關于TBS干擾床分選機在洗煤廠中的實踐應用研究

張 磊

（西山煤電集團馬蘭礦選煤廠， 山西 太原 030205）

引言

隨著科學技術的發展，我國近年來洗煤技術水平有了顯著提升，很多洗煤工藝已經發展非常成熟[1]。重介旋流器是洗煤過程中必不可少的重要裝備，為了提升洗煤效率，該設備未來會朝著大型化方向發展[2]。另外，煤泥浮選也是洗煤工藝中的重要工序，煤泥選擇性絮凝是未來的發展趨勢[3]。重介旋流器在發展過程中，使得其分選粒度下限逐漸攀升。而在浮選工藝中，煤泥選擇性絮凝使得浮選粒度上限在逐漸下降。這就導致了粒度處在浮選上限和重介旋流器下限之間的粗煤泥無法進行有效分選，這種粗煤泥的粒度范圍通常在0.25～1 mm之間[4]。如何對該粒度范圍的粗煤泥進行有效分選，是所有洗煤廠面臨的技術難題。所以有必要對該問題進行研究，提升粗煤泥的分選效果，避免對精煤造成一定程度的污染，同時還可以提升商品煤的產量和質量[5]。為了解決該問題，國內很多洗煤廠從國外采購了TBS干擾床分選機，該設備在實踐應用過程中取得了非常好的效果，有效解決了粗煤泥的分選問題[6]。

1 TBS干擾床分選機的基本結構和原理

在重力選礦中TBS干擾床分選機是常用設備，工作時將水作為介質。設備在運行時，介質中包含的物質在干擾水流的綜合作用下，根據物質顆粒大小、粒度大小和密度大小等進行分選。依據的原理是不同顆粒和密度的物質在干擾水流的作用下，沉降速度會存在差異。當物質的顆粒和密度比較大時，沉降速度比較大，而顆粒和密度比較小的物質其沉降速度相對較小。

如圖1所示為XGR-3600型粗煤泥干擾床分選機的結構和工作原理示意圖。就外觀層面而言，TBS干擾床分選機和浮選柱基本相同，整體上是圓筒型結構，結構的頂部區域設置有溢流槽，擾動板設置在結構的底部位置，其中擾動板上面設置有大量的沖孔。水介質以系統設定的流量和壓力從設備底部流入，通過擾動板將介質水進行擾動后流進工作室，通過這樣的方式形成一個擾動的上升水流。礦漿從設備的入料井中放入，放入時通常與桶壁相切進入，礦漿濃度（質量分數）一般在45%～50%范圍內。上升水流和放入的礦漿在工作室相遇，構建干擾床層。當設備穩定運行時，密度相對較低的顆粒會上浮，然后從溢流口流出，為精礦。而密度相對較大的顆粒會沉淀到底部，從底部排料口排出，為尾礦。設備內部設置有流體密度傳感器，可以對設備內部的介質密度進行實時監測。當介質密度超過設定的范圍時，PID控制器會發出控制指令將排料口的閥門開啟，將內部的物料排出。直到介質密度恢復到設定的范圍時，PID控制器又會發出控制指令，將排料口閥門關閉。

圖1 TBS總體結構及工作原理示意圖

2 粗煤泥分選工藝及其存在的問題

2.1 粗煤泥分選現狀分析

下頁圖2所示為粗煤泥TBS干擾床分選機的工藝流程圖。原煤的顆粒大小在0～50 mm范圍內，首先經過篩孔為1 mm的脫泥篩進行脫泥處理。對于沒有通過篩孔的顆粒范圍在1～50 mm的原煤通過三產品重介旋流器進行分選。顆粒尺寸小于1 mm的煤泥通過水力分級旋流器進行分級處理后可分成兩部分，分別為顆粒小于0.25 mm和顆粒在0.25～1 mm的煤泥。對于前者通過浮選進行回收，對于后者利用TBS干擾床分選機實施分選。

圖2 粗煤泥TBS干擾床分選工藝流程

2.2 存在問題

針對TBS干擾床分選機所得產品開展了實驗工作。基于實驗結果發現，部分粒級可燃體的回收率相對較低，其中+0.90 mm粒級的回收率為10.2%，在所有粒級中回收率最低。另外，0.90～0.45 mm和-0.125 mm粒級的回收率分別為39.22%和33.76%，都處在比較低的水平。進一步分析了TBS干擾床分選機尾礦中不同密度等級的比例。結果發現-1.5 g/cm3密度級累計產率以及灰分分別為41.20%和15.92%。該結果表明尾礦內部還包含有很多可燃體沒有被回收，存在嚴重的浪費現象。

