選煤廠精煤除雜工藝的探討

馬彬芳

(晉能控股煤業(yè)集團煤炭洗選精煤分公司燕子山選煤廠，山西 大同 037037)

1 選煤廠精煤除雜的意義

井下開采之后，運輸到選煤廠，經過一系列工藝，成為精煤，進而可以作為商品被出售。在進入到選煤廠之初，煤流中含有大量的雜質，這是井下環(huán)境與井下作業(yè)帶來的，比如炮線，鐵棍、螺絲、塑料等。因為這些雜質的存在，對洗選、脫水等工藝都會造成影響，嚴重的甚至會引發(fā)安全事故，不僅損耗選煤廠設備，還會造成人員傷害或是設備損壞，比如淺槽除雜的過程中，就被纏繞性的塑料物質影響，造成驅動軸、改向軸、從動軸等不動作，進而容易發(fā)生跳鏈事故[1]。當然，雜物的存在還會對選煤系統(tǒng)的除雜能力與脫水能力造成影響，而且容易形成惡性循環(huán)。另外，隨著時間的推移，雜物累積的越來越多，為設備的安全埋下了隱患。選煤廠除雜的意義不僅在于提高煤料的品質，還在于對設備的保護、企業(yè)的信譽、企業(yè)的經濟效益等，所以選煤廠有必要提高除雜的效果。

2 選煤廠除雜工藝流程

在整個除雜的過程中，將雜質分為兩大類，一種是金屬等較重的雜質，如鐵皮，二類是一些質量較輕的雜質，比如編織袋、木塊等。設備方面可以選擇除鐵器、跳汰機等，另外結合人工除雜也是常用手段。而處理以上物質之外，還存在無法用設備出去的雜質，那么只能通過人工揀雜的方式進行。

(1)除鐵裝置

除鐵裝置的原理是依靠磁鐵的原理，另外與金屬探測器相結合，在發(fā)現鐵質材料后，被磁鐵吸出。除鐵設備的工作流程如下[2]：

首要除鐵階段。從井下運輸出來進入原煤運輸階段，此時煤料中含有大量長短不一、大小不一致的雜質。為了在煤料進入設備的初期便開始除雜，可以將除鐵器安裝在輸送機的頭部，并且高度適宜。在此需要注意一個問題，即該電磁式除鐵器的磁場強度應該控制在合理的范圍內，避免過高磁力對大型鐵塊吸附時，發(fā)生拉傷皮帶的問題。

第二階段作為第一階段的輔助環(huán)節(jié)。如果第一階段還存在鐵質雜質，當運輸到原煤運輸的末端時，被此處安裝在末端的金屬探測器檢測出，此時啟動第二階段除鐵動作。勵磁電機作為控制設備，當其接受到電信號時，除鐵器開始工作，對于這一環(huán)節(jié)的電磁吸力，相對于上一階段有所提高，因為較大雜質已經被清理，這時需要將較小雜質進行充分地吸收，安裝位置可以位于精煤輸送機的頭部或是中部。

最后一個環(huán)節(jié)是精細化除鐵，即采用更高磁力的除鐵器，比如低溫超導除鐵器，可以有效地將精煤中所含有的雷管、炮線等細小鐵雜物，這些雜質的磁性相對較小，所以選擇具有低溫超導功能的設備。

以上三個環(huán)節(jié)，是選煤廠除雜的主要部分，將大量的含鐵雜質進行清理，保證煤質清潔，那么可以大大降低鐵雜質的含量, 進而使得除鐵器在工作時，壓力有所緩解。

(2)煤矸石自動分選機

除了含鐵雜質，非鐵雜質也是較多的一類必須除去的雜質。針對這一類雜質，將其分為兩類，分類標準為重量。煤矸石是一種質量較重的雜質，選擇重型分選設備，進行雜物處理。如圖1所示，為分選機結構圖，當煤矸石落在運輸皮帶上，利用射線、傳感器等電子器件，完成控制系統(tǒng)設計，待檢測系統(tǒng)檢測出煤矸石之后，經過適當時間延遲后, 發(fā)送一個擊打信號, 驅動高頻氣動電磁閥,電氣動作之后，煤矸石被在高壓氣的作用下，被打入矸石斗內，進而將煤炭與煤矸石進行分離[3]。

圖1 分選機結構圖Fig.1 Structure diagram of sorter

(2)淺槽分選機

除了以上幾類雜質之外，還有一類質量較輕的非鐵雜質，針對這一類雜質，需要使用淺槽分選機。上述過程已經將鐵質與重質雜物除去，塊精煤中含有大量的輕質雜質。如圖2所述，為利用淺槽分選機進行去除雜質的工藝流程，其原理是建立在物理學阿基米德原理之上，依靠重心引力，入洗煤進入一定密度的懸浮液中，煤根據自身密度差異實現分層和分離的設備，進而達到分選的目的[4]。

圖2 工藝流程圖Fig.2 Process flow diagram

設備分選過程：

步驟1：注入懸浮液。將已經配好的懸浮液注入槽體底部，進而可以在淺槽內形成介質的平流層。懸濁液的存量與密度控制是利用電動閘板進行補充量與流速的調節(jié)，以保證懸濁液濃度維持在設定范圍內；介質上升流是通過分選槽底部的介質漏斗完成，作用在于完成懸濁液的補充工作。

步驟2：當煤料進入分選槽之后，自然分層，那么在水流的作用之下，將上方的輕質雜質從溢流口排出，重產物下沉由槽內刮板沿脫水段經排料口排出[5]。

在該步驟的工藝要求中，為了使得物料分散的充分，可以借助上升流的作用，與此同時，能夠排除分離出的雜物，減少雜物對齒輪、運輸設備造成的干擾。

使用這套重介淺槽分選機可以實現大流量的煤料精選，效果顯著，分選粒級寬，且設備占地面積小，也易于操作。在使用過程中，需要對以下參數嚴格控制：

(1)流量的控制。循環(huán)水的介入，會代入一定的水分，勢必會影響懸濁液的濃度，另外，懸濁液的粘稠度會相應的增加。所以采用分流的方式將懸濁液進行分流，引入到稀介系統(tǒng)中。經過稀介系統(tǒng)回收的精礦返回至合格介質系統(tǒng)，從而排出細泥，實現了重介質懸浮液的凈化。

(2)懸濁液密度的控制。懸濁液的制定濃度需要經過計算，根據實際過程中監(jiān)測值，計算得到準確的定值。應該保證自動調節(jié)系統(tǒng)正常運行，這樣才能保證懸濁液密度的穩(wěn)定性。

實際上對于輕量雜質的分選，可以采用人工方式，自動控制的方式可以減少人員消耗，減少人員工作量，提高除雜的效率。另外，為了解決人工條件的弊端，自動機械手的設計可以代替人工，人工智能領域滲透在選煤技術中，是未來發(fā)展的一個趨勢。

3 結 語

選煤廠除雜系統(tǒng)已經較為成熟，可以解決煤料除雜問題。隨著信息時代的發(fā)展，選煤廠的自動化、智能化程度越來越高。尤其在人工智能發(fā)展發(fā)面，機械手的研究與應用將會大大降低人工工作量，進而降低勞務成本，提高選煤質量，達到客戶的要求，可見，智能化的除雜工藝對于未來選煤廠的發(fā)展具有借鑒意義。