吳文寶

（中煤大屯煤電公司徐莊煤礦， 江蘇 徐州 221611）

1 煤礦用跳汰機(jī)分選系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀與存在問(wèn)題

1.1 煤礦用跳汰機(jī)分選系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀

跳汰機(jī)的選矸過(guò)程，首先是原煤運(yùn)輸?shù)绞诌x皮帶機(jī)上，由人工進(jìn)行初級(jí)篩選。然后轉(zhuǎn)運(yùn)到跳汰室，在跳汰室中密度大的矸石集中到了底層，通過(guò)排矸系統(tǒng)運(yùn)往矸石倉(cāng)。密度小的煤塊位于上層，經(jīng)排煤系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)狡扑闄C(jī)。還有一部分碎煤碎矸石會(huì)隨著水流進(jìn)入斗提機(jī)底部，最后經(jīng)過(guò)斗提機(jī)將其運(yùn)輸?shù)交孛浩?，最終運(yùn)輸至煤倉(cāng)。

1.2 煤礦用跳汰機(jī)的存在問(wèn)題

1）跳汰機(jī)有篩板電機(jī)及減速機(jī)、滾筒電機(jī)及減速機(jī)、排矸電機(jī)及減速機(jī)等設(shè)備較多，維護(hù)工作量較大。篩板、矸石斗子、外圍滾筒銷(xiāo)子等磨損嚴(yán)重，需要定期更換。跳汰機(jī)還須搭配斗提機(jī)工作，造成檢修工作任務(wù)繁重。檢修工稍有疏忽，檢修不到位就會(huì)造成全礦停產(chǎn)。

2）跳汰機(jī)洗選能力低，煤中含矸率（全文均為煤中矸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）在7%~9%之間，矸中含煤率（煤在矸中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）在7%左右。遇到工作面斷層等矸石量較多時(shí)，無(wú)法滿(mǎn)足工藝需求。跳汰機(jī)洗選噪聲大，同時(shí)產(chǎn)生的污水較多，加劇了徐莊煤礦污水處理方面工作壓力。

3）跳汰機(jī)洗選首先要經(jīng)過(guò)人工揀矸工序，該工序受較大人為因素影響，如人員工作中出現(xiàn)疏忽或者高強(qiáng)度作業(yè)導(dǎo)致疲憊都會(huì)使人員揀矸率下降，影響洗選，從而影響煤質(zhì)。

4）每天每班至少安排4 人揀矸，造成科里人員短缺現(xiàn)象。

5）人工揀矸作業(yè)存在工人勞動(dòng)強(qiáng)度高、噪聲大、粉塵大、工作環(huán)境惡劣等問(wèn)題。

2 智能干法分選機(jī)CXR-1000 分選系統(tǒng)的創(chuàng)新思路

2.1 CXR-1000 應(yīng)用的必要性

2）最近幾年工作面條件不好，矸石較多，揀矸員工工作壓力大，矸石揀出率不達(dá)標(biāo)，嚴(yán)重影響煤質(zhì)。而且矸石揀出率低下容易造成矸石進(jìn)入煤流系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)破碎機(jī)時(shí)，容易造成破碎機(jī)破碎不動(dòng)，形成卡堵現(xiàn)象，影響生產(chǎn)。

2.2 CXR-1000 分選系統(tǒng)原理圖（見(jiàn)圖1）

圖1 CXR-1000 分選系統(tǒng)

2.3 智能干法分選機(jī)CXR-1000 的技術(shù)特點(diǎn)

1）分選精度高，矸中含煤率低于3%，煤中含矸率也低于3%，優(yōu)于手選、動(dòng)篩跳汰機(jī)的排矸效率。

2）低耗，除電能外無(wú)其他消耗，設(shè)備運(yùn)行全部智能化，操作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高，無(wú)需人員操作。

3）節(jié)能，物理分離，無(wú)需介質(zhì)，耗電量低。

4）環(huán)保：系統(tǒng)完全干法分選，無(wú)需水、介質(zhì)介入，避免環(huán)境污染，減輕徐莊煤礦污水處理壓力。

5）運(yùn)行和維護(hù)成本低。

Arrhenius模型能很好的描述蜂蜜黏度-溫度、黏度-含水量以及黏度-溫度-含水量的關(guān)系，可以通過(guò)公式μ=exp((12.779-0.205 4t)-(0.440 9-0.004 6t)·W)來(lái)大致計(jì)算出不同含水量的蜂蜜在5 ℃～25 ℃范圍內(nèi)的黏度值。

