楊智媛

霍州煤電集團(tuán)辛置煤礦 山西 霍州 031400

某選煤廠設(shè)計(jì)年處理能力150萬噸，采用選前脫泥重介質(zhì)分選—粗煤泥分選—煤泥浮選-尾煤壓濾回收的聯(lián)合工藝流程。入洗原煤經(jīng)過準(zhǔn)備篩分破碎后輸送至主洗車間；在進(jìn)入無壓三產(chǎn)品重介旋流器分選出精煤、中煤和矸石。精煤通過弧形篩進(jìn)行脫介， 篩上物在由精煤脫介篩二次脫介；二段篩下物采用磁選機(jī)進(jìn)行回收， 磁選尾礦流入濃縮旋流器，精礦則流到合介桶，通過小直徑重介旋流器調(diào)節(jié)懸浮液的密度。中煤、矸石則通過弧形篩進(jìn)行脫介，而篩下介質(zhì)在由磁選機(jī)回收，磁選精礦分別流入介質(zhì)桶和小直徑重介旋流器。介質(zhì)消耗量是衡量重介質(zhì)選煤廠工藝水平和管理水平的重要指標(biāo)，也是提高選煤經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)。

1 介質(zhì)消耗高問題分析

未改造前某選煤廠的重介介耗在2.5kg/t干煤泥的平均水平，較行業(yè)平均的介質(zhì)消耗指標(biāo)1.5kg/t相比，明顯偏高。究其原因如下：

（1）原有工藝為不脫泥重介分選工藝，依據(jù)某選煤廠實(shí)際煤質(zhì)資料分析，原煤中小于3mm粒度級(jí)占原煤量的20%左右，導(dǎo)致重介分選系統(tǒng)循環(huán)介質(zhì)煤泥含量大，磁選機(jī)磁輥帶泥多，系統(tǒng)介質(zhì)耗損大，產(chǎn)品帶介高，噸原煤介耗高，提高了重介生產(chǎn)成本。因原煤易泥化，存在細(xì)泥污染精煤，加大了煤泥水處理環(huán)節(jié)的處理難度。

（2）原有重介分選系統(tǒng)懸浮液密度控制可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水閥開度自動(dòng)控制，重介分流控制采用集控手動(dòng)模式，即重介分流分流閥開度控制方式為人工手動(dòng)設(shè)定，操作員通過現(xiàn)場(chǎng)觀察來更改分流閥開度，存在操作斷續(xù)現(xiàn)象，且某選煤廠分流懸浮液采用了通過自流直接進(jìn)入磁選機(jī)完成磁鐵粉回收和脫泥作業(yè)。這種工藝設(shè)計(jì)再加上分流人工斷續(xù)控制，導(dǎo)致磁選機(jī)入料波動(dòng)較大，介質(zhì)消耗不穩(wěn)定且偏大?，F(xiàn)場(chǎng)操作經(jīng)驗(yàn)是通過較大的分流閥開度維持正常生產(chǎn)。然而這種操作過程存在一個(gè)水平衡和介質(zhì)平衡均為過平衡的現(xiàn)象。即如果分流閥開度較大，導(dǎo)致合介桶密度過高，此時(shí)只能通過增加補(bǔ)水閥開度來保證懸浮液密度，無形中增加了系統(tǒng)的流量，降低磁選機(jī)的回收率，重介消耗增加耗[1]。

（3）弧形篩脫介效果差，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)精煤弧形篩更換的頻繁，弧形篩脫介效果保持不在90%以上。針對(duì)上述問題，某選煤廠對(duì)重介分選系統(tǒng)、設(shè)備及工藝流程的改造勢(shì)在必行。通過合理的重介分選工藝設(shè)計(jì)，增設(shè)粗煤泥分選系統(tǒng)代替原粗煤泥回收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)重介分選密度控制中補(bǔ)水和分流自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)重介懸浮液密度設(shè)定值在線調(diào)整，弧形篩上掛防護(hù)鏈等一系列關(guān)鍵技術(shù)，以解決某選煤廠目前面臨的困境，進(jìn)而提高選煤分選效率和經(jīng)濟(jì)效益、降低重介的介耗。

2 改造原理及改造過程

2.1 重介主要生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行改造

某選煤廠原不脫泥入洗，50-0.5mm物料由跳汰和無壓三產(chǎn)品重介洗選，-0.5mm物料由浮選系統(tǒng)洗選，然而原煤中小于3mm粒度級(jí)占28%左右，造成系統(tǒng)煤泥含量高導(dǎo)致重選過程效率降低，介質(zhì)消耗大，同時(shí)給浮選和煤泥水處理過程帶來了巨大的壓力。

選前脫泥可為后續(xù)的主選環(huán)節(jié)提供穩(wěn)定入料，降低煤泥干擾重介分選質(zhì)量；同時(shí)，增加重介旋流器的入料粒度范圍，提高分選效果和精煤產(chǎn)率。此外，原煤經(jīng)脫泥后，與介質(zhì)充分混合，有助于后期煤泥水處理。

粗煤泥分選工藝與設(shè)備，實(shí)現(xiàn)1.0mm-0.25mm高效分選。對(duì)于粗煤泥分選方面，針對(duì)入洗原煤中末煤含量較高的問題。某選煤廠采用CSS粗煤泥分選機(jī)對(duì)原分選系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，有效提升分選效率和質(zhì)量，降低介質(zhì)消耗；同時(shí)，也提升后續(xù)浮選作業(yè)效率[4]。

