林衛(wèi)國 劉金偉 王 娜

（濟寧能源發(fā)展集團微山金源煤礦，山東 濟寧 277600）

微山金源煤礦年設(shè)計生產(chǎn)能力0.55Mt/a，建有配套的洗煤廠，煤種為1/3 焦煤，屬于優(yōu)質(zhì)的煉焦煤。設(shè)計工藝為：+50mm 塊煤手選預(yù)排矸，50 ～0.5mm 無壓三產(chǎn)品重介旋流器，-0.5mm 浮選。塊原煤采用人工手選預(yù)排矸，手選作為選煤的傳統(tǒng)作業(yè)環(huán)節(jié)一直存在工人勞動強度高、工作環(huán)境差（包括噪聲、粉塵）的問題，另外手選存在揀出率低、洗選加工成本高等問題，為洗煤廠生產(chǎn)管理帶來不便。隨著近期智能干選技術(shù)的發(fā)展，考慮引入智能干選技術(shù)[1-3]。

1 智能干選技術(shù)適應(yīng)性研究

1.1 智能干選機類型選擇

智能干選機是將原煤逐個排隊后，采用射線識別系統(tǒng)進行煤矸識別，再通過高壓風(fēng)機構(gòu)將煤與矸石分開的技術(shù)。煤矸識別是智能干選的核心技術(shù)之一。目前用于煤炭行業(yè)的射線識別技術(shù)主要為γ射線識別與X 射線識別技術(shù)，二者均是建立在雙能射線透射系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，原理相同。具體原理如圖1 所示。

圖1 智能干選機原理圖

考慮輻射安全、管理方面等因素，選用X 射線智能干選機。

1.2 解決超大塊及雜物問題

為簡化系統(tǒng)，方便管理，智能干選系統(tǒng)需考慮超大塊及雜物問題。

射 線 穿 透100～25mm 中 塊 容 易， 穿 透200～100mm 大塊，穿透400～200mm 超大塊非常困難。但TDS 智能干選機攻克技術(shù)難關(guān)，從識別角度最大入料粒度可達1000mm，從執(zhí)行角度可噴吹最大400mm 矸石，并且有工業(yè)應(yīng)用。在執(zhí)行打煤工藝，最大入料粒度可達1000mm，該工藝已在趙莊成功應(yīng)用。趙莊來煤有1000mm 超大塊矸石及雜物，TDS 智能干選機執(zhí)行打煤工藝，超大塊及雜物自然落入矸石，TDS 智能干選機分選的同時實現(xiàn)除雜和除超大塊。

TDS 智能干選機能解決超大塊及雜物問題，可考慮引入TDS 智能干選機代替手選。

1.3 分選精度及煤質(zhì)適應(yīng)性研究

智能干選采用X 射線識別，元素組成影響識別精度，識別精度影響分選精度。為驗證TDS 智能干選機對金源原煤的分選結(jié)果，2018 年6 月采用并在工業(yè)樣機上進行半工業(yè)試驗，試驗結(jié)果見表1。

表1 金源原煤半工業(yè)試驗結(jié)果表

從表2 試驗結(jié)果可知，經(jīng)過TDS 智能干選機分選后，干選矸石的平均矸中帶煤率為1.65%，平均排矸率93.87%。TDS 智能干選機分選效果明顯，精度高，適用于金源洗煤廠300～50mm 塊原煤的預(yù)排矸分選。

此外，對已投產(chǎn)的TDS 智能干選機應(yīng)用情況進行調(diào)研，實際應(yīng)用表明TDS 智能干選機分選精度高，煤質(zhì)適應(yīng)性強，具體見表2。

表2 部分已投產(chǎn)TDS 應(yīng)用情況表

綜合考慮采用TDS 智能干選機代替手選實現(xiàn)+50mm 塊煤分選。

2 應(yīng)用概況

2.1 TDS 智能干選機及配套系統(tǒng)選型

TDS 智能干選機不用水，不用介，無煤泥回收系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單，配套高壓風(fēng)系統(tǒng)即可。本次選用的TDS10-300 型智能干選機耗風(fēng)量為14m3/min，現(xiàn)有系統(tǒng)的余量可以滿足要求，僅需增加風(fēng)的除水除油裝置進行風(fēng)的清潔即可。新增TDS 智能干選機系統(tǒng)設(shè)備見表3。

