于大海

摘 要：本文以官地礦選煤廠為研究背景，通過分析原有重介質(zhì)旋流器配合浮選的選煤方法的不足，對原有選煤系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計。在官地礦粗煤泥分選系統(tǒng)的基礎上，對TBS粗煤泥分選機進行了現(xiàn)場應用，現(xiàn)場應用證明該進后的TBS粗煤泥分選機有良好的分選效果，通過效益分析，礦井每年至少增加2664萬元的收益。

關鍵詞：選煤廠;重介質(zhì)旋流器;浮選;TBS粗煤泥分選機

煤炭作為不可再生的能源，必須進行高效的利用。對煤炭進行高精度的分選是實現(xiàn)煤炭高效利用的基礎，因此原煤的清洗加工就顯得尤為重要[1]。在原煤的清洗過程中，粗煤泥的分選一直是難題，根據(jù)實際經(jīng)驗來看，粗煤泥粒度介于浮選和重選粒度之間，因此傳統(tǒng)的浮選方法并不能有效的分選粗煤泥。TBS分選機是近年來應用較為廣泛的分選設備，其因為設備體積小，操作方便，分選效果良好備受礦井的青睞[2]。本文針對官地礦選煤廠重介質(zhì)旋流器配合浮選的選煤效果差的現(xiàn)狀，對粗煤泥分選系統(tǒng)進行了搭建和應用，并得到了良好的應用效果。

1 原有工藝不足分析

官地礦選煤廠原來采用重介質(zhì)旋流器聯(lián)合浮選的洗選工藝流程，經(jīng)過脫泥后的粗煤泥直接進入重介質(zhì)旋流器進行分選，并未進行單獨的分選，這種分選方法具有以下缺點：

①重介質(zhì)旋流器的分選精度隨著入料顆粒粒度的降低而降低，雖然粗煤泥可以得到很好的分選，但是粒度較小的細煤顆粒并不會有良好的分選效果，造成煤的灰分較高，很多煤礦通過降低分選密度保證煤體的灰分，此方法使得出煤率低，造成煤炭資源的浪費;②當粗煤泥量較大時，大量的粗煤泥涌入到重介質(zhì)旋流器中，煤泥顆粒在分選機中快速碰撞運動，將會生產(chǎn)大量的細煤粒，細煤粒的大量增加將會導致合格介質(zhì)的流失，為了得到更多合格的分選介質(zhì)，礦井只能增加機械設備和浮選入料的投入，大量設備的高負荷運行造成經(jīng)濟效益的降低;③為了提高浮選精煤產(chǎn)出率，官地礦通過高濃度的藥劑對粗煤泥進行回收，但是事與愿違，得到的煤體灰分更高，且對環(huán)境污染嚴重。因為未對粗煤泥進行分選工作，因此篩孔孔徑設置為0.5mm，相對較小，這種處理方法使得分選工藝更加復雜，增大了工作量的同時，使得脫泥篩效率降低，且篩子消耗量增大。針對上述問題，西山煤電官地礦粗煤泥分選工藝的優(yōu)化改進就顯得尤為重要。

2 TBS分選機工作機理

TBS粗煤泥分選機主要用于粗煤泥的分選，圖1為TBS分選機結(jié)構(gòu)示意圖，分選機從上至下共分為溢流區(qū)、入料區(qū)、分選區(qū)和流化床層區(qū)四個區(qū)。其工作原理如下：因為物料密度以及粒度的不同，因此在水流紊流的作用下，物料的沉降速度不同，密度較小的顆粒在水流作用下浮在表面，經(jīng)溢流口流出;密度較大的顆粒則沉在底部，作為尾料排出，通過此方法，實現(xiàn)了煤泥的分選。TBS分選的范圍為0.15mm-3mm，分選范圍廣，對于密度低于1.3kg/L 的粗煤泥仍然可以有效分選，因此被廣泛使用。

TBS分選機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由控制柜、傳感器、顯示器、執(zhí)行機構(gòu)、上位機和排料閥等構(gòu)成，其中系統(tǒng)的主要控制器為PLC，其主要負責分選機運行過程中數(shù)據(jù)的采集，經(jīng)過顯示器、上位機對數(shù)據(jù)進行顯示，同時將信號傳送給執(zhí)行機構(gòu)，控制系統(tǒng)中密度傳感器的主要作用是監(jiān)測干擾床層的密度，監(jiān)測得到的干擾床層數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)設定值進行調(diào)節(jié)，通過控制系統(tǒng)再至執(zhí)行系統(tǒng)，最后得到密度實際值。當實際密度值較高時，控制系統(tǒng)通過輸出4-20mA信號使得排料閥打開，尾礦排出直至密度降低至初始設定值，隨后排料閥關閉。

