煤泥水磁性物含量在線監測儀在常村煤礦選煤廠的應用

劉加強，張 星，孫衛東

(1.潞安環能股份公司 常村煤礦，山西 長治046000；2.威海市海王旋流器有限公司，山東 威海264200)

常村煤礦選煤廠是一座與礦井配套建設的礦井型選煤廠，主要生產任務為地面原煤運輸、倉儲及洗選加工。礦井設計產能為4.00 Mt/a，選煤廠設計能力為2.10 Mt/a，選煤工藝為原煤跳汰機分選、尾煤濃縮壓濾回收的聯合工藝。2013年因礦井產能提升需要，選煤廠進行擴能改造，增加一套重介分選系統，改造后的選煤工藝為原煤由無壓三產品重介質旋流器分選、粗煤泥由TBS分選、細煤泥由浮選機分選、尾煤壓濾回收的聯合工藝，此時原煤處理能力達到6.00 Mt/a。入選原煤Ad為23.2%，Mad為6.40%，St,d為0.32% ；主導產品為噴吹煤，主要用于高爐噴吹。

隨著重介系統的運行和重介質的使用，有時會出現濃縮池耙阻過高甚至壓耙的問題。現場調研發現：濃縮池底流內磁性物含量過高，部分磁性物沉淀在池底，導致濃縮池耙阻過高甚至壓耙，給設備的安全運轉和生產系統的有序運行帶來極大危害。為此，研制出一套煤泥水磁性物含量在線監測儀，用于監測煤泥水內的磁性物含量。

1 存在問題

該選煤廠重介系統工藝流程為：原煤經帶式輸送機轉載進入脫泥篩(篩孔尺寸為1 mm)脫泥，脫泥原煤采用WTMC1500/1100無壓三產品重介質旋流器分選，旋流器一段溢流經脫介篩脫介后，采用離心脫水機脫水，然后作為精煤產品銷售；旋流器二段溢流經中煤脫介篩脫介后，采用高頻篩脫水，然后作為中煤產品銷售；旋流器底流(矸石)經矸石脫介篩脫介后，采用帶式輸送機轉載進入矸石倉。重介系統原則流程如圖1所示。

圖1 重介系統原則流程

現場排查發現，濃縮池底流內磁性物含量過高的主要原因包括兩方面：一是脫介篩的篩板維護、更換不及時，導致脫介篩存在“跑介”現象；二是磁選機分選效果不佳，導致磁選尾礦內磁性物含量較高。無論哪一種原因造成的“跑介”，都使濃縮池底流內的磁性物含量增加，導致耙阻持續增高，從而危害設備運行安全和生產系統穩定[1-3]。

在煤泥水內磁性物含量檢測方面，該選煤廠原來通過人工判斷磁性物含量，存在檢測周期長、數據準確率低的問題，導致不能及時發現系統運行中出現的“跑介”現象，也不能及時采取補救措施，直接影響選煤生產的正常開展。

2 煤泥水磁性物含量在線監測儀

2.1 結構組成

為了解決上述問題，該選煤廠集思廣益，研制出一套煤泥水磁性物含量在線監測儀，其主要由供料泵、磁性物含量檢測筒、終端處理器等組成，結構如圖1所示。

圖2 煤泥水磁性物含量在線監測儀結構示意圖

該儀器的主要結構部件是磁性物含量檢測筒，其主要由物料筒(容積為1 L)和密閉活塞組成，密閉活塞內部嵌有電磁吸附系統、電子稱量系統及電控升降裝置，三者通過電控程序和終端處理器控制執行機構完成煤泥水內磁性物含量的在線監測。

2.2 工作原理

在活塞處于物料筒底部時，PLC[4]控制供料泵將濃縮池底流給入物料筒；當桶內液體滿筒時，筒內溢流經排料口排至濃縮池，并給出一個反饋信號，PLC控制供料泵停止工作；在物料筒筒內液位穩定后，自動開啟電磁吸附裝置；電磁吸附器將煤泥水內的磁性物吸附到活塞表面，并靜置1 min，以保證磁性物吸附穩定；在其吸附穩定后，電控升降裝置將活塞推至物料筒頂端，物料筒內的液體由排料口排出，磁性物仍然吸附在活塞表面；在液體全部排出后，電子稱量系統開啟，稱量吸附的磁性物質量，并將有關信息反饋給終端處理器；終端處理器計算出相關數據，顯示此次磁性物稱重結果，并繪制磁性物含量變化曲線；在工作完成后，關閉電磁吸附裝置和電子稱量系統，開啟供料泵電源，采用煤泥水將活塞表面的磁性物沖出排料口；開啟電控升降裝置，將活塞推至物料筒底端，開始下一個檢測循環[4-8]。

該儀器通過反復執行上述操作過程，可以連續顯示濃縮池底流內的磁性物含量，能夠實時反映重介系統的介質損耗，可為介質回收系統和耙式濃縮機運行狀況提供可靠數據。

2.3 技術特點

(1)該儀器結構簡單，安裝方便，所需空間小，不影響車間的正常生產，與其配套的計算系統與生產系統相對獨立。

(2)實現自動控制，檢測周期短，數據反饋快，可以取消人工判定濃縮池底流內的磁性物含量的工序，能夠減輕工人勞動強度。

(3)通過磁性物含量曲線實時反映濃縮池底流內的磁性物含量變化，數據量是人工檢測的10倍以上，檢測精準度更高。

(4)由于電子檢測系統要求精度較高，控制系統要求穩定性較高，設備性能要求也高，使儀器生產成本提高。

3 應用效果

在工業性試驗和現場實際應用中，該儀器可以完成濃縮池底流內磁性物含量的在線監測。在煤泥水循環系統運行正常時，完成一個檢測周期大概需要5 min，磁性物含量檢測誤差在10%以內，比人工檢測結果的精確性大大提高，更具參考性和指導性。該儀器自投入使用以來，運行穩定，故障率低，極大地減輕了工人勞動強度[9-10]。

4 結語

煤泥水磁性物含量在線監測儀是針對常村煤礦選煤廠的實際問題提出的，經多次研討確定可以投入使用。該儀器適用于選煤廠磁選尾礦、濃縮池底流、循環水等的磁性物含量在線監測，在重介選煤廠具有一定推廣價值。另外，涉及磁性物含量檢測、監測的非煤行業也可使用。該儀器的初步設計容積為1 L，在要求精度更高時，可按比例擴大物料筒的容積，并適當延長檢測周期，以提高檢測、監測精度。如果被檢測流體濃度較高，可在入料前加設稀釋水，從而保證檢測、監測結果的準確性。