煤矸石自動分選機在淮北選煤廠的應用探討

張恒 宋維萍

摘 要：淮北選煤廠南區采用無壓給料三產品重介旋流器進行原煤分選，經常會出現旋流器一、二段聯結管和矸石明渠堵塞現象，主要是由于塊矸石尺寸過大所致。文章通過對淮北選煤廠南區的工藝系統進行分析，找出了塊矸石較大的主要原因，提出了煤矸石自動分選機代替人工揀矸想法，同時對煤矸石自動分選機分選系統進行了詳細的介紹以及對煤矸石自動分選機分選系統在淮北選煤廠南區的應用改造的可行性進行了判斷，并對改造后的效益進行了分析。

關鍵詞：煤矸石；人工揀矸；除雜；介質消耗

中圖分類號：TD942.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）08-0041-02

淮北選煤廠南、北區均是采用無壓給料三產品重介旋流器，在不同程度上均出現過旋流器一、二段聯結管和矸石明渠堵塞的現象。經總結發現，通常是由于原煤含塊矸較多、雜物堵塞（如細鐵絲，長木棍，編織袋等）、處理能力過大、給煤不勻、旋流器入口原煤潤濕不夠、旋流器矸石口堵塞并積料以及旋流器操作人員應變能力差等原因造成的。淮北選煤廠南區出現這種情況基本上是原煤量過大以及塊矸石較大導致的，因此找出南區整個系統中造成塊矸石較大的環節是解決問題的關鍵。

1 煤矸石自動分選機構造分析與工作原理

1.1 分選機的構造

分選機的構造，如圖1所示，煤矸石自動分選機主要由原煤進料斗、煤和矸石出料斗、皮帶傳輸機以及識別與分選控制系統幾部分組成。皮帶上設有若干個物料排隊通道，每一通道獨立地配置一套由雙能γ射線源，射線傳感器，氣動執行器和測控儀表組成的識別與分選系統。各通道獨立工作，互不影響，各種參數隨機可調，適用于不同的煤質。

1.2 分選機的原理

原煤經過篩分系統后， 某種規格（例如25～50 mm） 的煤（矸石） 塊落到傳送皮帶上，在排隊機構的作用下按順序穿過由射線源和射線傳感器構成的具有上下對應幾何通道結構通道，經過判選系統， 實時結果送入信息處理系統，經過與設定值進行比較，若判斷為矸石時， 經過適當時間延遲后， 發送一個擊打信號， 驅動高頻氣動電磁閥， 將正好運行到擊打處的矸石吹入矸石倉， 從而達到將塊煤和塊矸石分離的目的。

2 煤矸石自動分選機代替人工揀矸想法的提出

2.1 手選系統存在的問題

隨著礦井采煤機械化程度的提高，割頂拉底、斷層、無炭柱影響，同時掘進煤量的增加提高了原煤中含矸率。我廠現在采用的是人工手選矸石，其帶有較大的人為因素，且工人勞動強度大，分選率不穩定。造成入洗原煤矸石含量提高，同時加大了破碎機的磨損，破碎效率達不到要求。大塊矸石進入分選系統限制了三產品重介旋流器能力的發揮，旋流器二段經常出現堵塞現象，無法保證生產的連續性，頻繁開停車，造成介耗、電耗增高等，從而增加了洗煤成本。手選動態選矸率只能達到70%左右，即有30%矸石選不出，而且15%左右的煤被含在矸石中。

2.2 煤矸石自動分選機的優點

用煤矸石自動分選機替代人工選矸，適用于洗煤廠的物料前期預處理，其投資少、見效快，生產效率高、降低設備損耗，被分選的煤種范圍廣，不受濕度、可選性影響，環境適應性強，不消耗水資源，無需處理廢水，無需設置廢水尾庫，大大降低了選煤廠對周圍環境的破壞，使矸石中煤的含量可降至2%～5%。其運用雙能γ射線透射法將礦物識別和分選，能高效分選出30～150 mm塊煤中的矸石。經過工業性的試驗，其排矸率能達到94.7%，因此采用煤矸石自動分選機代替人工揀矸將是一個很好的選擇，提高我廠機械化和自動化程度，進一步提高我廠“青龍山”牌瘦精煤和“九神”牌焦精煤產品質量和信譽度，增強市場競爭力。經過煤矸石自動分選機分選出的塊煤經破碎后摻入分級篩篩下物進入原煤倉，分選出的塊矸石進入矸石料斗然后排出，在現有基礎上，只需將兩條手選皮帶2005#和2006#更換成煤矸石自動分選機分選系統即可。

