TDS智能干選機在曙光選煤廠的應用

韓士華

(山西汾西礦業(集團)有限責任公司 選煤處，山西 介休 032000)

1 TDS智能干選機簡述

TDS智能干選機是最近兩年研制的新型選煤設備，是基于煤和矸石的密度不同以及對X射線的吸收系數不同而研發的新型設備。它依據不同物料對X射線的衰減程度不同這一原理，通過X射線源對運輸膠帶上的煤和矸石進行透射，由探測器和采集板采集轉換衰減后的射線信號，并進行成像。控制終端對采集到的煤和矸石X射線圖像進行處理和識別后，再通過高壓風執行系統將矸石(或煤)排出。該干選系統目前已在國內逐步得到推廣應用[1]。

2 曙光選煤廠概況及問題分析

2.1 基本情況

曙光選煤廠入洗煤種為肥煤，其產品為煉焦用煤[2]。原有洗選工藝為：大于200 mm塊煤經篩分后直接作為矸石，200～40 mm塊煤經動篩預排矸、破碎后進入洗選系統，小于40 mm末煤進入主廠房三產品重介質旋流器+浮選工藝洗選。

選煤廠配有兩套塊煤動篩預先排矸系統，一用一備，分別建于2005年與2008年。

2.2 存在問題

曙光選煤廠原有系統存在以下兩方面問題。

(1)動篩分選精度低。由于矸石量大，達94%左右，因此動篩分選精度低，矸石帶煤率為5%左右，塊原煤大多進入矸石中，基本沒有分選作用，且故障率高，同時設備損耗嚴重，現動篩系統已停用；200～0 mm粒級塊煤全部走旁路系統，原煤損失大。

(2)原煤粘濕，篩分效率低。動篩車間原煤分級篩40 mm分級。原煤水分大時，單套系統篩分效率極差，必須同時開啟兩套系統。

為了回收200～40 mm粒級中的塊原煤，降低原煤損失，需要采用分選精度高的設備代替現有動篩排矸系統，同時解決原煤水分大、物料粘濕情況下的篩分問題。隨著煤炭經濟形勢的發展，降本增效和提高煤炭資源回收率受到了高度重視，在塊煤分選方面，迫切需要找到一種既能適應曙光煤礦煤質條件，又具有投資少、工藝相對簡單、后期檢修和運行成本低的塊煤分選設備。

3 TDS智能干選機工作原理及工藝方案

3.1 TDS智能干法分選機分選原理

TDS智能干法分選機采用智能識別方法，針對不同的煤質特征建立與之相適應的分析模型，通過大數據分析，對煤與矸石進行數字化識別，最終通過智能排矸系統將矸石排出[3，4]。TDS智能干選系統包括給料、識別、執行幾大主要系統，以及供風、除塵、配電、控制等輔助系統，基本原理見圖1。

圖1 TDS智能干選機分選原理示意

3.2 工藝實施方案

(1)對塊原煤特征進行研究。主要內容包括：粒度分布特性，密度分布特性，夾矸分布特性，礦物組成特性等。

(2)對設備執行系統采用大、小槍的雙排槍設計。其功能是：小槍打小塊，保證較低的帶出率；大槍打大塊，保證大塊能打出；采用“雙槍” 設計，精度更高，能耗更低，但其數據運算量是單排槍的兩倍。

(3)針對曙光煤礦原煤的煤質特征建立數學分析模型。對識別數據、執行數據、煤質特征數據、輔助系統參數數據進行分析計算，自動優化分選參數，提高分選精度。

(4)在設備廠家建立遠程數據中心，對設備實時監控。可遠程對TDS干選系統進行啟停機控制，在線診斷系統故障和存在問題，為設備的后期優化升級及日常維護提供技術支持。

(5)對現有廠房進行系統改造。由于礦井原煤粘濕，篩分較困難，篩分設備選型時充分考慮了原煤的特性，新增滾軸篩1臺。選煤廠TDS預排矸系統與礦井提升系統之間無緩沖，TDS預排矸系統設備處理能力與礦井提升能力匹配。新的洗選工藝為：大于200 mm塊煤經篩分后直接作為矸石，200～40 mm塊煤經TDS智能干選機排矸、破碎后進入洗選系統，小于40 mm粒級末煤進入主廠房三產品重介質旋流器+浮選工藝洗選。

改造前、后工藝流程見圖2和圖3。

圖2 改造前工藝流程示意

圖3 改造后工藝流程示意

4 實施效果

曙光選煤廠利用TDS智能干法分選機替代現有動篩排矸，不但實現了自動化排矸，而且回收了塊原煤，減少了原煤損失。TDS智能干選系統調試完成后，曾于2018年6月委托權威部門對干選機運行效果進行了指標檢測，結果表明，TDS入料中含煤率6.1%，選后矸石帶煤率0.7%，選后煤中含矸率25.5%，排矸率98.44%，大幅降低了大塊矸石的帶煤率，提高了經濟效益。

采用TDS智能干選機分選，無需消耗水資源，每年可節約大量用水成本。

TDS智能干選機幾乎不產生次生煤泥，原生煤泥不入水，發熱量高，不結餅，可直接摻入產品銷售，避免了環境污染。

5 結論與展望

TDS智能干選系統數學模型和圖像識別數據需完善和提高。因曙光煤礦煤種較單一，可選性較好，塊煤中夾矸分布較少，煤與矸石粘連現象較少，TDS智能系統對此類煤質現象和特點在數學模型和圖像識別方面的數據積累較少，在今后的生產過程中要不斷累積這方面的數據，積累經驗，使TDS智能干選系統在不同煤質特點的情況下，繼續保持較高的分選精度，廣泛適用于不同的煤質。

TDS智能干選工藝不需借助水和介質對煤炭進行分選，因而沒有產品脫水、脫介、水處理及介質回收系統，簡化了工藝流程，系統非常簡潔，只需要對原有車間進行簡單的改造，加工成本低，投資少。該系統還具有分選精度高、運行成本低、分選粒度范圍寬等優勢，適宜井下及露天礦坑塊煤的排矸，減少矸石無效運輸，提高出井毛煤煤質；也適用于缺水地區煤炭的分選和褐煤的分選，具有廣闊的市場需求[5]。