TBS干擾床分選機在官地礦選煤廠的應用

于大海

摘 要：本文以官地礦選煤廠為研究背景，通過分析原有重介質旋流器配合浮選的選煤方法的不足，對原有選煤系統進行了優化設計。在官地礦粗煤泥分選系統的基礎上，對TBS粗煤泥分選機進行了現場應用，現場應用證明該進后的TBS粗煤泥分選機有良好的分選效果，通過效益分析，礦井每年至少增加2664萬元的收益。

關鍵詞：選煤廠;重介質旋流器;浮選;TBS粗煤泥分選機

煤炭作為不可再生的能源，必須進行高效的利用。對煤炭進行高精度的分選是實現煤炭高效利用的基礎，因此原煤的清洗加工就顯得尤為重要[1]。在原煤的清洗過程中，粗煤泥的分選一直是難題，根據實際經驗來看，粗煤泥粒度介于浮選和重選粒度之間，因此傳統的浮選方法并不能有效的分選粗煤泥。TBS分選機是近年來應用較為廣泛的分選設備，其因為設備體積小，操作方便，分選效果良好備受礦井的青睞[2]。本文針對官地礦選煤廠重介質旋流器配合浮選的選煤效果差的現狀，對粗煤泥分選系統進行了搭建和應用，并得到了良好的應用效果。

1 原有工藝不足分析

官地礦選煤廠原來采用重介質旋流器聯合浮選的洗選工藝流程，經過脫泥后的粗煤泥直接進入重介質旋流器進行分選，并未進行單獨的分選，這種分選方法具有以下缺點：

①重介質旋流器的分選精度隨著入料顆粒粒度的降低而降低，雖然粗煤泥可以得到很好的分選，但是粒度較小的細煤顆粒并不會有良好的分選效果，造成煤的灰分較高，很多煤礦通過降低分選密度保證煤體的灰分，此方法使得出煤率低，造成煤炭資源的浪費;②當粗煤泥量較大時，大量的粗煤泥涌入到重介質旋流器中，煤泥顆粒在分選機中快速碰撞運動，將會生產大量的細煤粒，細煤粒的大量增加將會導致合格介質的流失，為了得到更多合格的分選介質，礦井只能增加機械設備和浮選入料的投入，大量設備的高負荷運行造成經濟效益的降低;③為了提高浮選精煤產出率，官地礦通過高濃度的藥劑對粗煤泥進行回收，但是事與愿違，得到的煤體灰分更高，且對環境污染嚴重。因為未對粗煤泥進行分選工作，因此篩孔孔徑設置為0.5mm，相對較小，這種處理方法使得分選工藝更加復雜，增大了工作量的同時，使得脫泥篩效率降低，且篩子消耗量增大。針對上述問題，西山煤電官地礦粗煤泥分選工藝的優化改進就顯得尤為重要。

2 TBS分選機工作機理

TBS粗煤泥分選機主要用于粗煤泥的分選，圖1為TBS分選機結構示意圖，分選機從上至下共分為溢流區、入料區、分選區和流化床層區四個區。其工作原理如下：因為物料密度以及粒度的不同，因此在水流紊流的作用下，物料的沉降速度不同，密度較小的顆粒在水流作用下浮在表面，經溢流口流出;密度較大的顆粒則沉在底部，作為尾料排出，通過此方法，實現了煤泥的分選。TBS分選的范圍為0.15mm-3mm，分選范圍廣，對于密度低于1.3kg/L 的粗煤泥仍然可以有效分選，因此被廣泛使用。

TBS分選機控制系統結構主要由控制柜、傳感器、顯示器、執行機構、上位機和排料閥等構成，其中系統的主要控制器為PLC，其主要負責分選機運行過程中數據的采集，經過顯示器、上位機對數據進行顯示，同時將信號傳送給執行機構，控制系統中密度傳感器的主要作用是監測干擾床層的密度，監測得到的干擾床層數據反饋給控制系統，系統根據設定值進行調節，通過控制系統再至執行系統，最后得到密度實際值。當實際密度值較高時，控制系統通過輸出4-20mA信號使得排料閥打開，尾礦排出直至密度降低至初始設定值，隨后排料閥關閉。

