TBS干扰床分选机在官地矿选煤厂的应用

于大海

摘 要：本文以官地矿选煤厂为研究背景，通过分析原有重介质旋流器配合浮选的选煤方法的不足，对原有选煤系统进行了优化设计。在官地矿粗煤泥分选系统的基础上，对TBS粗煤泥分选机进行了现场应用，现场应用证明该进后的TBS粗煤泥分选机有良好的分选效果，通过效益分析，矿井每年至少增加2664万元的收益。

关键词：选煤厂;重介质旋流器;浮选;TBS粗煤泥分选机

煤炭作为不可再生的能源，必须进行高效的利用。对煤炭进行高精度的分选是实现煤炭高效利用的基础，因此原煤的清洗加工就显得尤为重要[1]。在原煤的清洗过程中，粗煤泥的分选一直是难题，根据实际经验来看，粗煤泥粒度介于浮选和重选粒度之间，因此传统的浮选方法并不能有效的分选粗煤泥。TBS分选机是近年来应用较为广泛的分选设备，其因为设备体积小，操作方便，分选效果良好备受矿井的青睐[2]。本文针对官地矿选煤厂重介质旋流器配合浮选的选煤效果差的现状，对粗煤泥分选系统进行了搭建和应用，并得到了良好的应用效果。

1 原有工艺不足分析

官地矿选煤厂原来采用重介质旋流器联合浮选的洗选工艺流程，经过脱泥后的粗煤泥直接进入重介质旋流器进行分选，并未进行单独的分选，这种分选方法具有以下缺点：

①重介质旋流器的分选精度随着入料颗粒粒度的降低而降低，虽然粗煤泥可以得到很好的分选，但是粒度较小的细煤颗粒并不会有良好的分选效果，造成煤的灰分较高，很多煤矿通过降低分选密度保证煤体的灰分，此方法使得出煤率低，造成煤炭资源的浪费;②当粗煤泥量较大时，大量的粗煤泥涌入到重介质旋流器中，煤泥颗粒在分选机中快速碰撞运动，将会生产大量的细煤粒，细煤粒的大量增加将会导致合格介质的流失，为了得到更多合格的分选介质，矿井只能增加机械设备和浮选入料的投入，大量设备的高负荷运行造成经济效益的降低;③为了提高浮选精煤产出率，官地矿通过高浓度的药剂对粗煤泥进行回收，但是事与愿违，得到的煤体灰分更高，且对环境污染严重。因为未对粗煤泥进行分选工作，因此筛孔孔径设置为0.5mm，相对较小，这种处理方法使得分选工艺更加复杂，增大了工作量的同时，使得脱泥筛效率降低，且筛子消耗量增大。针对上述问题，西山煤电官地矿粗煤泥分选工艺的优化改进就显得尤为重要。

2 TBS分选机工作机理

TBS粗煤泥分选机主要用于粗煤泥的分选，图1为TBS分选机结构示意图，分选机从上至下共分为溢流区、入料区、分选区和流化床层区四个区。其工作原理如下：因为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，密度较小的颗粒在水流作用下浮在表面，经溢流口流出;密度较大的颗粒则沉在底部，作为尾料排出，通过此方法，实现了煤泥的分选。TBS分选的范围为0.15mm-3mm，分选范围广，对于密度低于1.3kg/L 的粗煤泥仍然可以有效分选，因此被广泛使用。

TBS分选机控制系统结构主要由控制柜、传感器、显示器、执行机构、上位机和排料阀等构成，其中系统的主要控制器为PLC，其主要负责分选机运行过程中数据的采集，经过显示器、上位机对数据进行显示，同时将信号传送给执行机构，控制系统中密度传感器的主要作用是监测干扰床层的密度，监测得到的干扰床层数据反馈给控制系统，系统根据设定值进行调节，通过控制系统再至执行系统，最后得到密度实际值。当实际密度值较高时，控制系统通过输出4-20mA信号使得排料阀打开，尾矿排出直至密度降低至初始设定值，随后排料阀关闭。

3 官地矿粗煤泥分选系统的搭建及应用

3.1 粗煤泥分选系统的搭建

为了实现对粗煤泥分选机构的实时控制和监测，对粗煤泥分选进行硬件以及软件的设计。TBS粗煤泥分选硬件结构主要包括显示器、PLC处理器、控制阀门、传感器以及变频器等组成，软件系统和硬件系统相互协调，在硬件算法的基础上，通过界面显示实现。

入料泵需要手动进行控制，手动启停后，系统才能接受到动作信号，系统通过接触器的关闭信号反应入料泵的动作，和入料泵工作类似的还有顶水泵，系统依旧是通过接触器的闭合信号判断其启动停止状态，当系统启动后，变频器通过实际流量和设定流量值的差值进行频率的调节，从而达到控制水泵转速的目的。与入料泵和顶水泵工作原理不同的是冲洗阀，控制系统通过直接控制电磁阀的开闭控制冲洗阀工作。TBS分选机则通过入料泵、顶水泵、冲洗阀等开闭的信号判断信号是否满足系统启动条件，如果满足，启动系统，如果不满足，系统发出报警信号，调节后直至满足启动条件。

執行机构的工作主要通过电液执行器控制，在电源和控制信号的联合作用下，执行机构运动，当干扰层的密度值高于初始密度值时，执行机构开始动作，当尾矿排出直至密度降低至初始设定值，排料阀关闭。

3.2 粗煤泥分选系统实际应用

在上述粗煤泥分选系统的基础上，在官地矿选煤厂进行了现场应用。具体分选结果如表1所示。

官地矿作为年产量为500万t的大型煤矿，据保守估计，矿井的煤泥泥产量约为30%。在原有重介质旋流器配合浮选的选煤方法下，将会消耗大量的煤炭资源以及药剂等消耗品，大量人力以及设备的投入并不会带来良好的经济效益。因此对矿井粗煤泥分选进行效益评估：

①TBS粗煤泥分选机在官地矿进行应用后，矿井的介质消耗有明显的改善，由原来的2.7kg/t降低为1.1 kg/t，一年介质消耗可节约432万元;②药剂消耗减少。原有的粗煤泥分选方法下药剂的用量约战粗煤泥的30%，其消耗量约为0.4kg/t;采用TBS粗煤泥分选机后，其消耗量直接减半，且用量为粗煤泥的27%，由此计算每年药剂可节约432万元;③在原有的重介质旋流器配合浮选的选煤方法下，小于0.5mm的煤泥颗粒都会进行浮选，大量煤泥的浮选加大了设备的压力，且处理效率低下，采用TBS粗煤泥分选机进行浮选工作时，每吨粗煤泥约节省费用600元，洗煤厂按照300万t的能力计算，得到每年可节约1800万元。综合各方面节省的费用，矿井每年至少增加2664万元的收益。

4 结论

本文针对官地矿选煤厂原来重介质旋流器配合浮选的选煤方法下分选效果差，煤的灰分较高的现象，提出TBS粗煤泥分选机分选方法，通过系统搭建以及现场应用，得到TBS粗煤泥分选机分选方法下粗煤泥分选效果良好，据测算，每年为该选煤厂增加2664万元的收益。

参考文献：

[1]程敢，徐宏祥，贾凯，等.细粒煤分选技术与设备的发展[J].矿山机械，2012，40（8）：1-6.

[2]焦红光，惠兵，冯金涛，等.新型粗煤泥干扰床分选技术的研究[J].煤炭工程，2009（2）：85-87.