6）系統(tǒng)遠(yuǎn)程一鍵啟動(dòng)，無(wú)需任何現(xiàn)場(chǎng)操作。

3 智能干法分選機(jī)CXR-1000 的應(yīng)用

3.1 智能干法分選機(jī)CXR-1000 的應(yīng)用實(shí)踐

徐莊煤礦主井提升原煤約390 t/h，振動(dòng)篩篩上物約占25%，所以進(jìn)入選矸系統(tǒng)約97.5 t/h。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行勘查，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及生產(chǎn)需要，選擇在跳汰機(jī)車(chē)間拆除原有的跳汰機(jī)，安裝兩臺(tái)智能干法分選機(jī)CXR-1000，單臺(tái)處理能力為150 t/h，帶寬1 000 mm，帶速0~3 m/s 可調(diào)。由于徐莊煤礦單線生產(chǎn)，所以選擇兩臺(tái)并列的分選機(jī)。

3.2 智能干法分選機(jī)CXR-1000 的應(yīng)用效果

3.2.1 選煤效果

徐莊煤礦智能干法分選機(jī)CXR-1000 于2021 年元月正式投入使用，應(yīng)用后的選煤效果數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1、表2 所示。

表1 分選后矸中帶煤率

表2 分選后煤中含矸率

通過(guò)表1 中數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過(guò)五次采樣，五次采樣數(shù)據(jù)中矸中帶煤率都＜3%，平均矸中帶煤率也在1.5%左右，指標(biāo)較好。

通過(guò)表2 中數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過(guò)五次采樣，五次采樣數(shù)據(jù)中煤中含矸率都＜3%，平均煤中含矸率也在1.4%左右，指標(biāo)較好。

通過(guò)表1、表2 數(shù)據(jù)可以看出，智能干法分選機(jī)CXR-1000 選煤效果較好，能夠滿(mǎn)足徐莊煤礦原煤分選任務(wù)，保障徐莊煤礦的煤質(zhì)要求。

3.2.2 應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法。

1）徐莊煤礦智能干法分選機(jī)CXR-1000 于2021年元月正式投入使用，使用一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)煤流系統(tǒng)中沫煤太多，導(dǎo)致物料分離執(zhí)行裝置的噴嘴經(jīng)常堵塞，需要工人每天疏通。經(jīng)過(guò)半年使用電磁閥損壞已達(dá)10 個(gè)左右（單臺(tái)分選機(jī)共有110 個(gè)），主要原因就是噴嘴堵塞。針對(duì)該問(wèn)題，我單位經(jīng)過(guò)研究探討及調(diào)研，最終將原來(lái)的振動(dòng)篩改為滾動(dòng)篩，煤流中現(xiàn)在基本沒(méi)有沫煤。

2）智能干法分選機(jī)自帶的除塵系統(tǒng)除塵效果較差，物料分離執(zhí)行裝置處積聚大量煤塵，也是導(dǎo)致噴嘴堵塞的主要原因。徐莊煤礦在2022 年陸續(xù)投入使用兩臺(tái)濕式除塵器，除塵效果良好。

3）將振動(dòng)篩和除塵風(fēng)機(jī)更換改造完畢后，物料分離執(zhí)行裝置的噴嘴一周內(nèi)就有個(gè)別堵塞，近半年內(nèi)電磁閥損壞3 個(gè)，電磁閥損壞率降低70%左右。

3.3 應(yīng)用創(chuàng)新

1）通過(guò)直接拆除跳汰機(jī)，借用跳汰機(jī)車(chē)間并列平鋪兩臺(tái)智能干法分選機(jī)CXR-1000，能為單線生產(chǎn)多一份安全生產(chǎn)保障，減少事故造成停產(chǎn)現(xiàn)象。而且智能干法分選機(jī)CXR-1000 遠(yuǎn)程一鍵啟動(dòng)，無(wú)需任何現(xiàn)場(chǎng)操作。

2）將振動(dòng)篩更換為滾動(dòng)篩，大幅度提高篩分效果，減少智能干法分選機(jī)噴嘴堵塞現(xiàn)象，提高噴嘴電磁閥的使用壽命，減少投資成本。

4 效益分析

4.1 安全效益

徐莊煤礦人工揀矸作為徐莊煤礦的傳統(tǒng)作業(yè)環(huán)節(jié)，存在工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、噪聲大、粉塵大、工作環(huán)境惡劣等問(wèn)題，極易造成人身安全事故。徐莊煤礦采用智能干法分選機(jī)替代人工揀矸作業(yè)，可降低選矸作業(yè)崗位工人數(shù)，同時(shí)降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提升煤礦自動(dòng)化管理水平，降低發(fā)生人身安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 降低生產(chǎn)成本

