浮選自動(dòng)加藥裝置改造工藝項(xiàng)目研究

梁肖杰

（西山煤電東曲礦選煤廠， 山西 古交 030200）

引言

東曲選煤廠目前采用脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器+粗煤泥TBS 干擾床+細(xì)煤泥浮選的聯(lián)合工藝。入洗原煤以東曲礦4 號(hào)煤、8 號(hào)煤為主。原煤中含有大量泥化頁巖，-0.5 mm 級(jí)的煤泥可浮性差，屬極難浮煤泥[1]。浮選機(jī)采用2 臺(tái)長沙開通科技有限公司出品的WPF-Z5000 型微泡浮選機(jī)和4 臺(tái)中國礦大生產(chǎn)的FCMC4000 型旋流微泡浮選柱，浮選精煤進(jìn)入浮精桶后打入快開壓濾機(jī)回收。2 臺(tái)WPF-Z5000型微泡浮選機(jī)和4 臺(tái)FCMC4000 型微泡浮選柱的入料均通過各自配套的礦漿預(yù)處理器處理。礦漿預(yù)處理器主要用于浮選前的礦漿準(zhǔn)備，可改善浮選性能，減少藥劑消耗[2]。浮選加藥工藝如圖1 所示。共有加藥點(diǎn) 6 個(gè)：即 507 預(yù)處理器、508 預(yù)處理器、509 預(yù)處理器、511 預(yù)處理器、510 礦漿準(zhǔn)備桶和512 礦漿準(zhǔn)備桶6 個(gè)加藥點(diǎn)。在高于預(yù)處理器的上方安裝浮選藥劑桶，并搭建單獨(dú)房間將藥劑桶隔離，煤油和仲辛醇則以自由流體的方式經(jīng)由4 分管路分流到各預(yù)處理器的加藥點(diǎn)，在各加藥點(diǎn)則安裝手動(dòng)閥門用以調(diào)節(jié)加藥量。

圖1 浮選加藥工藝圖

1 存在的問題

我廠在建廠初期至今一直采用手動(dòng)閥門調(diào)節(jié)浮選機(jī)的加藥量。但是在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中浮選藥劑（煤油和仲辛醇）的添加量、添加比例十分難掌握，每次添加藥劑需30～40 min 后才能得到想要的效果并且達(dá)到穩(wěn)定，這與在崗操作人員的主觀因素（技術(shù)能力、責(zé)任性等）密切相關(guān)。藥劑添加量不合適，造成藥劑浪費(fèi)和成本增加[3]。輸送藥劑的管道堵塞后導(dǎo)致藥劑斷流不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，浮選的可靠性差，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成大量精煤損失。手動(dòng)調(diào)節(jié)的加藥點(diǎn)繁多，調(diào)節(jié)加藥量的閥門易損壞，導(dǎo)致職工勞動(dòng)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，藥劑揮發(fā)以及長時(shí)間接觸對(duì)職工身體健康造成一定的損害，且浮選的重要參數(shù)不能自動(dòng)采集，對(duì)浮選技術(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及今后智能化建設(shè)極為不利。為此，我廠開展了浮選自動(dòng)加藥裝置改造工藝項(xiàng)目的研究。

2 改造方案

2.1 自動(dòng)加藥裝置的目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)浮選自動(dòng)定量加藥，解決人工調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，降低浮選藥劑的消耗；實(shí)現(xiàn)浮選藥劑（煤油和仲辛醇）的添加量、添加比例以及累計(jì)量控制；實(shí)現(xiàn)浮選加藥遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)上位顯示；實(shí)現(xiàn)浮選自動(dòng)加藥。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，計(jì)量泵（作為流體精密計(jì)量與投加的理想設(shè)備）的選擇與控制成為關(guān)鍵。計(jì)量泵主要由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分、流體輸送泵頭和電子控制系統(tǒng)三部分組成，如下頁圖2 所示。精密的加工精度保證了每次泵出量的穩(wěn)定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)被輸送介質(zhì)的精密計(jì)量。

2.2 計(jì)量泵的選擇

經(jīng)一段時(shí)間的考察和對(duì)比，我廠選用了由德國普羅名特流體控制（中國）有限公司提供的Sigma 系列電機(jī)驅(qū)動(dòng)計(jì)量泵。

圖2 計(jì)量泵

煤油加藥泵的選擇：根據(jù)加藥過程中煤油的流量為0～100 L/h，對(duì)壓力無要求，顯示加藥量和累計(jì)量，有輸出接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上位最好等特點(diǎn)，我廠選擇了S1CbH04120PVTS000 型計(jì)量泵，如圖3 所示。

圖3 Sigma 系列電機(jī)驅(qū)動(dòng)計(jì)量泵（單位：mm）

2.3 仲辛醇加藥泵的選擇

由于加藥過程中仲辛醇的流量為0～50 L/h，對(duì)壓力無要求，有一定的黏度、防爆、變頻等特點(diǎn)，我廠選用了S1CbH04120PVTS100 型計(jì)量泵。相比煤油加藥泵，仲辛醇加藥泵液力端帶有2 個(gè)閥彈簧，材質(zhì)為哈氏合金C4，承壓為0.1 bar。

