關(guān)于TBS干擾床分選機(jī)在洗煤廠中的實(shí)踐應(yīng)用研究

張 磊

（西山煤電集團(tuán)馬蘭礦選煤廠， 山西 太原 030205）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國近年來洗煤技術(shù)水平有了顯著提升，很多洗煤工藝已經(jīng)發(fā)展非常成熟[1]。重介旋流器是洗煤過程中必不可少的重要裝備，為了提升洗煤效率，該設(shè)備未來會(huì)朝著大型化方向發(fā)展[2]。另外，煤泥浮選也是洗煤工藝中的重要工序，煤泥選擇性絮凝是未來的發(fā)展趨勢[3]。重介旋流器在發(fā)展過程中，使得其分選粒度下限逐漸攀升。而在浮選工藝中，煤泥選擇性絮凝使得浮選粒度上限在逐漸下降。這就導(dǎo)致了粒度處在浮選上限和重介旋流器下限之間的粗煤泥無法進(jìn)行有效分選，這種粗煤泥的粒度范圍通常在0.25～1 mm之間[4]。如何對該粒度范圍的粗煤泥進(jìn)行有效分選，是所有洗煤廠面臨的技術(shù)難題。所以有必要對該問題進(jìn)行研究，提升粗煤泥的分選效果，避免對精煤造成一定程度的污染，同時(shí)還可以提升商品煤的產(chǎn)量和質(zhì)量[5]。為了解決該問題，國內(nèi)很多洗煤廠從國外采購了TBS干擾床分選機(jī)，該設(shè)備在實(shí)踐應(yīng)用過程中取得了非常好的效果，有效解決了粗煤泥的分選問題[6]。

1 TBS干擾床分選機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和原理

在重力選礦中TBS干擾床分選機(jī)是常用設(shè)備，工作時(shí)將水作為介質(zhì)。設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，介質(zhì)中包含的物質(zhì)在干擾水流的綜合作用下，根據(jù)物質(zhì)顆粒大小、粒度大小和密度大小等進(jìn)行分選。依據(jù)的原理是不同顆粒和密度的物質(zhì)在干擾水流的作用下，沉降速度會(huì)存在差異。當(dāng)物質(zhì)的顆粒和密度比較大時(shí)，沉降速度比較大，而顆粒和密度比較小的物質(zhì)其沉降速度相對較小。

如圖1所示為XGR-3600型粗煤泥干擾床分選機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖。就外觀層面而言，TBS干擾床分選機(jī)和浮選柱基本相同，整體上是圓筒型結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的頂部區(qū)域設(shè)置有溢流槽，擾動(dòng)板設(shè)置在結(jié)構(gòu)的底部位置，其中擾動(dòng)板上面設(shè)置有大量的沖孔。水介質(zhì)以系統(tǒng)設(shè)定的流量和壓力從設(shè)備底部流入，通過擾動(dòng)板將介質(zhì)水進(jìn)行擾動(dòng)后流進(jìn)工作室，通過這樣的方式形成一個(gè)擾動(dòng)的上升水流。礦漿從設(shè)備的入料井中放入，放入時(shí)通常與桶壁相切進(jìn)入，礦漿濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）一般在45%～50%范圍內(nèi)。上升水流和放入的礦漿在工作室相遇，構(gòu)建干擾床層。當(dāng)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，密度相對較低的顆粒會(huì)上浮，然后從溢流口流出，為精礦。而密度相對較大的顆粒會(huì)沉淀到底部，從底部排料口排出，為尾礦。設(shè)備內(nèi)部設(shè)置有流體密度傳感器，可以對設(shè)備內(nèi)部的介質(zhì)密度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。當(dāng)介質(zhì)密度超過設(shè)定的范圍時(shí)，PID控制器會(huì)發(fā)出控制指令將排料口的閥門開啟，將內(nèi)部的物料排出。直到介質(zhì)密度恢復(fù)到設(shè)定的范圍時(shí)，PID控制器又會(huì)發(fā)出控制指令，將排料口閥門關(guān)閉。

