TBS粗煤泥分選技術(shù)在馬蘭礦選煤廠的應(yīng)用

劉 杰

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦選煤廠，山西 古交 030200）

0 引言

現(xiàn)階段，我國(guó)選煤廠的選煤技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期，無論從技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)還是選煤設(shè)備的研制中，都以分選工藝的細(xì)化為主，依據(jù)不同選煤廠的作業(yè)狀況，針對(duì)性開展成熟分選工藝的研發(fā)，如粗粒煤重介旋流器分選、，煤泥浮選技術(shù)等，而從幾種不同分選技術(shù)的使用設(shè)備上分析，設(shè)備的選擇方向并不相同。盡管以上幾種分選技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但由于耗能高，成本大，因此使用效果及使用頻率并不高，而TBS粗煤泥分選技術(shù)中干擾床分選機(jī)的引進(jìn)，在粗煤分選技術(shù)中展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)。

1 原煤粒度分析

山西焦煤西山煤電（集團(tuán)）有限責(zé)任公司下屬的馬蘭礦選煤廠2019年上半年完成精煤計(jì)劃產(chǎn)量的104%，已超額完成任務(wù)，這與先進(jìn)TBS粗煤泥分選技術(shù)應(yīng)用具有重要作用。該選煤廠的原煤粒度組成見下表1。

由表1中數(shù)據(jù)可知，原煤粒級(jí)在-3mm產(chǎn)率為17.96%，此原煤粒級(jí)的粉末煤含量較高，在粒級(jí)為-0.5mm時(shí)，原煤粉末煤含量為7.74%，由此可以分析出，馬蘭礦選煤廠原煤成分與其粒度大小成正比例關(guān)系，隨著粒度的變小，原煤成分逐漸降低，說明該廠的煤質(zhì)脆且易碎。

表1 馬蘭礦選煤廠原煤粒度組成

由馬蘭礦選煤廠現(xiàn)有的煤泥水系統(tǒng)存在的問題可知，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，首先是浮選系統(tǒng)處理量不足，現(xiàn)有煤泥浮選效果相對(duì)較差，水力分級(jí)系統(tǒng)存在跑粗現(xiàn)象。其中，針對(duì)現(xiàn)有煤泥浮選效果較差的具體原因，主要是由于近年來該廠的煤質(zhì)變差，導(dǎo)致煤泥的含量上升，再加上直接使用底流大排放和不跑溢流直接浮選，具體見平衡表2。

表2 馬蘭礦選煤廠浮選系統(tǒng)數(shù)質(zhì)量平衡表

但是在實(shí)際的浮選操作的過程中，由于原煤的粒度較小，因此會(huì)導(dǎo)致入選煤的粒度較大，進(jìn)而導(dǎo)致泥漿的通過量過大，使得浮選的灰分過高，嚴(yán)重情況會(huì)影響精煤的產(chǎn)量。

2 TBS粗煤泥分選技術(shù)在馬蘭礦選煤廠的應(yīng)用

2.1 TBS煤泥分選機(jī)工作原理

TBS煤泥分選機(jī)是利用物料的不同密度，以“干擾沉降原理、二次流分級(jí)原理”兩個(gè)研究成果，結(jié)合物理學(xué)相關(guān)理論為依據(jù)進(jìn)行研制的，使得水流上升，并且能夠在分選槽內(nèi)形成紊流，這樣可利用干擾沉降，形成分選設(shè)備。由于加入到分選設(shè)備的入料密度等系數(shù)存在差異性，因此形成的上升水流為顆粒的分選產(chǎn)生了良好的作業(yè)條件，當(dāng)入料的顆粒下降速度與上升水流的速度相當(dāng)時(shí)，在分選設(shè)備的下部結(jié)構(gòu)中可形成分選床層，當(dāng)入料速度小于水流上升過程中速度時(shí)，顆粒被水流攜帶到溢流位置，進(jìn)而流出，形成精礦；而當(dāng)入料的速度大于水流上升過程中的速度時(shí)，顆粒物下行，進(jìn)而穿過分選的床層，形成尾礦，從設(shè)備的底層結(jié)構(gòu)中流出，這樣可達(dá)到精礦與尾礦的高效分離。

2.2 TBS分選床主要結(jié)構(gòu)及工作流程

2.2.1 主要結(jié)構(gòu)

圖1 TBS分選床設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖

從結(jié)構(gòu)構(gòu)造上看，如圖1所示。TBS分選床設(shè)備的結(jié)構(gòu)主要包含以下幾部分：入料井、執(zhí)行器、PID控制器、溢流槽、入料口、上升水流管、溢流口、傳感器、擾動(dòng)板、洗水分配室、底流排放槽等。其主要借助重力作用原理，與水流速度形成速度差，可自動(dòng)調(diào)節(jié)分選的密度，能夠?qū)崿F(xiàn)低密度的分選，同時(shí)設(shè)備占用空間較小，成本低。