3 煤矸石自動分選機分選系統在南區布置的可行性 分析

隨著南區技改系統更加完善，增大臺時處理量是增加效益的又一舉措，但隨著淮北礦區煤炭資源經過幾十年的開采，煤炭資源日益枯竭，煤矸石含量越來越大，然而煤炭過度的破碎會給煤泥水系統造成更大的負擔，造成選煤系統紊亂，因此可以考慮由煤矸石自動分選機代替人工選矸，一方面可以降低工人勞動強度，減少安全事故的發生；另一方面，經過自動分選機有效分選，可以有效降低進入旋流器中的塊矸含量，減少由于旋流器阻塞而造成的臺時事故和介質損耗，提高選煤廠整體效益。

在淮北選煤廠南區選煤工藝中，原煤經皮帶從受煤坑拉到準備車間進行分級破碎。

首先原煤經分級篩2003#和分級篩2004#分成大于50 mm和小于50 mm的物料，然后大于50 mm的物料經過兩條手選皮帶2005#和2006#進行手選，排除大塊矸石。手選過的矸石進破碎機2007#和2008#進行破碎。

查閱最近六個月入廠原煤篩分資料，統計結果，見表1。

查閱最近六個月入廠原煤浮沉資料，統計結果，見表2。

經統計，最近六個月+13 mm原煤平均產率為20.09%，+1.8 g/cm3平均產率為40.65%，可見原煤中高密度矸石含量和+13 mm物料含量適中，非常適合煤矸石自動分選機分選。原煤中含有許多狹長的塊矸，現有工藝中，人工揀矸是揀大塊狹長的矸石，稍不注意就會漏揀，且撿矸效率低，矸石量大還會導致矸石明渠流動不暢堵塞，影響正常生產。

經現場實地考察，手選場地有充足的空間布置兩臺煤矸石自動分選機，各項指標都符合安全生產的要求。因此考慮采用10通道的煤矸石自動分選機，皮帶輸送機轉速0.8 m/s，帶寬 1200 mm，分選粒度達到25～80 mm，該煤矸自動分選系統每通道的處理能力約為6 t/h左右，可依據具體需求在系統中設計配置相應的通道數量，這樣可以有效去除原煤分級篩篩上的塊矸，徹底杜絕重介旋流器阻塞，保證精煤產品質量，提高精煤產率。

4 輔助設備

我廠手選工的主要任務是揀去手選皮帶上的大塊矸石和長條棍、編織袋等雜物。而我們大家都知道精煤密度一般為1.35～1.50 g/cm3，煤矸石密度一般是大于1.8 g/cm3，而查閱資料，所有木材密度幾乎相同，一般約為0.44～0.57 g/cm3，平均值為0.54 g/cm3，其小于精煤密度，煤矸石自動分選機對精煤和木棍識別較難，因此，考慮在選前進行除雜，而我廠目前情況是，金屬雜物經除鐵器能夠有效去除，而長木棍和編織袋還是人工手選，因此考慮采用下面設備進行機械除雜。

該清掃裝置是將鋸齒成排排列，每排鉤齒間隔120 mm，這樣可以避免卡堵物料，又能把長條棍和編織袋清掃掉，同時也為煤矸石智能分選機組成排隊機構歸整煤流，鉤齒分離裝置是將10排鉤齒成排的鉤齒鑲嵌在一個筒狀驅動軸上。當煤流通過物料導流裝置后，煤流將在規整成扁平狀通過鉤齒分離裝置，旋轉的鉤齒便將煤流中的木塊、石塊、破布、麻繩、炮線等雜物勾出，并帶到另一側棄掉，清掃裝置的清掃鋼絲則將掛在鉤齒上不能自己掉落的雜物掃除，以保證鉤齒再次進入煤流中時，鉤齒不掛雜物，鉤齒及清掃裝置的轉速根據煤流量、濕度、雜物量的程度自動進行信號反饋，調節轉速，以達到最佳的除雜效果。

5 效益分析

①可縮減現場工作人員，提高選煤廠自動化、機械化程度，以一個班4名工人計算，三個班是12人，如果把工資、補貼、福利、餐費、工裝以及勞保等等加在一起，平均按照40 000元/年/人計算，一年就節省36萬元；

②減少誤揀，杜絕故意誤揀，人工揀矸往往有誤把煤炭當矸石，一般約為矸量的5%，這還不包括因種種原因，故意誤揀煤帶來的損失。查閱近期原煤篩分資料，我廠原煤分級篩篩上物大約占原煤處理量的10%左右，篩上物中塊煤率30%左右，我廠今年計劃入洗原煤436.6萬t，那么誤撿造成的損失為432.6*10%*30%*5%=0.65萬t，如果篩上產品價格為400元/t，那么一年下來將節省0.65*400=260萬元。

③介質消耗方面，每次旋流器阻塞緊急停車都要造成重介質損耗，而介質損耗是選煤廠的主要經濟效益指標。

④在精煤質量方面，可能由于旋流器阻塞發現不及時，造成精煤污染而返倉重新洗選，增加選煤成本。

另外，煤矸石自動分選機各個通道獨立工作，操作簡單，維修方便，每年的保養費用也很少。可見，用煤矸石自動分選機代替人工選矸可為選煤廠帶來很好的經濟效益。

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