圖1 TBS總體結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖

2 粗煤泥分選工藝及其存在的問題

2.1 粗煤泥分選現(xiàn)狀分析

下頁圖2所示為粗煤泥TBS干擾床分選機(jī)的工藝流程圖。原煤的顆粒大小在0～50 mm范圍內(nèi)，首先經(jīng)過篩孔為1 mm的脫泥篩進(jìn)行脫泥處理。對于沒有通過篩孔的顆粒范圍在1～50 mm的原煤通過三產(chǎn)品重介旋流器進(jìn)行分選。顆粒尺寸小于1 mm的煤泥通過水力分級(jí)旋流器進(jìn)行分級(jí)處理后可分成兩部分，分別為顆粒小于0.25 mm和顆粒在0.25～1 mm的煤泥。對于前者通過浮選進(jìn)行回收，對于后者利用TBS干擾床分選機(jī)實(shí)施分選。

圖2 粗煤泥TBS干擾床分選工藝流程

2.2 存在問題

針對TBS干擾床分選機(jī)所得產(chǎn)品開展了實(shí)驗(yàn)工作?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，部分粒級(jí)可燃體的回收率相對較低，其中+0.90 mm粒級(jí)的回收率為10.2%，在所有粒級(jí)中回收率最低。另外，0.90～0.45 mm和-0.125 mm粒級(jí)的回收率分別為39.22%和33.76%，都處在比較低的水平。進(jìn)一步分析了TBS干擾床分選機(jī)尾礦中不同密度等級(jí)的比例。結(jié)果發(fā)現(xiàn)-1.5 g/cm3密度級(jí)累計(jì)產(chǎn)率以及灰分分別為41.20%和15.92%。該結(jié)果表明尾礦內(nèi)部還包含有很多可燃體沒有被回收，存在嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象。

3 粗煤泥分選工藝優(yōu)化改進(jìn)

3.1 工藝優(yōu)化的方案

基于相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合洗煤廠實(shí)際情況對粗煤泥分選工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。優(yōu)化改進(jìn)后的粗煤泥分選方案如圖3所示。

圖3 粗煤泥分選回收優(yōu)化改進(jìn)工藝方案

3.2 優(yōu)化后的工藝流程

顆粒尺寸范圍在0～50 mm的原煤，首先經(jīng)過篩孔尺寸為1 mm的脫泥篩進(jìn)行脫泥處理后，再利用無壓三產(chǎn)品重介旋流器實(shí)施分選，經(jīng)過分選后可以得到三種產(chǎn)品，分別為矸石、中煤和精煤。以上三種產(chǎn)品分別通過1 mm脫介并進(jìn)行脫水處理后，可以分別得到對應(yīng)的產(chǎn)品。脫介篩下合介混合之后全部輸送至合格介質(zhì)桶，精煤脫介篩下分流合介、下稀介以及離心機(jī)離心液全部混合后輸送至精煤磁選機(jī)，經(jīng)過處理后輸送至合格介質(zhì)桶。中煤脫介篩下稀介以及離心液混合后輸送至中煤磁選機(jī)，經(jīng)過處理后輸送至合格介質(zhì)桶。矸石脫介篩下稀介輸送至矸石磁選機(jī)，經(jīng)過處理后輸送至合格介質(zhì)桶。

經(jīng)過脫泥篩得到的篩下物以及中煤磁選機(jī)尾礦全部通過分級(jí)旋流器實(shí)施分級(jí)處理，得到顆粒小于0.25 mm和0.25～1mm的煤泥。對于顆粒大小為0.25～1 mm的煤泥通過TBS干擾床分選機(jī)實(shí)施分選，獲得的精煤通過振動(dòng)弧形篩進(jìn)行脫水處理后，再通過精煤離心機(jī)進(jìn)行脫水處理，從而獲得精煤產(chǎn)品。TBS干擾床分選機(jī)處理得到的矸石先后通過振動(dòng)弧形篩和高頻振動(dòng)篩進(jìn)行脫水處理，然后將其與重介研石混合。