其共同特點(diǎn)是：隔膜PTFE，帶隔膜破損報(bào)警儀就地指示儀；沖程長度0～100%可調(diào)節(jié)，在30%～100%之間保證計(jì)量精度±2%；帶內(nèi)置控制器和HMI 顯示，可顯示計(jì)量泵加藥量；接受 4～20 mA 信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)量泵的工作頻率，來調(diào)節(jié)計(jì)量泵的加藥量；沖程長度0～100%可調(diào)，在30%～100%之間，保證±2%精度；輸出4～20 mA 瞬時(shí)流量輸出+故障信號(hào)輸出（24 V 100 mA）。

3 采取的措施

自動(dòng)加藥裝置的安裝。我廠先在507 礦漿預(yù)處理器上進(jìn)行單機(jī)實(shí)驗(yàn)，如圖4 所示。該自動(dòng)加藥裝置由Y 型過濾器、精密計(jì)量泵、流量監(jiān)視器、背壓閥和若干球閥構(gòu)成。Y 型過濾器安裝在計(jì)量泵吸液口，防止大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入計(jì)量泵中。流量監(jiān)視器安裝在計(jì)量泵出口，監(jiān)視計(jì)量泵出口是否有流量輸出，當(dāng)計(jì)量泵工作8 次，流量監(jiān)測未檢測到，則計(jì)量泵停泵，并有故障輸出。背壓閥能保證計(jì)量泵的精度并且能防止發(fā)生虹吸效應(yīng)。

圖4 自動(dòng)加藥裝置的安裝位置圖

4 實(shí)施后效果

洗煤廠浮選自動(dòng)加藥裝置自安裝用于生產(chǎn)后，效果顯著。

1）浮選加藥崗位操作人員直接根據(jù)來煤的煤種以及日常生產(chǎn)中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)確定藥劑添加量，在上位機(jī)直接設(shè)定加藥量，并通過PLC 控制輸出信號(hào)控制計(jì)量泵定量的輸出藥劑，實(shí)現(xiàn)藥劑使用的精確計(jì)量，后期亦可精確到每臺(tái)預(yù)處理器每天添加藥劑的總量以及每天消耗藥劑的累計(jì)量。

2）實(shí)現(xiàn)浮選加藥遠(yuǎn)程控制，大大提高了勞動(dòng)效率，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也相應(yīng)減輕。

3）在計(jì)量泵出口安裝流量監(jiān)視器，監(jiān)視計(jì)量泵出口是否有流量輸出，當(dāng)計(jì)量泵工作8 次，流量監(jiān)測未檢測到，則計(jì)量泵停泵，并有故障輸出，發(fā)出報(bào)警。操作人員可以及時(shí)得到反饋，并處理減少精煤的損失。

5 經(jīng)濟(jì)效益

由計(jì)量泵流量= 最大流量×沖程百分?jǐn)?shù)（0～100%）×單位時(shí)間工作的頻率百分?jǐn)?shù)?？捎?jì)算出煤油與仲辛醇在生產(chǎn)中的消耗?！皢挝粫r(shí)間工作的頻率百分?jǐn)?shù)”可以理解為計(jì)量泵實(shí)際工作頻率占其最大工作頻率的百分?jǐn)?shù)。

計(jì)量泵的最大流量為120 L/h，最大工作頻率為205 沖程/min。實(shí)際生產(chǎn)中，煤油與仲辛醇計(jì)量泵的沖程百分?jǐn)?shù)為26%，煤油計(jì)量泵的實(shí)際工作頻率為118 沖程/min，仲辛醇計(jì)量泵的實(shí)際工作頻率為48沖程/min。則：

507 預(yù)處理器煤油的流量為120 L/h×26%×（118/205）=18 L/h；

507 預(yù)處理器仲辛醇的流量為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。

手動(dòng)調(diào)節(jié)藥劑時(shí)，按每天生產(chǎn)10 h，煤油的使用總量在918 kg/d，仲辛醇的使用量在544 kg/d。

所有6 個(gè)加藥點(diǎn)都安裝計(jì)量泵后，煤油的使用總量為14.4×10×6=864 kg/d，仲辛醇的使用總量為6.1×10×6=366 kg/d。

綜上所述，六臺(tái)預(yù)處理器節(jié)約煤油918-864=54 kg/d，節(jié)約仲辛醇544-366=178 kg/d。

煤油按15 元/kg，仲辛醇按8 元/kg 計(jì)算，一年節(jié)約藥劑費(fèi) 54×365×15+178×365×8=295 650+519 760=815 410 元。

6 結(jié)語

浮選自動(dòng)加藥裝置的安裝實(shí)現(xiàn)了藥劑添加自動(dòng)化，提高了浮選精煤回收率。浮選精煤灰分、水分等各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)符合生產(chǎn)要求，效果良好，對(duì)我廠今后其他藥劑添加工藝有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。