蔣 焱
(陽(yáng)泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,山西 陽(yáng)泉 045000)
五礦選煤廠商品煤生產(chǎn)能力為6.80 Mt/a,生產(chǎn)工藝為塊煤跳汰分選,主要產(chǎn)品有篩末煤、洗中塊、洗小塊、3號(hào)噴吹煤,副產(chǎn)品有壓濾煤泥、干燥煤泥、中煤、矸石。
礦井毛煤排矸環(huán)節(jié)采用人工手選,效率低。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)如果篩上物塊煤量大,采用犁式卸料的方式將所有篩上物卸入現(xiàn)有塊煤破碎機(jī),破碎后的物料與篩下末煤一起進(jìn)入后續(xù)洗選系統(tǒng),造成洗選系統(tǒng)負(fù)荷大,而且矸石破碎泥化還會(huì)增加煤泥水系統(tǒng)的負(fù)荷。在調(diào)研晉煤集團(tuán)相關(guān)選煤廠后,五礦決定采用技術(shù)成熟的TDS智能分選機(jī)代替人工手選,從而提高經(jīng)濟(jì)效益[1]。
目前,五礦選煤廠2號(hào)井預(yù)先篩分車間主要對(duì)300~90 mm塊煤進(jìn)行人工反手選,生產(chǎn)效率低;90~50 mm塊矸石主要依靠主廠房跳汰機(jī)排除,大量矸石進(jìn)入跳汰機(jī),嚴(yán)重影響跳汰機(jī)處理能力,降低商品煤產(chǎn)量,導(dǎo)致企業(yè)效益下滑。當(dāng)務(wù)之急必須找到一項(xiàng)措施,從原煤預(yù)先篩分車間開始就將大量矸石排出生產(chǎn)系統(tǒng),使跳汰機(jī)入洗更多的原煤,增加商品煤產(chǎn)量。
為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,使手選工人從繁重的手選作業(yè)解放出來,改善工作環(huán)境,減少安全隱患,很有必要將人工手選升級(jí)改造為機(jī)械排矸。
目前國(guó)內(nèi)用于大塊煤排矸的主要工藝設(shè)備為塊煤跳汰機(jī)、動(dòng)篩跳汰機(jī)、重介淺槽及TDS智能干選機(jī)。
塊煤跳汰機(jī)、動(dòng)篩跳汰機(jī)是以水為介質(zhì)進(jìn)行分選,有效精度不如重介淺槽及TDS智能干選機(jī),且設(shè)備體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)量較大。重介淺槽分選精度高,但需要借助水、介質(zhì)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭的分選,需設(shè)置產(chǎn)品脫水、煤泥水處理、介質(zhì)回收系統(tǒng),系統(tǒng)復(fù)雜、生產(chǎn)成本高。
TDS智能干選機(jī)主要用于300 ~25 mm 塊煤分選,在晉煤集團(tuán)趙莊選煤廠和坪上煤業(yè)成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。趙莊TDS智能干選機(jī)自2016年6月24日投產(chǎn)以后,每天生產(chǎn)20 h左右,經(jīng)歷了繁重生產(chǎn)任務(wù)的考驗(yàn),自運(yùn)行以來生產(chǎn)穩(wěn)定、系統(tǒng)可靠。從分選效果來看,TDS智能干選機(jī)具有分選精度高、分選粒度寬、處理能力大等特點(diǎn)。
TDS智能干選機(jī)通過X射線和圖像識(shí)別技術(shù),運(yùn)用深度學(xué)習(xí)算法等先進(jìn)技術(shù),對(duì)煤和矸石進(jìn)行識(shí)別,不同密度的物料對(duì)X射線吸收量不同,從而呈現(xiàn)出不同的顏色,實(shí)現(xiàn)了對(duì)塊煤的精準(zhǔn)識(shí)別與分選(圖1)。TDS智能干選機(jī)不用水、不用介質(zhì)、不產(chǎn)生煤泥,加工成本低、塊煤產(chǎn)率高[2]。
圖1 TDS智能分選示意
(1)分選精度高。煤中帶矸和矸石帶煤率在1%~3%??商幚?00~50 mm或100~25 mm物料,處理上限為300 mm,下限25 mm[3]。
(2)處理量大、應(yīng)用范圍廣。一座7.5 Mt/a選煤廠,處理300~50 mm塊煤,選用1臺(tái)TDS36型號(hào)設(shè)備即可。可用于大于25 mm塊煤排矸,井下預(yù)排矸,高嶺巖分選等。
(3)智能化程度高。智能控制,故障可自檢,能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的智能化運(yùn)行。
