智能干選機(jī)在孫疃煤礦的應(yīng)用研究

王守強(qiáng)

（淮北礦業(yè)集團(tuán)煤炭運(yùn)銷分公司，安徽淮北 235000）

孫疃煤礦隸屬淮北礦業(yè)股份有限公司，位于安徽淮北濉溪縣境內(nèi)，煤種以1／3焦煤為主，是優(yōu)質(zhì)的煉焦配煤。該礦核定生產(chǎn)能力3.0 Mt／a，主井最大提升能力為600 t／h，大于50 mm塊原煤采用人工手選排矸。為提高自動(dòng)化水平，提高預(yù)先排矸效率，擬采用智能干選機(jī)分選大于50 mm塊原煤。

1 改造的必要性

改造前原煤分選工藝流程：井下毛煤轉(zhuǎn)運(yùn)至篩分樓進(jìn)行?50 mm分級(jí)后，大于50 mm塊原煤采用人工手選。手選出的塊煤經(jīng)破碎機(jī)破碎后與篩下50～0 mm末原煤混合，先由膠帶輸送機(jī)運(yùn)至原煤緩沖倉(cāng)儲(chǔ)存，再經(jīng)復(fù)合干法分選機(jī)排矸后形成最終混煤產(chǎn)品，最后由火車運(yùn)至臨渙選煤廠分選。手選矸石運(yùn)至矸石倉(cāng)儲(chǔ)存。廠房?jī)?nèi)布置兩套篩分、手選、破碎等作業(yè)系統(tǒng)，一用一備。該礦人工手選有兩種方式可調(diào)：一是手選塊煤，二是手選矸石?？筛鶕?jù)原煤中塊煤量或矸石量的變化選擇作業(yè)方式。人工手選存在如下問題：

（1）手選工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境差，成本高：手選工人在膠帶輸送機(jī)兩側(cè)操作，煤塵量大、安全隱患多。手選班組配備了20人，手選成本較高。

（2）塊煤損失大：當(dāng)采用人工手選塊煤作業(yè)方式時(shí)，塊煤的回收率僅為70%。未揀出的塊煤則隨塊矸石一起運(yùn)至矸石倉(cāng)，造成塊煤損失。

（3）增加洗選加工成本和矸石運(yùn)輸成本：當(dāng)采用人工手選矸石作業(yè)方式時(shí)，矸石揀出率較低，僅為50%，原煤中仍然有大量未揀出的矸石，需要再進(jìn)行復(fù)合干法排矸，增加了排矸成本和矸石轉(zhuǎn)運(yùn)成本；另一方面，混煤運(yùn)至臨渙選煤廠分選，由于矸石含量高，不僅增加了選煤廠的洗選加工成本，也增加了矸石火車運(yùn)輸成本。

為將手選工人從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，改善工作環(huán)境，提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)人工手選環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化升級(jí)改造顯得非常必要。

2 TDS型智能干選機(jī)

2.1 工作原理及結(jié)構(gòu)

TDS型智能干選機(jī)工作原理：一定粒度的塊煤?jiǎn)螌悠戒佋趲讲剂掀魃希\(yùn)用智能識(shí)別方法，針對(duì)不同的煤質(zhì)特征建立與之相適應(yīng)的分析模型，通過大數(shù)據(jù)分析，對(duì)煤與矸石進(jìn)行數(shù)字化識(shí)別，智能開啟陣列式氣槍，實(shí)現(xiàn)煤矸分離。TDS型智能干選機(jī)在替代人工手選、預(yù)先排矸、原煤降灰、提高產(chǎn)品煤發(fā)熱量等方面有很大優(yōu)勢(shì)。

智能干選系統(tǒng)包括給料、識(shí)別、執(zhí)行等主要系統(tǒng)以及供風(fēng)、除塵、配電、控制等輔助系統(tǒng)。TDS型智能干選機(jī)分選原理見圖1。

圖1 TDS型智能干選機(jī)分選原理示意

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）分選精度高：X射線識(shí)別相比于γ射線識(shí)別具有分選精度高，處理能力大，輻射強(qiáng)度小，管理方便等特點(diǎn)。目前該技術(shù)分選精度可達(dá)到：矸石帶煤率1%～3%，煤中帶矸率3%～6%，分選精度接近淺槽重介分選機(jī)。

（2）處理能力大：?jiǎn)闻_(tái)設(shè)備最大處理能力達(dá)到 380 t／h。

（3）處理粒級(jí)寬：可處理300～25 mm塊原煤，分選上限為300 mm，下限為25 mm。

（4）運(yùn)行成本低：不需要借助水和其它介質(zhì)對(duì)煤炭進(jìn)行分選，沒有產(chǎn)品脫水、脫介等環(huán)節(jié)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低。

（5）智能程度高：系統(tǒng)可智能學(xué)習(xí)，故障自檢。

（6）輻射防護(hù)可靠，安全性高：設(shè)備采用含鉛外殼防護(hù)，輻射值遠(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)規(guī)定的劑量限值，同時(shí)配備了輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)工具，能夠保證操作人員處于安全的輻射范圍內(nèi)。

此外，智能干選系統(tǒng)還具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)備臺(tái)數(shù)少，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

3 應(yīng)用實(shí)踐

3.1 改造方案

孫疃煤礦原煤中大于50 mm塊原煤最大產(chǎn)率為20%，最大產(chǎn)量為120 t／h。根據(jù)井下所采煤層不同，大于50 mm塊原煤中塊煤含量在15%～30%之間波動(dòng)，含量較低。由于井下原煤存在黏濕情況，現(xiàn)有原煤分級(jí)篩篩分效果差，篩上塊原煤中存在部分限下末煤。大于50 mm塊原煤中塊煤與矸石的比例見表1。