煤泥分選回收設(shè)備采用為一臺(tái)直徑3m的CSS粗煤泥分選機(jī)，其干煤泥處理量為60t/h。主要分選1mm—0.25mm煤泥，入料濃度一般為400g/l。CSS粗煤泥分選機(jī)的入料為原煤經(jīng)脫泥篩后脫除的0-1mm煤泥，經(jīng)濃縮旋流器濃縮分級(jí)后0.25mm-1mm進(jìn)入CSS進(jìn)行分選。CSS分選產(chǎn)生的精礦經(jīng)濃縮旋流器和振動(dòng)弧形篩脫水脫泥后，進(jìn)入精煤泥離心機(jī)，進(jìn)一步脫水成為精煤產(chǎn)品。CSS分選產(chǎn)生的尾礦進(jìn)入高灰濃縮機(jī)進(jìn)行濃縮回收[2]。

因而本次技術(shù)改造總的技術(shù)思路和內(nèi)容是改造現(xiàn)有跳汰分選工藝，實(shí)現(xiàn)入洗原煤全重介洗選設(shè)計(jì)；增加選前脫泥環(huán)節(jié)，針對(duì)0.25mm-1mm粗煤泥，使用粗煤泥分選設(shè)備單獨(dú)分選，提高分選效率，降低介耗。進(jìn)行脫泥+無壓三產(chǎn)品重介旋流器+CSS粗煤泥分選新型煉焦煤重介工藝設(shè)計(jì)。

2.2 重介分選密度智能控制

采用選前脫泥工藝后，選前脫泥篩上原煤水分大幅上升甚至出現(xiàn)跑水現(xiàn)象，導(dǎo)致重介系統(tǒng)的水量增加，降低懸浮液密度?，F(xiàn)有密度控制系統(tǒng)通過控制補(bǔ)水閥開度來實(shí)現(xiàn)控制密度已嚴(yán)重偏離現(xiàn)場(chǎng)工況。必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分流才能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。

傳統(tǒng)重介懸浮液密度控制系統(tǒng)，采用人工分流，控制精度不穩(wěn)定，導(dǎo)致磁選機(jī)長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，能耗高、回收率低。重介懸浮液密度自動(dòng)控制系統(tǒng)是以PID控制器為核心的自控系統(tǒng)，是一個(gè)集輸入和輸出的系統(tǒng)。重介懸浮液混合密度智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 重介懸浮液混合密度智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

針對(duì)密度、煤泥含量、桶位、補(bǔ)水閥開度等變量間的耦合關(guān)系，確立了補(bǔ)水采用PID，分流控制由于各影響因素與分流閥開度之間難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，本研究采用最小二乘支持向量機(jī)（LS-SVM）進(jìn)行模型建立。實(shí)現(xiàn)重介懸浮液密度的自動(dòng)控制，在實(shí)現(xiàn)密度自動(dòng)控制基礎(chǔ)上，利用智能控制方法實(shí)現(xiàn)在煤質(zhì)發(fā)生變化和波動(dòng)時(shí)，自動(dòng)優(yōu)化懸浮液密度設(shè)定值。

2.3 提高弧形篩脫介效果

精煤弧形篩更換的頻繁，弧形篩脫介效果保持不在90%以上。在弧形篩篩面上加掛廢舊的刮板鏈條后， 間斷布置，既保證物料的脫介效果，還提高篩面耐磨性和使用壽命。

3 改造前后的運(yùn)行狀況比較

（1）采用預(yù)先脫泥工藝，可降低磁選機(jī)的入料濃度，提升回收效率，介耗降低主要是因?yàn)榇置耗喾诌x環(huán)節(jié)分擔(dān)了1-0.25mm原煤的分選任務(wù)所致，粗煤泥分選環(huán)節(jié)作出了重要貢獻(xiàn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，不脫泥無壓重介系統(tǒng)，產(chǎn)品帶介一般在2.5 kg/t左右，脫泥無壓系統(tǒng)產(chǎn)品帶介一般為1.5kg/t，降低了介耗。改造前后介質(zhì)消耗分析表如表1所示。

表1 改造前后介質(zhì)消耗分析表

對(duì)新型重介懸浮液密度智能控制系統(tǒng)進(jìn)行了硬件選型和軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)分流和自動(dòng)補(bǔ)水的無擾切換。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該控制系統(tǒng)密度控制精度為±0.005 g/cm3，磁選機(jī)單機(jī)檢查表明，將磁選機(jī)的回收率提高到99.92%，回收效率良好，控制系統(tǒng)滿足了某選煤廠煤質(zhì)多變的實(shí)際情況，適應(yīng)了新型煉焦煤重介分選工藝，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了介質(zhì)消耗，取得良好的應(yīng)用效果。

4 結(jié)束語

針對(duì)介質(zhì)消耗高問題，通過采用CSS粗煤泥分選機(jī)和引進(jìn)新型脫泥篩、旋流器對(duì)原有的重介洗選系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，有效降低重介質(zhì)消耗，實(shí)現(xiàn)了選煤廠節(jié)能降耗的目標(biāo)；同時(shí)，經(jīng)改造后提高重介懸浮密度控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，是產(chǎn)量和效率得到有效提升。