2.2.2 工作過程

分選床內(nèi)的水流借助壓力作用，產(chǎn)生上升的水流，并進(jìn)入到壓力水箱中，這樣可以使得擾動(dòng)板結(jié)構(gòu)能夠在TBS板的底部進(jìn)行均勻分布，當(dāng)煤料進(jìn)入到分選設(shè)備中，在水流上升過程中產(chǎn)生的動(dòng)力作用下，開始出現(xiàn)分層的現(xiàn)象，分層的結(jié)果為，粗密度的物料集中在槽體的底部結(jié)構(gòu)中，而細(xì)顆粒物或者較輕的顆粒物主要集中在上部槽體中。物料的連續(xù)性進(jìn)入，使得滿足溢流條件的物料逐步的流出槽體，進(jìn)而形成了精礦；而對(duì)于粗密度的物料來說，會(huì)通過PID閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，從排料閥門的出口排出，并將密度傳感器沉浸到相應(yīng)紊流層中，對(duì)應(yīng)一定的高度，在床層密度的作用下進(jìn)行持續(xù)性的檢測(cè)，床層密度與PID閉環(huán)控制器之間相互感應(yīng)，當(dāng)床層的密度超過設(shè)定值時(shí)，底流排料閥就會(huì)被動(dòng)打開，將高密度的物料排除，進(jìn)而得到尾礦。

在以上工作過程中，主要受到兩個(gè)因素的影響。其一為入料的密度，對(duì)于入料粒度的范圍來說，主要在3～0.15mm之間，最佳的粒度區(qū)間為1～0.25mm，即最佳的入料上下限比值為4：1，如果比值過大，即密度過寬，則會(huì)導(dǎo)致尾礦污染精煤，進(jìn)而損失精煤的純度；其二，入料的濃度也會(huì)影響干擾床（TBS）的分選效果，不同入料濃度對(duì)干擾床（TBS）分選效果的影響，見表3。

表3 不同入料濃度對(duì)干擾床（TBS）分選效果的影響

其次，流量和流速也會(huì)影響分選床的分選效率，如選擇使用的水應(yīng)為專用水，當(dāng)上升水的濃度過高時(shí)，應(yīng)適量添加，利用清水進(jìn)行稀釋，水的濃度在上升的過程中，最好控制在25g/L。

2.3 應(yīng)用分析

針對(duì)TBS分選床主要結(jié)構(gòu)及工作流程，其在選煤廠中使用過程中，主要的工藝流程為“重介旋流器+TBS分選床分選機(jī)+浮選聯(lián)合工藝”，此流程中，一般選擇的物料的粒度在1mm脫泥、+1mm物料、-1mm經(jīng)過分級(jí)處理、底流為1～0.25mm進(jìn)入到TBS分選床分選機(jī)系統(tǒng)中，作為物料進(jìn)入。與傳統(tǒng)的脫泥工藝相比而言，此工藝流程中的優(yōu)勢(shì)明顯，主要可體現(xiàn)在減輕浮選的入料量，同時(shí)可以降低流程使用過程中的成本，并高效的提升浮選的效率，節(jié)約使用資源，并能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗等，提升中間操作過程中介質(zhì)的回收效率。

3 TBS分選床分選機(jī)應(yīng)用過程中效益分析

1）針對(duì)精品煤的分選，TBS分選床分選機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)0.3～2mm粒級(jí)粗煤泥的分選，實(shí)現(xiàn)的精煤產(chǎn)率提高0.2%以上，每年經(jīng)過TBS分選床主要結(jié)構(gòu)及工作流程TBS分選床分選機(jī)選出的精煤量可達(dá)到1500t，以精煤的市場(chǎng)單價(jià)704元/t進(jìn)行計(jì)算，每年精品煤可增加的經(jīng)濟(jì)收益達(dá)到105萬元，由此數(shù)據(jù)可以看出，利用TBS分選床分選機(jī)開展精煤的分選作業(yè)，可最大化的提升選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2）同時(shí)，在增加經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，還可以節(jié)約成本，通過降低物料浮選的濃度，11.7g/L，整體油耗降低0.2kg/t，這樣可充分的實(shí)現(xiàn)整個(gè)重介介耗降低0.8kg/t，從而每年可有效的節(jié)約335萬元。

馬蘭礦選煤廠經(jīng)過工藝改造，在預(yù)先洗泥和TBS改造以后，使得選煤的效率和效果都有所提升，并可以通過TBS分選來回收0.3～2mm的粗煤泥，進(jìn)而提升了精煤的產(chǎn)量，同時(shí)可創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，TBS分選機(jī)設(shè)備的使用，不僅能夠節(jié)約成本、提升工作效率，同時(shí)能夠提升整體系統(tǒng)中精煤的產(chǎn)量，使得收益增加。

4 結(jié)束語

綜上所述，粗煤泥的處理工藝已經(jīng)在我國(guó)相關(guān)選煤廠及其他科研單位中得到重視，依據(jù)現(xiàn)有的選煤技術(shù)，結(jié)合TBS分選機(jī)設(shè)備的使用，能夠使得系統(tǒng)得到最優(yōu)化的改善，在節(jié)能降耗的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)及流程工藝的科學(xué)化、合理化應(yīng)用，進(jìn)而得到更多的經(jīng)濟(jì)收益。最終要實(shí)現(xiàn)的是各大選煤廠工作效率的提升。