排矸系統(tǒng)組成部分:振動(dòng)給料機(jī)(ZG-240-240型)1臺(tái)、TDS智能干選機(jī)(TDS24-300)1臺(tái)、空氣壓縮機(jī)1臺(tái)、塊煤破碎機(jī)(2PGL500×1500)1臺(tái)。
五礦礦井毛煤運(yùn)至原有預(yù)先篩車間后,經(jīng)90 mm篩分處理,大于90 mm物料經(jīng)檢查性手選撿出雜物及超粒后,進(jìn)入TDS智能干選機(jī)進(jìn)行干選,選后大于90 mm的塊煤破碎到90 mm以下,矸石進(jìn)入矸石膠帶,見圖2。
圖2 工藝流程示意
新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用在原有廠房?jī)?nèi)改造完成,施工速度快、工期短,對(duì)礦井生產(chǎn)影響小,可完全替代現(xiàn)有的人工手選環(huán)節(jié),減員增效。釋放五礦選煤廠主廠房跳汰機(jī)處理能力,達(dá)到商品煤增產(chǎn)的目的。
(1)解決手選工老齡化,工作環(huán)境差,勞動(dòng)強(qiáng)度大,無(wú)技術(shù)含量,無(wú)人愿干的問題,達(dá)到減員增效的目的。
(2)避免人工反手選漏選,最大限度回收塊煤,增加經(jīng)濟(jì)效益。
(3)降低手選工人在運(yùn)轉(zhuǎn)膠帶旁工作存在的安全隱患。
(4)減少矸石入水,避免矸石泥化,煤泥減量化生產(chǎn)。
(5)提高毛煤預(yù)排矸機(jī)械化水平[5]。
五礦2號(hào)井預(yù)先篩分車間現(xiàn)有手選崗位工人36人,年工資5萬(wàn)元/人,企業(yè)全部按勞動(dòng)法為工人繳納社保等,每年企業(yè)實(shí)際負(fù)擔(dān)為:5萬(wàn)元/人×1.4=7萬(wàn)元/人;塊煤市場(chǎng)價(jià)為830元/t。
TDS智能干選排矸實(shí)施后,3個(gè)生產(chǎn)班需要揀雜及超粒人員為6人,可以減少手選工人30人。
每年企業(yè)減少支出人工費(fèi)用為:30人×7萬(wàn)元/人=210萬(wàn)元。
采用TDS智能干選機(jī)排矸,可避免人工反手選漏選,最大限度回收塊煤。選煤廠2號(hào)井預(yù)先篩分車間主要對(duì)300~90 mm塊煤進(jìn)行人工反手選,手選后的產(chǎn)品平衡表見表1。采用TDS智能干選機(jī)分選后,塊煤選出率約98.5%,TDS智能干選排矸產(chǎn)品平衡表見表2。
表1 300~90 mm毛煤人工反手選排矸產(chǎn)品
表2 300~90 mm毛煤TDS智能干選排矸產(chǎn)品
從表1、表2產(chǎn)品平衡表中可以看出,每年TDS智能干選機(jī)可以多回收塊煤約13.01-12.13=0.88(萬(wàn)t),每年增加收入0.88萬(wàn)t×830元/t=730.4萬(wàn)元,效益非常明顯。
電費(fèi):TDS智能干選系統(tǒng)噸煤裝機(jī)功率約1 kW·h/t。選煤廠電價(jià)按0.5元/(kW·h)。
TDS智能干選系統(tǒng)每年入料量為70萬(wàn)t,每年用電費(fèi)用為:70萬(wàn)t×1 kW·h/t×0.5元/(kW·h)=35萬(wàn)元。
維護(hù)費(fèi)用:新增TDS智能干選系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用主要包括空壓機(jī)維護(hù)、TDS帶式布置器維護(hù)、TDS除塵器維護(hù)等。按噸入料量0.07元計(jì),每年維護(hù)費(fèi)用:70萬(wàn)t×0.07元/t =4.9萬(wàn)元。
年折舊費(fèi):設(shè)備原值1 300萬(wàn)元,設(shè)備凈殘值率為5%,預(yù)計(jì)使用壽命10 a。
年折舊費(fèi):1300萬(wàn)元×(1-5%)/10=123.5萬(wàn)元。
綜上分析,TDS智能干選排矸代替人工手選后,企業(yè)每年可增加效益約:210萬(wàn)元+730.4萬(wàn)-35萬(wàn)元-4.9萬(wàn)元-123.5萬(wàn)元=777萬(wàn)元,效益明顯。
TDS智能干選機(jī)是一種技術(shù)成熟的煤矸分選設(shè)備,具有分選精度高、分選粒度寬、處理能力大、智化程度高等優(yōu)點(diǎn)。在五礦原煤排矸系統(tǒng)應(yīng)用,可避免人工反手選漏選,最大限度回收塊煤,增加經(jīng)濟(jì)效益;可降低手選工人在運(yùn)轉(zhuǎn)膠帶旁工作存在的安全隱患;可減少矸石入水,避免矸石泥化,煤泥減量化生產(chǎn);可提高毛煤預(yù)排矸智能化水平;進(jìn)一步釋放主廠房跳汰機(jī)處理能力,達(dá)到商品煤增產(chǎn)的目的。