TBS干擾床在粗煤泥分選中的應用效果評價

王 勇

(西山煤電集團公司 生產技術處，山西 太原 030053)

?

·技術經驗·

TBS干擾床在粗煤泥分選中的應用效果評價

王 勇

(西山煤電集團公司 生產技術處，山西 太原 030053)

介紹了東曲礦選煤廠使用TBS干擾床分選機的分選工藝，闡述了TBS分選機的工作原理，通過計算可能偏差，數據檢驗計算入料可選性曲線評價TBS的應用效果。實踐應用表明，該設備可有效分選1～0.25 mm粒級粗煤泥，降低了進入浮選入料粒度上限, 既節約了浮選藥劑用量，又減輕了煤泥水系統的壓力，提高了選煤廠最終精煤產量。

TBS干擾床；粗煤泥分選；可能偏差；可選性

1 概 述

東曲礦選煤廠為山西焦煤西山煤電集團有限公司的礦井型選煤廠，主要生產瘦精煤，設計洗選能力400萬t，入洗原煤2#和4#煤灰分37%，硫分小于1%，屬中、高灰低硫煤；8#煤原煤灰分32%左右，硫分3%左右，屬中、高灰高硫煤，主要產品為12級瘦精煤。近年來，隨著入選原煤煤質的變化，末煤數量增多，煤泥浮選效果變差，重介系統介耗量增加，嚴重影響了精煤產品質量和生產成本。為此，該廠對原煤洗選工藝進行改造。

1.1 工藝改造

改造前，東曲礦選煤廠采用跳汰粗選—重介旋器精選—煤泥浮選聯合流程工藝。目前，粗煤泥回收是采用濃縮旋流器+電磁高頻篩+離心機工藝，回收后直接摻入中煤。改造后，該工藝增加了粗煤泥單獨分選環節，采用脫泥無壓三產品重介旋流器分選+粗煤泥分選+煤泥浮選三段分選工藝，TBS干擾床分選機在工藝中起到上承粗粒塊煤重選和下接細粒煤泥浮選的關鍵作用，投資費用低、回報率高[1].近年來，TBS干擾床是受到普遍關注的粗煤泥分選設備，并于2005年以后在國內迅速獲得廣泛應用，它以低成本、高效率成為目前分選粗煤泥的最佳解決方案，特別是對于煉焦煤選煤廠更有意義。

1.2 粗煤泥分選工藝

東曲礦選煤廠粗煤泥分選工藝是原煤預先以1 mm脫泥，+1 mm粒級物料由無壓三產品重介系統分選出精、中、矸 3種產品，見圖1. -1 mm粒級物料經煤泥旋流器分級，底流(1.0～0.25 mm)作為TBS入料，溢流 (-0.25 mm)進入浮選。TBS溢流經濃縮旋流器、弧形篩和離心機脫水最終成為精煤，尾礦經過高頻篩脫水成為中煤。 與舊工藝相比，此工藝的優點在于減輕浮選壓力，降低藥劑消耗生產成本，提高精煤產率，節約資源。

圖1 粗煤泥分選工藝流程示意圖

2 TBS干擾床的工作原理和結構

2.1 TBS分選機的理論基礎

顆粒的密度、粒度不同,在同一流體中的沉降速度也不同。高密度粗粒具有較大的沉降速度,低密度細粒的沉降速度則較小。如果提供1個上升流體速度v,使其介于低密度細粒的沉降速度vfine,low和高密度粗粒的沉降速度vcoarse,high之間,即滿足vfine,low

2.2 TBS干擾床的結構

TBS干擾床的結構示意圖見圖2.

圖2 TBS干擾床的結構示意圖

1) 給料箱。給料箱可使固體物料進入TBS中部。入料濃度40%～50%為宜。

2) 梭形閥門組件—梭形閥門及閥座。梭形閥門置于閥座內，一旦槽體需要閥門處于開啟狀態執行器便推動球形閥門推桿向下，使梭形閥離開閥座排出粗重物料。

3) 紊流板。使上升水流均勻分布于槽體內(孔徑大小為5 mm).給水的壓力在80～100 kPa為宜，且應盡量采用清水或者濃度較低的循環水。

4) 控制系統。包括探測器、控制器和執行器，以確保分選入料紊流床層的密度精確、持續穩定。

a) 探測器。其底部的1個壓力傳感器可將紊流床層內的靜水壓轉換成4～20 mA的電信號，并將該信號傳到PLC內。因此，床層內的任何密度變化都將產生4～20 mA的信號操作執行器。

b) 控制器。在對床層的實際密度與所需密度(設定值) 比較后，產生一個補償值，再發出1個4～20 mA的比例信號給執行器，控制球形閥門頻繁啟閉，使粗粒或重物料穿過閥門，以保持床層密度穩定。

c) 執行器。由1個氣動推進閥和1個定位器組成，直接接收來自就地控制器或工廠PLC的4～20 mA電流信號。每個執行器與球形閥門推桿及陶瓷梭形閥門相連，推進器向下運動時，梭形物離開陶瓷座以打開閥門。每個執行器都有人工控制裝置，以便定位器失靈時可對推進器閥門進行人工調節。

3 TBS的應用分選效果評價

2015年12月24日采用分級旋流器底流，TBS溢流、底流做小浮沉實驗,實驗數據見表1：

表1 入料和產品的產率和灰分情況表

3.1 計算可能偏差及繪制分配曲線

g01由表1中各粒度級的入料產率減去尾礦產率與精礦產率減去尾礦產率的乘機求和所得；g11由表1中各粒級精礦產率減去尾礦產率的平方后求和所得；由g01和g11可計算出精礦和尾礦產品產率為γ1和γ2，因此：

(1)

(2)

(3)

(4)

(G0j-G2j)—表1中第j個密度級入料產率減去尾礦產率，%；

(G1j-G2j)—表1中第j個密度級精煤產率減去尾礦產率，%；

由公式(3)、(4)得出計算入料結果，見表2，圖3.