3 官地礦粗煤泥分選系統的搭建及應用

3.1 粗煤泥分選系統的搭建

為了實現對粗煤泥分選機構的實時控制和監測，對粗煤泥分選進行硬件以及軟件的設計。TBS粗煤泥分選硬件結構主要包括顯示器、PLC處理器、控制閥門、傳感器以及變頻器等組成，軟件系統和硬件系統相互協調，在硬件算法的基礎上，通過界面顯示實現。

入料泵需要手動進行控制，手動啟停后，系統才能接受到動作信號，系統通過接觸器的關閉信號反應入料泵的動作，和入料泵工作類似的還有頂水泵，系統依舊是通過接觸器的閉合信號判斷其啟動停止狀態，當系統啟動后，變頻器通過實際流量和設定流量值的差值進行頻率的調節，從而達到控制水泵轉速的目的。與入料泵和頂水泵工作原理不同的是沖洗閥，控制系統通過直接控制電磁閥的開閉控制沖洗閥工作。TBS分選機則通過入料泵、頂水泵、沖洗閥等開閉的信號判斷信號是否滿足系統啟動條件，如果滿足，啟動系統，如果不滿足，系統發出報警信號，調節后直至滿足啟動條件。

執行機構的工作主要通過電液執行器控制，在電源和控制信號的聯合作用下，執行機構運動，當干擾層的密度值高于初始密度值時，執行機構開始動作，當尾礦排出直至密度降低至初始設定值，排料閥關閉。

3.2 粗煤泥分選系統實際應用

在上述粗煤泥分選系統的基礎上，在官地礦選煤廠進行了現場應用。具體分選結果如表1所示。

官地礦作為年產量為500萬t的大型煤礦，據保守估計，礦井的煤泥泥產量約為30%。在原有重介質旋流器配合浮選的選煤方法下，將會消耗大量的煤炭資源以及藥劑等消耗品，大量人力以及設備的投入并不會帶來良好的經濟效益。因此對礦井粗煤泥分選進行效益評估：

①TBS粗煤泥分選機在官地礦進行應用后，礦井的介質消耗有明顯的改善，由原來的2.7kg/t降低為1.1 kg/t，一年介質消耗可節約432萬元;②藥劑消耗減少。原有的粗煤泥分選方法下藥劑的用量約戰粗煤泥的30%，其消耗量約為0.4kg/t;采用TBS粗煤泥分選機后，其消耗量直接減半，且用量為粗煤泥的27%，由此計算每年藥劑可節約432萬元;③在原有的重介質旋流器配合浮選的選煤方法下，小于0.5mm的煤泥顆粒都會進行浮選，大量煤泥的浮選加大了設備的壓力，且處理效率低下，采用TBS粗煤泥分選機進行浮選工作時，每噸粗煤泥約節省費用600元，洗煤廠按照300萬t的能力計算，得到每年可節約1800萬元。綜合各方面節省的費用，礦井每年至少增加2664萬元的收益。

4 結論

本文針對官地礦選煤廠原來重介質旋流器配合浮選的選煤方法下分選效果差，煤的灰分較高的現象，提出TBS粗煤泥分選機分選方法，通過系統搭建以及現場應用，得到TBS粗煤泥分選機分選方法下粗煤泥分選效果良好，據測算，每年為該選煤廠增加2664萬元的收益。

參考文獻：

[1]程敢，徐宏祥，賈凱，等.細粒煤分選技術與設備的發展[J].礦山機械，2012，40（8）：1-6.

[2]焦紅光，惠兵，馮金濤，等.新型粗煤泥干擾床分選技術的研究[J].煤炭工程，2009（2）：85-87.