智能粗煤泥分选机在鹿台山选煤厂的应用

翟 欣

(山西焦煤 山煤国际鹿台山煤业有限公司， 山西 晋城 048200)

选煤工艺中的粗煤泥是指2～0.25 mm粒级煤,这部分粗煤泥的主要来源是开采过程中产生的原生煤泥和洗选过程中产生的次生煤泥。随着煤矿开采情况逐渐复杂，采煤机械化程度不断提高，开采设备逐渐大型化，导致末煤在原煤中所占比例逐渐增大，在选煤生产过程中，煤块之间的相互碰撞及其与设备器壁之间的碰撞而产生次生煤泥难以避免[1-2]. 鹿台山选煤厂采用原煤不脱泥无压三产品重介旋流器分选，1～0.25 mm粗煤泥经分级脱水后掺入重介中煤销售，粗煤泥产品质量灰分在25%左右。根据选煤厂设计资料，粗煤泥产率按9.88%进行计算，日处理粗煤泥为269.45 t，现阶段由于原煤质量变化，粗煤泥产率增大，粗煤泥日产量为360～400 t，单日最大粗煤泥产量达440 t以上,粗煤泥量已超出煤泥离心机处理能力，成为制约洗煤生产的关键环节之一。同时，粗煤泥产品灰分在25%左右，掺入重介中煤销售，受中煤管控影响销售不畅时还可能造成储存场地紧张，增加管理难度，带来环保问题。

1 鹿台山选煤厂概况

鹿台山选煤厂主要入洗鹿台山矿主采的2号、15号煤层，品种为无烟煤3号，部分原煤性质接近贫煤，选煤工艺为：50～0 mm 无压三产品重介分选；1～0.25 mm粗煤泥经分级旋流器分级后的底流经煤泥离心机脱水后掺入重介中煤，0.25～0 mm煤泥浓缩压滤脱水回收。主要产品指标见表1.

表1 鹿台山矿选煤厂主要产品指标表

根据山西省地质矿产局二一三实验室提供的《煤炭筛分浮沉试验报告》可知，鹿台山矿井下生产的原煤，综合灰分为30.25%，属中高灰煤；硫分为0.33%，属于特低硫煤；煤质地较脆，易碎，毛煤中-3 mm物料占比28.19%.

2 粗煤泥可选性分析

对该矿原煤中-3 mm及1～0.2 mm粗煤泥分别进行小筛分、小浮沉试验，试验结果见表2、表3.

由表2可知，1～0.25 mm粗煤泥占比为61.28%，占毛煤比例为17.27%，粗煤泥再回收可使喷吹精煤产率达到最大化，经济效益也会显著提高。

由表3可知，>2.0 g/cm-3密度级含量为13.12%，灰分为84.06%，高密度物含量较低、灰分高。主导密度级为1.3～1.4 g/cm3，产率为48.15%，灰分6.79%，其次为1.4～1.5 g/cm3，产率为23.66%，灰分13.51%，中间密度级物料少，使用粗煤泥分选工艺分选较容易。

粗煤泥中轻产物和重产物含量均较高，呈现两头大，中间小的分布状态，对分选有利，另一方面也反应出，采用粗煤泥分选工艺分选时中煤产量低可直接掺入尾煤中[3-4].

表2 -3 mm入料粒度组成表

表3 1～0.25 mm粗煤泥浮沉实验结果表

3 粗煤泥分选技术研究与工艺确定

根据煤源可选情况,并对国内外现有的粗煤泥分选技术进行综合经济技术效益比较后发现，TCS智能粗煤泥分选机是在现有TBS干扰床分选技术基础上进行创新研发的智能分选设备，更适用于鹿台山选煤厂粗煤泥精选及排矸工艺[5-7].

3.1 设备选型

根据鹿台山选煤厂基本情况选用一套型号为TCS-1×30C1型智能粗煤泥分选机，具体参数型号见表4.

TCS智能粗煤泥分选机包括筒体、定压水箱、顶水系统、排料泵、智能控制系统等。在顶水管、补水管、排料泵出口管、溢流管均设置流量计，且补水管还设置电动调节阀门，流量计选用进口E+H的，调节阀选用进口TYCO. 在排料箱上增加一个电控气动开关闸阀，当短时停车时需关闭此阀，排空泵体内的物料。

表4 TCS智能粗煤泥分选机型号参数表

3.2 粗煤泥分选工艺

主选系统脱介产生的稀介质及分流的合格介质经磁选机磁选，磁选尾矿经煤泥浓缩分级旋流器分级，底流(1.0～0.25 mm)粗煤泥进入TCS分选机分选，TCS分选机的溢流经弧形筛、煤泥离心机脱水后，粗精煤泥与主选系统末精煤(25～1.0 mm)混合成为喷吹煤产品，TCS分选机底流经高频筛脱水后与重介矸石一起进入矸石仓。