對于粗煤泥，首先通過振動(dòng)弧形篩進(jìn)行初步脫水后，再利用棒磨機(jī)進(jìn)行處理。對研磨后的產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)處理后輸送至浮選機(jī)實(shí)施浮選，利用加壓過濾機(jī)對浮選得到的精煤進(jìn)行脫水處理可以得到精煤產(chǎn)品。浮選尾煤通過濃縮、壓濾工序進(jìn)行處理后可以得到尾煤產(chǎn)品。

3.3 主要設(shè)備特點(diǎn)

1）XGR-3600型粗煤機(jī)干擾床分選機(jī)。分選機(jī)的入料濃度在45%～50%范圍內(nèi)，可以處理的顆粒大小范圍在0.25～1 mm，穩(wěn)定工作狀態(tài)下上升的水流量為100～110 m3/h。床層密度控制在1.2～1.8 g/cm3，一旦傳感器檢測到實(shí)際密度不在此范圍內(nèi)時(shí)，會(huì)通過PID控制系統(tǒng)對其進(jìn)行控制。

2）KXGZ490/2000-U型快開壓濾機(jī)。壓濾機(jī)主要是對尾煤進(jìn)行壓濾脫水處理，過濾面積達(dá)到了490 m2，具有非常強(qiáng)大的過濾能力。壓榨壓力和過濾壓力分別為0.8 MPa和0.6 MPa。經(jīng)過該設(shè)備處理后產(chǎn)品的含水量大大降低。

3）精煤脫介篩。AHS3655型精煤脫介篩，每小時(shí)能夠處理160 t的物品，處理能力完全能夠滿足實(shí)際使用需要。振動(dòng)的幅度以及頻率分別為9.8 mm和950 r/min，激振器型號(hào)為2*ZDQ20A；GJZKK3655型精煤脫介篩，每小時(shí)能夠處理800 t的物品，雙振幅大小為11.8 mm，工作時(shí)的頻率大小為830 r/min，激振器型號(hào)為JR408。

4 工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)前后的經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)當(dāng)前階段煤炭產(chǎn)品的市場行情，精煤的價(jià)格和煤泥的價(jià)格分別為800元/t和80元/t。對洗煤工藝進(jìn)行優(yōu)化改善之前，由于得到的中煤質(zhì)量不是非常好，其市場價(jià)格大約為180元/t。而對工藝進(jìn)行優(yōu)化改善之后，中煤的質(zhì)量得到了顯著提升，其對應(yīng)的售賣價(jià)格隨之有一定程度上漲，為250元/t。

工藝優(yōu)化前，洗煤廠每年生產(chǎn)得到的精煤、中煤和煤泥產(chǎn)量分別為1.17 Mt、1.17 Mt和0.22 Mt。由此可以計(jì)算得到，工藝優(yōu)化前洗煤廠每年的銷售總額為11 642萬元，工藝優(yōu)化后，洗煤廠每年的精煤、中煤和煤泥產(chǎn)量分別為 1.29 Mt、0.96 Mt和 0.36 Mt，由此可以計(jì)算得到，工藝優(yōu)化前洗煤廠每年的銷售總額為13 008萬元。工藝優(yōu)化改進(jìn)后每年能夠多銷售1 366萬元。但是優(yōu)化改進(jìn)之后，洗煤廠正常生產(chǎn)過程中每年需要多投入的生產(chǎn)資金大約為400萬元。對比優(yōu)化前后，則洗煤廠每年多出的收入為966萬元。由此可以看出，通過對洗煤廠的粗煤泥分選工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，為企業(yè)創(chuàng)造了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。