表2 分配率計算結果表

圖3 重產物分配率曲線圖

d75—重產品分配曲線上對應于分配率為75%的密度是1.86 kg/L；

d25—重產品分配曲線上對應于分配率為25%的密度是1.55 kg/L；

d50—重產品分配曲線上對應于分配率為50%的密度是1.7 kg/L.

3.2 數據檢驗

在確定產品產率之后，計算出入料和實際入料各密度級產率的均方差：

(5)

式中：

G0j—實際入料中第j個密度級產率，%.

計算得：δ=2.78

在完成密度級分配率的計算并計算出入料之后，應對計算所得的數據進行檢驗，發現如下情景之一時，即可判定遞交的原始數據不合格[3].

1) 產品產率計算結果出現負值。

2) 均方差超出規定的臨界值。

3) 計算入料各密度級的平均灰分不能按平均密度構成遞增序列。

4) 分配率數據點不少于6個。

5) 分配率大于50%的數據點少于2個或分配率小于50%的數據點少于2個。

6) 沒有分配率大于75%的數據點或者沒有分配率小于50%的數據點。

3.3 總錯配物含量及其曲線繪制

錯配物計算表見表3， 錯配物曲線見圖4.

由圖3可知等誤密度是1.8 g/cm3；分配密度分別是總錯配物含量曲線的最低點對應的分配密度點為1.7 g/cm3.

3.4 計算入料可選性曲線

計算入料的可選性曲線參照GB/T16417煤炭可選性評定方法繪制相應曲線，計算入料可選性表見表4，計算入料可選性曲線見圖4.

當TBS分選灰分是11%的精煤時，精煤產率61.24%，分選密度1.744 g/cm3，δ±0.1含量為7.96%，TBS計算入料為易選煤。

表3 錯配物計算表

圖4 錯配物曲線圖

4 效益測算

TBS 干擾床分選機投入使用后，每年可節約總消耗235.5萬元；重介系統噸原煤介耗量由1.9 kg降至1.40 kg，介質粉單耗降低0.5 kg/t原煤，按年入洗原煤300萬t計算，目前，介質價格按1 300元/t計算，僅介質粉每年可節約成本約195萬元。改造后油耗降低0.2 kg/t，浮選仲辛醇與煤油比例為1∶2，入浮煤泥含量按25%計算，年入洗300萬t×25%×0.2 kg/t÷1 000=150 t，醇：50 t×0.61萬元/t=30.5萬元，油：100 t×0.1萬元/t=10萬元。

表4 計算入料可選性表

圖5 計算入料可選性曲線圖

干擾床分選機的應用，有效解決了浮選精煤灰分高、介耗量大的問題，不但回收了大量的煉焦煤資源，而且節約了生產成本，促進了企業經濟效益的提升，為解決同類型選煤廠粗煤泥分選的難題提供了較好的方案，具有借鑒意義。

5 結 論

1) TBS分選機結構簡單，該設備可能偏差和不完善度分別為0.16和0.22.

2) 在TBS精礦產品中(表1)，密度級為1.4～1.45 g/cm3的精煤灰分為13.74%，應當調整減少TBS頂水流量來降低精煤灰分。

3) 動力消耗幾乎為零，因而設備的維護費非常低。

4) 降低介耗和節約浮選藥劑，重介分選下限及平均粒度提高，分選效果更好;降低了浮選粒度上限，避免了浮選尾礦跑精煤問題。

5) 精煤回收更大化，總精煤回收率可提高2%左右或更高。

6) 基于傳統TBS干擾床分選結構改造，在合適范圍內提高其分選效果，多數的研究成果已投入工業應用中，技術較為成熟。在干擾床分選原理的基礎上附加力場和流場的新型干擾床分選技術，多處于試驗室研究階段，投入工業生產效果還需要進一步研究。

[1] 衛中寬.干擾床分選機在張雙樓選煤廠的應用[J].煤炭加工與綜合用,2008(5):11-14.

[2] 陳子彤,劉文禮.干擾床分選機工作原理及分選理論基礎研究[J].煤炭工程,2006(4):64-66.

[3] 王 宏,李明輝.煤炭洗選加工實用技術手冊[M].徐州：中國礦業大學出版社，2011：670-674.

Application of TBS Interference Bed in Coarse Coal Slime Separation

WANG Yong

Introduces the separation technology of TBS interfering-bed separator at Dongqu coalmine preparation plant, describes the working principle of TBS separator, evaluates TBS application effect by calculating the possible deviation and feeding washability curve. Practice shows that the equipment can effectively sort 1～0.25 mm granular coarse slime, reducing the upper size limit of material entering the flotation feeding system, not only saves the amount of flotation reagent, but also reduces the pressure in coal slime water system, and increases the fine coal production.

TBS interference bed; Coarse slime separation; Possible deviation; Coal washability

2016-06-05

王 勇(1978—)，男，山西聞喜人， 2009年畢業于太原理工大學，碩士研究生，工程師，主要從事選煤管理工作(E-mail)706324067@qq.com

TD94

B

1672-0652(2016)08-0020-05