表3 金源TDS 智能干選機系統(tǒng)設(shè)備

2.2 改造后工藝流程

將現(xiàn)有原煤倉上手選工藝替換為TDS 智能矸工藝。由于本礦300～50mm 塊原煤中含有雜物超大塊，TDS 智能干選機執(zhí)行“打煤”工藝。原煤經(jīng)+50mm 分級后，+50mm 進入TDS 智能干選機分選，分選后的精煤破碎后與-50mm 末煤一起進入洗選系統(tǒng)。TDS 智能干選機矸石直接排棄。改造后工藝流程圖見圖2。

圖2 改造后工藝流程圖

2.3 改造工藝布置

新增TDS 系統(tǒng)簡單，無需新增車間，將現(xiàn)有手選皮帶拆除，在手選皮帶位置安裝TDS 智能干選機即可。TDS 智能干選系統(tǒng)布置圖見圖3。

圖3 改造后工藝流程圖

受空間限制，現(xiàn)有破碎機放置在末煤皮帶上，為保證破碎機檢修，進行如下設(shè)計：

（1）TDS 智能干選機分選室設(shè)有檢修梁，需要檢修破碎機齒輥時，檢修工人將手拉葫蘆放置在檢修梁上，從TDS 智能干選機分選室門進入，檢修破碎機齒輥。

（2）破碎機電機減速機正上方樓板做開孔處理，方便電機減速機檢修。

2.4 預(yù)計效益

（1）省去人工揀矸環(huán)節(jié)，提高自動化水平，提高管理水平

采用TDS 智能干選機替代人工手選，最重要的意義在于將工人從惡劣的工作環(huán)境中解救出來，保護了工人身體健康。

微山金源煤礦的自動化水平一直比較高，此次將人工手選改為TDS 智能干選機后，真正實現(xiàn)了洗煤廠全廠機械生產(chǎn)，大大減輕了工人的工作強度，解決了篩分破碎車間噪聲大、粉塵大、工人工作環(huán)境差的難題。

（2）節(jié)省塊煤破碎機維修費

采用TDS 智能干選后，塊煤破碎機由主要破碎矸石變?yōu)閮H破碎煤，破碎機的正常損耗降到了最低，節(jié)省破碎機維修費。

（3）節(jié)省后續(xù)洗選加工費

本廠+50mm 塊煤量按30%，其中矸石含量約40%，人工手選能揀出20%的矸石，塊原煤采用TDS 分選，矸石排出率按95%計，則本廠塊原煤采用TDS 分選比手選可以多排出：

0.55Mt/a×30%×40%×(95-20)%=4.95 萬t/a

后續(xù)洗選系統(tǒng)加工費20 元/噸原煤計，采用TDS 工藝每年可節(jié)省后續(xù)洗選系統(tǒng)加工費：

4.95 萬t/a×20 元/t=99 萬元/a

（4）減輕煤泥水負荷，節(jié)省煤泥加工費

矸石在入洗時會產(chǎn)生次生煤泥，TDS 智能干選機提前將大量矸石排出可減少次生煤泥產(chǎn)量，減輕洗煤廠煤泥水系統(tǒng)的負擔，節(jié)省次生煤泥加工費。

2.5 實際運行效果

微山金源煤礦TDS 智能干選系統(tǒng)于2019 年2 月投產(chǎn)，投產(chǎn)后檢測的分選精度為矸石帶煤率＜1%，分選精度滿足要求。

3 結(jié)語

微山金源煤礦采用TDS 智能干選機代替人工手選實現(xiàn)+50mm 塊煤分選，將工人從惡劣的工作環(huán)境中解救出來，提高了自動化水平和管理水平，減少煤泥量，節(jié)省塊煤破碎機維修費和后續(xù)洗選加工費，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。投產(chǎn)后的生產(chǎn)證明TDS 智能干選機分選精度高，滿足要求。TDS 智能干選機在微山金源煤礦的成功應(yīng)用，為洗煤廠提高智能化和管理水平提供了借鑒意義。