浮选自动加药装置改造工艺项目研究

梁肖杰

（西山煤电东曲矿选煤厂， 山西 古交 030200）

引言

东曲选煤厂目前采用脱泥无压三产品重介旋流器+粗煤泥TBS 干扰床+细煤泥浮选的联合工艺。入洗原煤以东曲矿4 号煤、8 号煤为主。原煤中含有大量泥化页岩，-0.5 mm 级的煤泥可浮性差，属极难浮煤泥[1]。浮选机采用2 台长沙开通科技有限公司出品的WPF-Z5000 型微泡浮选机和4 台中国矿大生产的FCMC4000 型旋流微泡浮选柱，浮选精煤进入浮精桶后打入快开压滤机回收。2 台WPF-Z5000型微泡浮选机和4 台FCMC4000 型微泡浮选柱的入料均通过各自配套的矿浆预处理器处理。矿浆预处理器主要用于浮选前的矿浆准备，可改善浮选性能，减少药剂消耗[2]。浮选加药工艺如图1 所示。共有加药点 6 个：即 507 预处理器、508 预处理器、509 预处理器、511 预处理器、510 矿浆准备桶和512 矿浆准备桶6 个加药点。在高于预处理器的上方安装浮选药剂桶，并搭建单独房间将药剂桶隔离，煤油和仲辛醇则以自由流体的方式经由4 分管路分流到各预处理器的加药点，在各加药点则安装手动阀门用以调节加药量。

图1 浮选加药工艺图

1 存在的问题

我厂在建厂初期至今一直采用手动阀门调节浮选机的加药量。但是在现实生产中浮选药剂（煤油和仲辛醇）的添加量、添加比例十分难掌握，每次添加药剂需30～40 min 后才能得到想要的效果并且达到稳定，这与在岗操作人员的主观因素（技术能力、责任性等）密切相关。药剂添加量不合适，造成药剂浪费和成本增加[3]。输送药剂的管道堵塞后导致药剂断流不能被及时发现，浮选的可靠性差，严重影响产品质量，造成大量精煤损失。手动调节的加药点繁多，调节加药量的阀门易损坏，导致职工劳动效率低、劳动强度大，药剂挥发以及长时间接触对职工身体健康造成一定的损害，且浮选的重要参数不能自动采集，对浮选技术数据统计分析及今后智能化建设极为不利。为此，我厂开展了浮选自动加药装置改造工艺项目的研究。

2 改造方案

2.1 自动加药装置的目标

实现浮选自动定量加药，解决人工调节的缺点，降低浮选药剂的消耗；实现浮选药剂（煤油和仲辛醇）的添加量、添加比例以及累计量控制；实现浮选加药远程控制数据上位显示；实现浮选自动加药。

为了实现上述目标，计量泵（作为流体精密计量与投加的理想设备）的选择与控制成为关键。计量泵主要由动力驱动部分、流体输送泵头和电子控制系统三部分组成，如下页图2 所示。精密的加工精度保证了每次泵出量的稳定，进而实现被输送介质的精密计量。

2.2 计量泵的选择

经一段时间的考察和对比，我厂选用了由德国普罗名特流体控制（中国）有限公司提供的Sigma 系列电机驱动计量泵。

图2 计量泵

煤油加药泵的选择：根据加药过程中煤油的流量为0～100 L/h，对压力无要求，显示加药量和累计量，有输出接口，实现数据上位最好等特点，我厂选择了S1CbH04120PVTS000 型计量泵，如图3 所示。

图3 Sigma 系列电机驱动计量泵（单位：mm）

2.3 仲辛醇加药泵的选择

由于加药过程中仲辛醇的流量为0～50 L/h，对压力无要求，有一定的黏度、防爆、变频等特点，我厂选用了S1CbH04120PVTS100 型计量泵。相比煤油加药泵，仲辛醇加药泵液力端带有2 个阀弹簧，材质为哈氏合金C4，承压为0.1 bar。

其共同特点是：隔膜PTFE，带隔膜破损报警仪就地指示仪；冲程长度0～100%可调节，在30%～100%之间保证计量精度±2%；带内置控制器和HMI 显示，可显示计量泵加药量；接受 4～20 mA 信号自动调节计量泵的工作频率，来调节计量泵的加药量；冲程长度0～100%可调，在30%～100%之间，保证±2%精度；输出4～20 mA 瞬时流量输出+故障信号输出（24 V 100 mA）。

3 采取的措施

自动加药装置的安装。我厂先在507 矿浆预处理器上进行单机实验，如图4 所示。该自动加药装置由Y 型过滤器、精密计量泵、流量监视器、背压阀和若干球阀构成。Y 型过滤器安装在计量泵吸液口，防止大颗粒杂质进入计量泵中。流量监视器安装在计量泵出口，监视计量泵出口是否有流量输出，当计量泵工作8 次，流量监测未检测到，则计量泵停泵，并有故障输出。背压阀能保证计量泵的精度并且能防止发生虹吸效应。

图4 自动加药装置的安装位置图

4 实施后效果

洗煤厂浮选自动加药装置自安装用于生产后，效果显著。

1）浮选加药岗位操作人员直接根据来煤的煤种以及日常生产中总结的经验确定药剂添加量，在上位机直接设定加药量，并通过PLC 控制输出信号控制计量泵定量的输出药剂，实现药剂使用的精确计量，后期亦可精确到每台预处理器每天添加药剂的总量以及每天消耗药剂的累计量。

2）实现浮选加药远程控制，大大提高了劳动效率，工人的劳动强度也相应减轻。

3）在计量泵出口安装流量监视器，监视计量泵出口是否有流量输出，当计量泵工作8 次，流量监测未检测到，则计量泵停泵，并有故障输出，发出报警。操作人员可以及时得到反馈，并处理减少精煤的损失。

5 经济效益

由计量泵流量= 最大流量×冲程百分数（0～100%）×单位时间工作的频率百分数。可计算出煤油与仲辛醇在生产中的消耗。“单位时间工作的频率百分数”可以理解为计量泵实际工作频率占其最大工作频率的百分数。

计量泵的最大流量为120 L/h，最大工作频率为205 冲程/min。实际生产中，煤油与仲辛醇计量泵的冲程百分数为26%，煤油计量泵的实际工作频率为118 冲程/min，仲辛醇计量泵的实际工作频率为48冲程/min。则：

507 预处理器煤油的流量为120 L/h×26%×（118/205）=18 L/h；

507 预处理器仲辛醇的流量为120 L/h×26%×（48/205）=7.3 L/h。

由 m=ρv，ρ煤油=0.8 kg/L，ρ仲辛醇=0.835 kg/L得：

m煤油=0.8×18=14.4 kg/h；

m仲辛醇=0.835×7.3=6.1 kg/h。

手动调节药剂时，按每天生产10 h，煤油的使用总量在918 kg/d，仲辛醇的使用量在544 kg/d。

所有6 个加药点都安装计量泵后，煤油的使用总量为14.4×10×6=864 kg/d，仲辛醇的使用总量为6.1×10×6=366 kg/d。

综上所述，六台预处理器节约煤油918-864=54 kg/d，节约仲辛醇544-366=178 kg/d。

煤油按15 元/kg，仲辛醇按8 元/kg 计算，一年节约药剂费 54×365×15+178×365×8=295 650+519 760=815 410 元。

6 结语

浮选自动加药装置的安装实现了药剂添加自动化，提高了浮选精煤回收率。浮选精煤灰分、水分等各项经济技术指标符合生产要求，效果良好，对我厂今后其他药剂添加工艺有较好的推广应用价值。