3 粗煤泥分選工藝優化改進

3.1 工藝優化的方案

基于相關實驗結果，并結合洗煤廠實際情況對粗煤泥分選工藝進行優化改進。優化改進后的粗煤泥分選方案如圖3所示。

圖3 粗煤泥分選回收優化改進工藝方案

3.2 優化后的工藝流程

顆粒尺寸范圍在0～50 mm的原煤，首先經過篩孔尺寸為1 mm的脫泥篩進行脫泥處理后，再利用無壓三產品重介旋流器實施分選，經過分選后可以得到三種產品，分別為矸石、中煤和精煤。以上三種產品分別通過1 mm脫介并進行脫水處理后，可以分別得到對應的產品。脫介篩下合介混合之后全部輸送至合格介質桶，精煤脫介篩下分流合介、下稀介以及離心機離心液全部混合后輸送至精煤磁選機，經過處理后輸送至合格介質桶。中煤脫介篩下稀介以及離心液混合后輸送至中煤磁選機，經過處理后輸送至合格介質桶。矸石脫介篩下稀介輸送至矸石磁選機，經過處理后輸送至合格介質桶。

經過脫泥篩得到的篩下物以及中煤磁選機尾礦全部通過分級旋流器實施分級處理，得到顆粒小于0.25 mm和0.25～1mm的煤泥。對于顆粒大小為0.25～1 mm的煤泥通過TBS干擾床分選機實施分選，獲得的精煤通過振動弧形篩進行脫水處理后，再通過精煤離心機進行脫水處理，從而獲得精煤產品。TBS干擾床分選機處理得到的矸石先后通過振動弧形篩和高頻振動篩進行脫水處理，然后將其與重介研石混合。

對于粗煤泥，首先通過振動弧形篩進行初步脫水后，再利用棒磨機進行處理。對研磨后的產品進行預處理后輸送至浮選機實施浮選，利用加壓過濾機對浮選得到的精煤進行脫水處理可以得到精煤產品。浮選尾煤通過濃縮、壓濾工序進行處理后可以得到尾煤產品。

3.3 主要設備特點

1）XGR-3600型粗煤機干擾床分選機。分選機的入料濃度在45%～50%范圍內，可以處理的顆粒大小范圍在0.25～1 mm，穩定工作狀態下上升的水流量為100～110 m3/h。床層密度控制在1.2～1.8 g/cm3，一旦傳感器檢測到實際密度不在此范圍內時，會通過PID控制系統對其進行控制。

2）KXGZ490/2000-U型快開壓濾機。壓濾機主要是對尾煤進行壓濾脫水處理，過濾面積達到了490 m2，具有非常強大的過濾能力。壓榨壓力和過濾壓力分別為0.8 MPa和0.6 MPa。經過該設備處理后產品的含水量大大降低。

3）精煤脫介篩。AHS3655型精煤脫介篩，每小時能夠處理160 t的物品，處理能力完全能夠滿足實際使用需要。振動的幅度以及頻率分別為9.8 mm和950 r/min，激振器型號為2*ZDQ20A；GJZKK3655型精煤脫介篩，每小時能夠處理800 t的物品，雙振幅大小為11.8 mm，工作時的頻率大小為830 r/min，激振器型號為JR408。

4 工藝優化設計前后的經濟效益

根據當前階段煤炭產品的市場行情，精煤的價格和煤泥的價格分別為800元/t和80元/t。對洗煤工藝進行優化改善之前，由于得到的中煤質量不是非常好，其市場價格大約為180元/t。而對工藝進行優化改善之后，中煤的質量得到了顯著提升，其對應的售賣價格隨之有一定程度上漲，為250元/t。

工藝優化前，洗煤廠每年生產得到的精煤、中煤和煤泥產量分別為1.17 Mt、1.17 Mt和0.22 Mt。由此可以計算得到，工藝優化前洗煤廠每年的銷售總額為11 642萬元，工藝優化后，洗煤廠每年的精煤、中煤和煤泥產量分別為 1.29 Mt、0.96 Mt和 0.36 Mt，由此可以計算得到，工藝優化前洗煤廠每年的銷售總額為13 008萬元。工藝優化改進后每年能夠多銷售1 366萬元。但是優化改進之后，洗煤廠正常生產過程中每年需要多投入的生產資金大約為400萬元。對比優化前后，則洗煤廠每年多出的收入為966萬元。由此可以看出，通過對洗煤廠的粗煤泥分選工藝進行優化改進，為企業創造了非常好的經濟效益。