī)與裝車系統(tǒng)能力及裝車工作制度相匹配的問題。