3 官地礦粗煤泥分選系統(tǒng)的搭建及應用

3.1 粗煤泥分選系統(tǒng)的搭建

為了實現(xiàn)對粗煤泥分選機構(gòu)的實時控制和監(jiān)測，對粗煤泥分選進行硬件以及軟件的設計。TBS粗煤泥分選硬件結(jié)構(gòu)主要包括顯示器、PLC處理器、控制閥門、傳感器以及變頻器等組成，軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，在硬件算法的基礎上，通過界面顯示實現(xiàn)。

入料泵需要手動進行控制，手動啟停后，系統(tǒng)才能接受到動作信號，系統(tǒng)通過接觸器的關閉信號反應入料泵的動作，和入料泵工作類似的還有頂水泵，系統(tǒng)依舊是通過接觸器的閉合信號判斷其啟動停止狀態(tài)，當系統(tǒng)啟動后，變頻器通過實際流量和設定流量值的差值進行頻率的調(diào)節(jié)，從而達到控制水泵轉(zhuǎn)速的目的。與入料泵和頂水泵工作原理不同的是沖洗閥，控制系統(tǒng)通過直接控制電磁閥的開閉控制沖洗閥工作。TBS分選機則通過入料泵、頂水泵、沖洗閥等開閉的信號判斷信號是否滿足系統(tǒng)啟動條件，如果滿足，啟動系統(tǒng)，如果不滿足，系統(tǒng)發(fā)出報警信號，調(diào)節(jié)后直至滿足啟動條件。

執(zhí)行機構(gòu)的工作主要通過電液執(zhí)行器控制，在電源和控制信號的聯(lián)合作用下，執(zhí)行機構(gòu)運動，當干擾層的密度值高于初始密度值時，執(zhí)行機構(gòu)開始動作，當尾礦排出直至密度降低至初始設定值，排料閥關閉。

3.2 粗煤泥分選系統(tǒng)實際應用

在上述粗煤泥分選系統(tǒng)的基礎上，在官地礦選煤廠進行了現(xiàn)場應用。具體分選結(jié)果如表1所示。

官地礦作為年產(chǎn)量為500萬t的大型煤礦，據(jù)保守估計，礦井的煤泥泥產(chǎn)量約為30%。在原有重介質(zhì)旋流器配合浮選的選煤方法下，將會消耗大量的煤炭資源以及藥劑等消耗品，大量人力以及設備的投入并不會帶來良好的經(jīng)濟效益。因此對礦井粗煤泥分選進行效益評估：

①TBS粗煤泥分選機在官地礦進行應用后，礦井的介質(zhì)消耗有明顯的改善，由原來的2.7kg/t降低為1.1 kg/t，一年介質(zhì)消耗可節(jié)約432萬元;②藥劑消耗減少。原有的粗煤泥分選方法下藥劑的用量約戰(zhàn)粗煤泥的30%，其消耗量約為0.4kg/t;采用TBS粗煤泥分選機后，其消耗量直接減半，且用量為粗煤泥的27%，由此計算每年藥劑可節(jié)約432萬元;③在原有的重介質(zhì)旋流器配合浮選的選煤方法下，小于0.5mm的煤泥顆粒都會進行浮選，大量煤泥的浮選加大了設備的壓力，且處理效率低下，采用TBS粗煤泥分選機進行浮選工作時，每噸粗煤泥約節(jié)省費用600元，洗煤廠按照300萬t的能力計算，得到每年可節(jié)約1800萬元。綜合各方面節(jié)省的費用，礦井每年至少增加2664萬元的收益。

4 結(jié)論

本文針對官地礦選煤廠原來重介質(zhì)旋流器配合浮選的選煤方法下分選效果差，煤的灰分較高的現(xiàn)象，提出TBS粗煤泥分選機分選方法，通過系統(tǒng)搭建以及現(xiàn)場應用，得到TBS粗煤泥分選機分選方法下粗煤泥分選效果良好，據(jù)測算，每年為該選煤廠增加2664萬元的收益。

參考文獻：

[1]程敢，徐宏祥，賈凱，等.細粒煤分選技術(shù)與設備的發(fā)展[J].礦山機械，2012，40（8）：1-6.

[2]焦紅光，惠兵，馮金濤，等.新型粗煤泥干擾床分選技術(shù)的研究[J].煤炭工程，2009（2）：85-87.