1）節(jié)省人力成本。采用智能干法分選工藝可節(jié)省4 名揀矸工，由于工作環(huán)境惡劣，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，每人每月工資不低于1 萬(wàn)元。按照企業(yè)每人支出工人工資12 萬(wàn)元/a 計(jì)算，采用智能干法分選機(jī)可節(jié)約人工成本48 萬(wàn)元/a。

2）拆除了跳汰機(jī)、斗提機(jī)等大型設(shè)備，減少設(shè)備維護(hù)維修投資接近50 萬(wàn)元/a。新增智能干法分選機(jī)維護(hù)維修投資接近30 萬(wàn)元/a，綜合降低生產(chǎn)投資成本20 萬(wàn)元/a。

4.3 增加產(chǎn)品產(chǎn)量

1）采用智能干法分選工藝后，降低原煤分選后矸中帶煤4%，徐莊煤礦年產(chǎn)約169 萬(wàn)t/a，篩上物約占25%，篩上物約42.25 萬(wàn)t/a，即降低原煤流失約1.69萬(wàn)t/a，按照煤銷(xiāo)售價(jià)格750 元/t 計(jì)算，折算后增加效益為1 270 萬(wàn)元/a。

2）智能干法分選工藝可減少產(chǎn)生跳汰機(jī)洗選時(shí)的次生煤泥，改造前每年大約產(chǎn)生3 000 t 煤泥，現(xiàn)在每年產(chǎn)生約2 000 t 煤泥。根據(jù)改造前后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比得知，從煤泥角度考慮，減少原煤流失約1 000 t/a，按照煤銷(xiāo)售價(jià)格750 元/t 計(jì)算，折算后增加效益為75 萬(wàn)元/a。

4.4 綜合經(jīng)濟(jì)效益

智能干法分選機(jī)CXR-1000 替代人工撿矸作業(yè)和跳汰機(jī)濕式分選產(chǎn)生的綜合經(jīng)濟(jì)效益分析，見(jiàn)表3。

表3 智能干法分選機(jī)綜合經(jīng)濟(jì)效益分析

從表3 可以看出，徐莊煤礦原煤采用智能干法分選機(jī)CXR-1000 總計(jì)產(chǎn)生1 413 萬(wàn)元/a 的經(jīng)濟(jì)效益，投資回收期短且經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 智能干法分選機(jī)CXR-1000 的創(chuàng)新應(yīng)用總結(jié)

智能干法分選機(jī)CXR-1000 遠(yuǎn)程一鍵啟動(dòng)，可以對(duì)煤與矸石及雜物有效識(shí)別，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、分選精度準(zhǔn)確、矸石不入水、減少泥化、減少人工、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。保障徐莊煤礦原煤分選處理能力，滿(mǎn)足礦井生產(chǎn)需要，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)，還解放了繁重的人工撿矸作業(yè)，改善了工作環(huán)境，減少了安全隱患，提升了徐莊煤礦選煤系統(tǒng)自動(dòng)化水平；每年增加效益1 413 萬(wàn)元，有非常顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

智能干法分選機(jī)CXR-1000 在徐莊煤礦應(yīng)用過(guò)程中，存在一個(gè)比較鮮明的問(wèn)題是噴嘴易堵塞，導(dǎo)致電磁閥易損壞。我們?cè)趹?yīng)用過(guò)程中進(jìn)行了改造升級(jí)，將振動(dòng)篩改造為滾動(dòng)篩，將原有的除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造。大大降低了噴嘴堵塞率，提高了電磁閥的使用壽命。我們直接使用礦內(nèi)壓風(fēng)系統(tǒng)，減少了單獨(dú)空壓機(jī)的維修維護(hù)成本。我們保留了手選皮帶，留有一人進(jìn)行揀較大雜物，減少較大雜物進(jìn)入分選系統(tǒng)干擾分選效果。由于徐莊煤礦是單線生產(chǎn)，我們使用了兩臺(tái)分選機(jī)并列生產(chǎn)，單臺(tái)一旦出現(xiàn)問(wèn)題也不會(huì)造成全礦停產(chǎn)現(xiàn)象。這樣減少事故影響時(shí)間，減少一定的經(jīng)濟(jì)損失。