4 TCS操作参数调整及分选效果

4.1 操作参数调整

TCS智能粗煤泥分选机其主要工作原理为：利用上升水流在槽体内产生紊流床层，一定压力和流速的上升水流进入压力水箱，通过紊流板均匀地分布到分选机底部。固体物料进入分选机后在上升水流的作用下开始分层，粗颗粒高密度的物料集中于槽体的底部，细颗粒和低密度物料则流向槽体上部。随着物料的连续给入，细而轻的物料不断溢流至溢流收集槽，高密度的物料通过由PID闭环控制器控制的排料阀排出[7].

采用进口密度传感器浸入到紊流层中相应高度，对槽体内的床层密度进行不间断的监测。床层密度的任何变化都将产生一个4～20 mA的输入信号到PID控制器，电流信号与传感器上方的扰动悬浮液的实际密度成正比，实际密度与设定的密度值进行比较后，调整尾矿排料泵的频率，保证床层稳定。

如果检测密度高于设定密度，调高尾矿泵频率，扰动床层中多余的物料排出量增大，反之，则调低尾矿泵频率，限制床层的物料排放，以使槽体内干扰床层保持稳定的设定密度,从而实现稳定床层和连续排料。TCS智能粗煤泥分选机实现了无论是高密度分选、还是低密度分选，即便是在排料量较小的情况下，也能实现连续、稳定排料，从而达到理想的分选效果[7].

全部数字化监控，无人值守操作，底流、补水和顶水上设置流量计，精矿量、尾矿量在线可知，分选密度自动控制，控制系统稳定。

尾矿采用泵进行排料，尾矿排料连续、稳定，排料量实时连续数字控制，排料量在线已知可控。

设备选型符合大型化、自动化要求，符合技术先进、简化高效原则。

全流程采用计算机模块控制，具有手段先进、调节快捷、精确及自动化程度高的特点。

通过2021年全年生产实际操作，确定了TCS 最佳分选条件为：顶水量为75 m3/h ，密度设定为1.371 g/cm3. 在最佳分选条件下，粗精煤产率65.15%，灰分控制在10.90%左右，与重介精煤执行灰分≤11%相符，可直接掺入主选精煤。

4.2 分选效果

4.2.1 TCS分选后精煤指标情况

对2021年全年TCS精煤质量指标进行加权平均统计,见表5，可以看出TCS精煤灰分指标相对稳定，除2021年12月份超过主选精煤灰分指标外，其余指标均在要求质量指标范围内，说明TCS智能粗煤泥分选机对鹿台山矿生产的原煤分选效果较好，精煤指标相对达标稳定。

表5 鹿台山选煤厂TCS精煤质量统计表

4.2.2 TCS分选后尾煤指标情况

TCS分选后的尾矿质量统计见表6，可以看出尾矿灰分波动较大，当灰分>65%时，基本做到“吃干榨净”，尾矿可以掺入矸石中直接排放，但灰分<65%时仍有利用价值，且在原煤指标变化较大时，分选效果较差，如10月、11月份由于井下出现地质构造，原煤指标波动大，造成TCS分选后的尾矿灰分指标低于60%.

表6 鹿台山选煤厂TCS尾矿质量统计表

4.3 TCS分选后的粗煤泥产率及灰分

TCS投入使用后，TCS精煤灰分平均10.93%，尾煤灰分高达67.37%，精煤产率达65.15%，粗煤泥占入洗原煤的13.24%，则精煤产率提高8.62%. 粗煤泥分选环节的增设不仅降低了粗精煤灰分，还提高了选煤厂精煤产率，增加了经济效益。2021年鹿台山喷吹末精煤全年加权平均售价1 274元/t，中煤全年加权平均售价651元/t，尾煤处置费28元/t，增加粗煤泥分选环节，扣除尾煤处置费用后，比掺入中煤直接销售增加经济效益1 339.97万元。

5 结 论

鹿台山选煤厂增设高效的粗煤泥分选环节，对粗煤泥实现了有效分选，完善了洗选工艺，有效解决了该厂重介为粗煤泥背灰的难题，提高了粗精煤质量。通过试验，确定了TCS 最佳分选条件，在最佳分选条件下，粗精煤产率65.15%，灰分控制在10.90%左右，与重介精煤产品灰分≤11%相符，可直接掺入主选精煤，不影响主精煤灰分，从而提高了精煤产率，增加了经济效益。