武 磊

(山西潞安礦業(yè)集團(tuán) 慈林山煤業(yè)有限公司李村煤礦, 山西 長(zhǎng)子 046604)

1 概 況

潞安礦業(yè)集團(tuán)李村礦井選煤廠為設(shè)計(jì)產(chǎn)能5.00 Mt/a的礦井型選煤廠,主要入洗礦井生產(chǎn)的3號(hào)煤層原煤,煤的牌號(hào)主要為貧煤,屬特低硫、低磷、低中灰、高發(fā)熱量的優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤。

目前李村選煤廠浮選系統(tǒng)有4臺(tái)XJM-KS20自吸式空氣機(jī)械攪拌浮選機(jī)。每臺(tái)浮選機(jī)有4室,采用在礦漿預(yù)處理器人工加藥方式加藥,依據(jù)滯后的灰分及精礦槽泡沫層厚度、顏色等人工調(diào)整加藥量,加藥不穩(wěn)定,以致藥耗高,浮精灰分不穩(wěn)定,降低了浮精產(chǎn)率。為此,引進(jìn)浮選精準(zhǔn)加藥系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)浮選精準(zhǔn)加藥,降低藥耗,提高浮選產(chǎn)率,同時(shí)減少崗位操作人員,實(shí)現(xiàn)浮選崗位制轉(zhuǎn)換為巡檢制,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省人工成本。

2 浮選精準(zhǔn)加藥系統(tǒng)

浮選過(guò)程是一個(gè)物理化學(xué)過(guò)程,存在參數(shù)的時(shí)效性差及滯后性等問(wèn)題,無(wú)法及時(shí)判斷浮選工作狀態(tài)、實(shí)時(shí)測(cè)量浮精灰分,只能進(jìn)行趨勢(shì)性地判斷,因此浮選加藥的精確控制難度較大[1]. 引進(jìn)的浮選精準(zhǔn)加藥系統(tǒng)是通過(guò)將浮選過(guò)程、煤質(zhì)等諸多因素與實(shí)際生產(chǎn)情況結(jié)合起來(lái),對(duì)礦漿預(yù)處理器入料流量、入料濃度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,并對(duì)灰分和藥劑使用量進(jìn)行記錄,構(gòu)建精準(zhǔn)加藥模型,同時(shí)引入模糊控制理論,通過(guò)一個(gè)持續(xù)變化的量對(duì)浮選加藥進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)“入料礦漿流量濃度檢測(cè)→自動(dòng)調(diào)整加藥量”的控制邏輯。在實(shí)際加藥過(guò)程中先采集入料濃度、入料流量等參數(shù),獲取當(dāng)前浮選流程工作情況,再通過(guò)模型分析確定當(dāng)前工況下需要的起泡劑與捕收劑的量,通過(guò)控制計(jì)量加藥泵頻率對(duì)加藥量進(jìn)行控制,混合藥劑通過(guò)乳化泵乳化,最終加入礦漿預(yù)處理器。浮選精準(zhǔn)加藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理見(jiàn)圖1.

圖1 浮選精準(zhǔn)加藥系統(tǒng)原理

3 系統(tǒng)組成

浮選精準(zhǔn)加藥系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集單元、PLC控制單元、恒壓供水單元、精準(zhǔn)加藥站。其中數(shù)據(jù)采集單元對(duì)礦漿預(yù)處理器的入料流量、入料濃度以及儲(chǔ)藥罐中起泡劑、捕收劑液位進(jìn)行檢測(cè),為PLC控制單元提供數(shù)據(jù)依據(jù)。PLC控制單元主要完成對(duì)數(shù)據(jù)的收集、整理、計(jì)算,控制精準(zhǔn)加藥站實(shí)現(xiàn)手/自動(dòng)加藥,同時(shí)可在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,操作人員可根據(jù)需要選擇手動(dòng)運(yùn)行或者自動(dòng)運(yùn)行。將整個(gè)浮選精準(zhǔn)加藥系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、藥劑消耗量等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在上位機(jī)畫(huà)面中,同時(shí)具備設(shè)備狀態(tài)報(bào)警;集控室操作人員只需要在就地觸摸屏/計(jì)算機(jī)上操作即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的啟停。恒壓供水單元為藥劑乳化系統(tǒng)提供穩(wěn)定的清水來(lái)源。精準(zhǔn)加藥站通過(guò)PLC控制單元控制加藥站計(jì)量泵實(shí)現(xiàn)起泡劑、捕收劑定量加藥,同時(shí)與清水進(jìn)行乳化實(shí)現(xiàn)乳化加藥。

4 實(shí)施方案

4.1 布置方案

針對(duì)李村選煤廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況:1) 選用先進(jìn)的羅克韋爾(簡(jiǎn)稱(chēng)AB PLC)控制系統(tǒng),將控制柜安裝在浮選機(jī)尾礦閘板附近,操作人員在調(diào)節(jié)參數(shù)時(shí)可以實(shí)時(shí)觀察尾礦和精礦狀態(tài)。2) 在410浮選機(jī)配套的礦漿預(yù)處理器入料管道上升段安裝電磁流量計(jì)、超聲波礦漿濃度計(jì)。3) 對(duì)礦漿預(yù)處理平臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)建,將加藥裝置安裝在擴(kuò)建后的平臺(tái)上,加藥裝置由2臺(tái)變頻計(jì)量泵和1臺(tái)乳化泵組成。

4.2 泵有關(guān)參數(shù)的確定

1) 計(jì)量泵。選擇起泡劑計(jì)量泵最大量程為115 L/h,捕收劑計(jì)量泵最大量程為50 L/h;計(jì)量泵精度可達(dá)到0.1 L/h,計(jì)量泵可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)機(jī)械量程0～100%.