表1 大于50 mm塊原煤中塊煤與矸石比例

依據(jù)塊原煤性質(zhì)和塊原煤小時(shí)最大產(chǎn)量，對(duì)智能干選機(jī)、雙齒輥破碎機(jī)、振動(dòng)分級(jí)布料機(jī)等主要設(shè)備及其輔助設(shè)備進(jìn)行合理選型，合理配置。主要設(shè)備選型見表2。

表2 主要設(shè)備選型

由于原篩分樓空間位置不足，選煤廠決定在原篩分樓東側(cè)新建一座篩分樓，并對(duì)新老廠房、新舊設(shè)備和配電室等進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。

3.2 智能干選工藝的應(yīng)用

投入應(yīng)用的智能干選工藝流程：井下毛煤經(jīng)現(xiàn)有原煤分級(jí)篩分級(jí)，篩上塊煤被破碎至200 mm以下，再進(jìn)入振動(dòng)分級(jí)布料篩進(jìn)行50 mm篩分、布料作業(yè)，原煤分級(jí)篩和振動(dòng)分級(jí)布料篩篩下末煤作為混煤。振動(dòng)分級(jí)布料篩篩上塊原煤給入同層布置的TDS型智能干選機(jī)分選，選出的塊煤經(jīng)破碎后摻入混煤，選后矸石通過矸石滾軸篩篩分后，篩上塊矸石給入現(xiàn)有矸石膠帶機(jī)，篩下煤摻入混煤。最終混煤由現(xiàn)有末煤膠帶機(jī)運(yùn)至緩沖倉(cāng)儲(chǔ)存，再由火車運(yùn)至臨渙選煤廠分選。

3.3 改造及維護(hù)建議

（1）改造需重視系統(tǒng)除塵、降噪。TDS型智能干選機(jī)因采用高壓氣流噴吹物料，在執(zhí)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵。該設(shè)備自帶濾筒式除塵器，除塵效果較好，平時(shí)生產(chǎn)中多注意檢查即可。

原煤在分級(jí)、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸過程中會(huì)產(chǎn)生粉塵。降塵方法：方案設(shè)計(jì)時(shí)盡量減少物料轉(zhuǎn)載；輸送帶可采用全密封式倒料槽抑塵；在輸送帶上方適當(dāng)位置設(shè)置噴霧除塵裝置，也能起到很好的降塵效果。降低噪聲的方法：選用滾軸篩作為原煤分級(jí)篩；在溜槽上設(shè)置緩沖斗，緩沖斗可使溜槽拐點(diǎn)處適當(dāng)積料，實(shí)現(xiàn)物料軟著陸，減少噪聲及塊煤的破碎，同時(shí)也可避免直接沖擊溜槽。

（2）定期檢查噴嘴，防止其堵塞而影響分選效果。TDS型智能干選機(jī)本身維護(hù)量較小，但個(gè)別噴嘴堵塞后會(huì)影響分選效果。因此，需要對(duì)噴嘴定期檢測(cè)、疏通。該設(shè)備配備了噴嘴堵塞自動(dòng)檢測(cè)儀器，檢測(cè)相對(duì)簡(jiǎn)單。

3.4 智能分選效果

孫疃煤礦TDS型智能干選機(jī)于2018年11月投入試生產(chǎn)。生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：矸石帶煤率為1.39%，煤中帶矸率為5.45%，矸石排出率為98.94%，達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)。TDS型智能干選機(jī)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

表3 TDS型智能干選機(jī)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 效益分析

4.1 安全效益

傳統(tǒng)人工手選作業(yè)，操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境差，極易造成人身安全方面的事故。采用原煤智能干選替代人工手選作業(yè)，降低了發(fā)生人身安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

孫疃煤礦原煤系統(tǒng)智能化改造后，提高了塊煤回收率和矸石排除率，避免了大量矸石無(wú)效轉(zhuǎn)載及運(yùn)輸，相對(duì)增加了原煤緩沖倉(cāng)的容量；提高了入洗原煤的質(zhì)量，減輕了矸石對(duì)管道及設(shè)備的磨損，降低了選煤廠加工成本；智能干選機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，設(shè)備臺(tái)數(shù)少，備品備件及維修費(fèi)用低，節(jié)省了設(shè)備維修費(fèi)用；減少了洗選系統(tǒng)中的煤泥量，降低了高灰細(xì)泥對(duì)重介分選、產(chǎn)品脫介及煤泥水處理的影響；采用人工分揀需要約20人，采用智能干選后僅保留2人巡檢，實(shí)現(xiàn)了減員提效。智能干選系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算詳見表4。

表4 智能干選系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

不計(jì)矸石對(duì)選煤廠生產(chǎn)管道和設(shè)備等磨損及對(duì)煤泥水系統(tǒng)的影響，采用智能干選與人工手選相比，每年能節(jié)省費(fèi)用約440.22萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著，投資回收期短。

5 結(jié) 論

智能干選機(jī)可以對(duì)煤與矸石有效識(shí)別，具有自動(dòng)化程度高、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、分選精度高等特點(diǎn)。孫疃煤礦采用TDS型智能干選機(jī)替代人工手選作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了塊原煤的智能分選，選后指標(biāo)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少了崗位用工，有效降低了崗位安全風(fēng)險(xiǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。