TDS 智能干選機在微山金源煤礦初級分選中的應用

林衛國 劉金偉 王 娜

（濟寧能源發展集團微山金源煤礦，山東 濟寧 277600）

微山金源煤礦年設計生產能力0.55Mt/a，建有配套的洗煤廠，煤種為1/3 焦煤，屬于優質的煉焦煤。設計工藝為：+50mm 塊煤手選預排矸，50 ～0.5mm 無壓三產品重介旋流器，-0.5mm 浮選。塊原煤采用人工手選預排矸，手選作為選煤的傳統作業環節一直存在工人勞動強度高、工作環境差（包括噪聲、粉塵）的問題，另外手選存在揀出率低、洗選加工成本高等問題，為洗煤廠生產管理帶來不便。隨著近期智能干選技術的發展，考慮引入智能干選技術[1-3]。

1 智能干選技術適應性研究

1.1 智能干選機類型選擇

智能干選機是將原煤逐個排隊后，采用射線識別系統進行煤矸識別，再通過高壓風機構將煤與矸石分開的技術。煤矸識別是智能干選的核心技術之一。目前用于煤炭行業的射線識別技術主要為γ射線識別與X 射線識別技術，二者均是建立在雙能射線透射系統的基礎上，原理相同。具體原理如圖1 所示。

圖1 智能干選機原理圖

考慮輻射安全、管理方面等因素，選用X 射線智能干選機。

1.2 解決超大塊及雜物問題

為簡化系統，方便管理，智能干選系統需考慮超大塊及雜物問題。

射 線 穿 透100～25mm 中 塊 容 易， 穿 透200～100mm 大塊，穿透400～200mm 超大塊非常困難。但TDS 智能干選機攻克技術難關，從識別角度最大入料粒度可達1000mm，從執行角度可噴吹最大400mm 矸石，并且有工業應用。在執行打煤工藝，最大入料粒度可達1000mm，該工藝已在趙莊成功應用。趙莊來煤有1000mm 超大塊矸石及雜物，TDS 智能干選機執行打煤工藝，超大塊及雜物自然落入矸石，TDS 智能干選機分選的同時實現除雜和除超大塊。

TDS 智能干選機能解決超大塊及雜物問題，可考慮引入TDS 智能干選機代替手選。

1.3 分選精度及煤質適應性研究

智能干選采用X 射線識別，元素組成影響識別精度，識別精度影響分選精度。為驗證TDS 智能干選機對金源原煤的分選結果，2018 年6 月采用并在工業樣機上進行半工業試驗，試驗結果見表1。

表1 金源原煤半工業試驗結果表

從表2 試驗結果可知，經過TDS 智能干選機分選后，干選矸石的平均矸中帶煤率為1.65%，平均排矸率93.87%。TDS 智能干選機分選效果明顯，精度高，適用于金源洗煤廠300～50mm 塊原煤的預排矸分選。

此外，對已投產的TDS 智能干選機應用情況進行調研，實際應用表明TDS 智能干選機分選精度高，煤質適應性強，具體見表2。

表2 部分已投產TDS 應用情況表

綜合考慮采用TDS 智能干選機代替手選實現+50mm 塊煤分選。

2 應用概況

2.1 TDS 智能干選機及配套系統選型

TDS 智能干選機不用水，不用介，無煤泥回收系統，系統簡單，配套高壓風系統即可。本次選用的TDS10-300 型智能干選機耗風量為14m3/min，現有系統的余量可以滿足要求，僅需增加風的除水除油裝置進行風的清潔即可。新增TDS 智能干選機系統設備見表3。

表3 金源TDS 智能干選機系統設備

2.2 改造后工藝流程

將現有原煤倉上手選工藝替換為TDS 智能矸工藝。由于本礦300～50mm 塊原煤中含有雜物超大塊，TDS 智能干選機執行“打煤”工藝。原煤經+50mm 分級后，+50mm 進入TDS 智能干選機分選，分選后的精煤破碎后與-50mm 末煤一起進入洗選系統。TDS 智能干選機矸石直接排棄。改造后工藝流程圖見圖2。

圖2 改造后工藝流程圖

2.3 改造工藝布置

新增TDS 系統簡單，無需新增車間，將現有手選皮帶拆除，在手選皮帶位置安裝TDS 智能干選機即可。TDS 智能干選系統布置圖見圖3。

圖3 改造后工藝流程圖

受空間限制，現有破碎機放置在末煤皮帶上，為保證破碎機檢修，進行如下設計：

（1）TDS 智能干選機分選室設有檢修梁，需要檢修破碎機齒輥時，檢修工人將手拉葫蘆放置在檢修梁上，從TDS 智能干選機分選室門進入，檢修破碎機齒輥。

（2）破碎機電機減速機正上方樓板做開孔處理，方便電機減速機檢修。

2.4 預計效益

（1）省去人工揀矸環節，提高自動化水平，提高管理水平

采用TDS 智能干選機替代人工手選，最重要的意義在于將工人從惡劣的工作環境中解救出來，保護了工人身體健康。

微山金源煤礦的自動化水平一直比較高，此次將人工手選改為TDS 智能干選機后，真正實現了洗煤廠全廠機械生產，大大減輕了工人的工作強度，解決了篩分破碎車間噪聲大、粉塵大、工人工作環境差的難題。

（2）節省塊煤破碎機維修費

采用TDS 智能干選后，塊煤破碎機由主要破碎矸石變為僅破碎煤，破碎機的正常損耗降到了最低，節省破碎機維修費。

（3）節省后續洗選加工費

本廠+50mm 塊煤量按30%，其中矸石含量約40%，人工手選能揀出20%的矸石，塊原煤采用TDS 分選，矸石排出率按95%計，則本廠塊原煤采用TDS 分選比手選可以多排出：

0.55Mt/a×30%×40%×(95-20)%=4.95 萬t/a

后續洗選系統加工費20 元/噸原煤計，采用TDS 工藝每年可節省后續洗選系統加工費：

4.95 萬t/a×20 元/t=99 萬元/a

（4）減輕煤泥水負荷，節省煤泥加工費

矸石在入洗時會產生次生煤泥，TDS 智能干選機提前將大量矸石排出可減少次生煤泥產量，減輕洗煤廠煤泥水系統的負擔，節省次生煤泥加工費。

2.5 實際運行效果

微山金源煤礦TDS 智能干選系統于2019 年2 月投產，投產后檢測的分選精度為矸石帶煤率＜1%，分選精度滿足要求。

3 結語

微山金源煤礦采用TDS 智能干選機代替人工手選實現+50mm 塊煤分選，將工人從惡劣的工作環境中解救出來，提高了自動化水平和管理水平，減少煤泥量，節省塊煤破碎機維修費和后續洗選加工費，具有較好的經濟效益和社會效益。投產后的生產證明TDS 智能干選機分選精度高，滿足要求。TDS 智能干選機在微山金源煤礦的成功應用，為洗煤廠提高智能化和管理水平提供了借鑒意義。