2) 乳化泵。需要對(duì)起泡劑、捕收劑以及清水進(jìn)行乳化,自動(dòng)加藥裝置所需清水量小于1 m3/h,選擇處理量為1.5 m3/h的乳化泵。

3) 恒壓水泵。由于現(xiàn)場(chǎng)安裝位置有限,清水箱、清水過(guò)濾器以及恒壓水泵等設(shè)備安裝位置低于自動(dòng)加藥裝置,且要保證加藥裝置有一定的出水壓力,選擇揚(yáng)程為11 m的恒壓水泵,考慮到用水量以及后續(xù)設(shè)備供水,水泵流量為2 m3/h.

4) 超聲波濃度計(jì)。選用測(cè)量為0～100 g/L的超聲波濃度計(jì),該濃度計(jì)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際礦漿濃度進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定,標(biāo)定完成后測(cè)量準(zhǔn)確,數(shù)據(jù)波動(dòng)較小,結(jié)合PLC控制系統(tǒng)中濾波程序可以測(cè)出單位時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定的礦漿濃度。

4.3 調(diào)試方案

在浮選機(jī)正常運(yùn)行下,使用量杯對(duì)浮選機(jī)加藥量進(jìn)行測(cè)量,通過(guò)計(jì)算得出不同工況下起泡劑、捕收劑加藥量;同時(shí)結(jié)合收集到的李村選煤廠半年內(nèi)的浮選加藥數(shù)據(jù),與期望的灰分目標(biāo)相結(jié)合,分析出最適合的加藥量數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)的設(shè)備參數(shù),并以此作為依據(jù)進(jìn)行設(shè)備調(diào)試,實(shí)現(xiàn)加藥量自動(dòng)調(diào)節(jié)以穩(wěn)定生產(chǎn)情況。

5 實(shí)施效果

系統(tǒng)于2023年11月正式投入使用,投入使用后運(yùn)行情況良好,能夠根據(jù)浮選入料變化精準(zhǔn)控制起泡劑、捕收劑加藥量。系統(tǒng)投入前后的浮精、煤泥灰分對(duì)比見(jiàn)圖2、3,由圖可知,系統(tǒng)投運(yùn)后浮精與煤泥灰分波動(dòng)相較于投運(yùn)前趨于穩(wěn)定,灰分值也有效控制在目標(biāo)值9%～11%,尾礦灰分控制在70%以上。

圖2 系統(tǒng)投運(yùn)前后浮精灰分對(duì)比

圖3 系統(tǒng)投運(yùn)前后煤泥灰分對(duì)比

系統(tǒng)投運(yùn)前半個(gè)月的平均日藥劑消耗377.18 g/t,其中起泡劑314.06 g/t,捕收劑63.12 g/t;系統(tǒng)投運(yùn)后半個(gè)月的平均日藥劑消耗340.06 g/t,起泡劑減少30.32 g/t,捕收劑減少6.26 g/t. 在入料煤質(zhì)相同的條件下,尾礦灰分相同時(shí)比手動(dòng)加藥節(jié)約藥劑約10%.

加藥系統(tǒng)投運(yùn)后,浮選系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了由原本的崗位制轉(zhuǎn)換為巡檢制,減少了現(xiàn)場(chǎng)的操作工人數(shù),降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

以?xún)蓚€(gè)月的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)來(lái)看,改造之前,起泡劑用量為314.06 g/(t干煤泥),捕收劑用量為63.12 g/(t干煤泥),而改造之后,起泡劑用量降為283.74 g/(t干煤泥),捕收劑用量降為56.86 g/(t干煤泥)。選煤廠所用起泡劑價(jià)格為8500元/t,捕收劑價(jià)格為9000元/t,李村煤礦選煤廠每年處理干煤泥量約60萬(wàn)t,則年可節(jié)約藥劑費(fèi)用18.84萬(wàn)元。

7 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)浮選精準(zhǔn)加藥系統(tǒng)的改造,將浮選崗位制轉(zhuǎn)換為巡檢制,降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度,真正實(shí)現(xiàn)了浮選系統(tǒng)無(wú)人值守、減員增效的目標(biāo),確保了浮選精煤質(zhì)量穩(wěn)定,便于對(duì)重介系統(tǒng)操作,為穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量創(chuàng)造了條件,同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)全廠浮選精準(zhǔn)化樹(shù)立了標(biāo)桿。