邵寨选煤厂降低介耗的生产实践.pdf

第51卷第2 期2023年4月文章编号：10 0 1-357 1（2 0 2 3）0 2-0 0 7 2-0 5摘要：为降低选煤厂介耗，基于对生产系统中影响介耗因素的分析，邵寨选煤厂从技术和管理两方面入手，采用井下TDS智能干选机预排研，增加块煤入选比例，改进预脱介固定筛筛板结构，优化脱介筛喷水工艺以及建立智能重介密度控制系统，并严格控制入厂介质质量，及时科学调整磁选机运行工况等措施，使介耗由原来的0.7 9 kg/t降至0.47 kg/t，节约了生产成本，取得了较好的经济效益，同时为同类型选煤厂降低介耗提供了有益参考。关键词：重介质选煤；介耗；TDS智能干选机；固定筛；脱介筛；智能重介密度控制系统；磁选机；磁铁矿粉中图分类号：TD942The technical measures for reduction of medium consumptionadopted by Shaozhai Coal Preparation Plant(Shaozhai Coal Preparation Plant of Shandong Boxuan Mineral Resources Technology&Development Co.Ltd.,Pingliang 744000,China)Abstract:For reducing consumption of medium,an analysis is made of the factors leading to the highconsumption of medium at Shaozhai Coal Preparation Plant.Based on result of analysis,a series of tech-nical and managerial measures is adopted by the plant.These include,among others,use of TDS separa-tor for preremoval of dirts of raw coal underground,increase of the proportion of raw coal treated bycoarse coal washing system,improvement of the structure of the deck of the fixed medium predrainingscreen,optimization of medium draining screens water spraying process,introduction of intelligent medi-um density control system,strict control of quality of delivered magnetite powder,and making scientificadjustment of operating conditions of magnetic separator.Adoption of these measures has led to reductionof medium consumption from 0.79 kg/t to 0.47 kg/t,save of operating costs,and creation of a favorableeconomic performance.The effective measures taken by the plant can serve as a valuable reference forcutting medium consumption by similar plants.Keywords:heavy medium separation of coal;medium consumption;TDS intelligent dry separator;fixedscreen;medium draining screen;intelligent medium density control system;magnetic separator;magne-tite powder重介质选煤以其分选效率高、分选粒度范围宽、对原煤适应性强及生产易于实现自动化等诸多优点，收稿日期：2 0 2 2-11-2 4责任编辑：石磊D01:10.16447/ki.cpt.2023.02.013作者简介：张亚会（19 8 9），男，山东济宁人，助理工程师，从事选煤厂技术管理工作。Ema i l：12 17 8 7 6 31 q q.c o m，T e l：13793773720。引用格式：张亚会邵寨选煤厂降低介耗的生产实践J】：选煤技术，2 0 2 3，51（2）：7 2-7 6.ZHANG Yahui.The technical measures for reduction of medium consumption adopted by Shaozhai Coal Preparation Plant J.Coal Prepa-ration Technology,2023,51（2)：7 2-7 6.72选煤技术COALPREPARATIONTECHNOLOGY邵寨选煤厂降低介耗的生产实践张亚会（山东博选矿物资源技术开发有限公司邵寨选煤厂，甘肃平?744000）文献标志码：BZHANG Yahui被广泛应用。磁铁矿粉作为加重质，其消耗量是重介质选煤厂中的一项主要技术经济指标，介耗的高Vol.51No.2Apr.2023第51卷第2 期低不仅影响选煤成本的控制，而且影响重悬浮液的稳定和重介分选精度 。影响选煤厂介质消耗量的因素众多，如工艺布置、设备维护、管理手段、操作水平、煤质好坏等多个方面。为降低介质消耗量，必须结合检测数据，有针对性的开展系统分析，从技术损失和管理损失入手，找到介耗偏高的原因，逐项进行整改2】，从而提升介耗管控水平，以降低选煤厂的生成经营成本31选煤厂概况邵寨选煤厂隶属于山东能源西北矿业邵寨煤业公司，是由山东博选矿物资源技术开发有限公司托管运营的一座矿井型动力煤选煤厂。该厂于2 0 19年12 月开工建设，2 0 2 1年建成投产，设计入选能力为1.2 0 Mt/a，入选煤种以不黏煤为主，具有低灰、低（特低）硫、中高挥发分、中等可磨、高热值、弱结渣性、较低（中等）软化温度、高热稳定性等优良煤质特征，为优质的动力、高炉喷吹、民用及化工用煤等。该厂选煤工艺流程为原煤经筛分、破碎至8 0 mm以下，8 0 2 5mm块煤采用浅槽重介分选机分选，脱泥后2 5 1mm末煤采用有压给料两产品重介质旋流器主再选（先出精煤），10.2 5mm粗煤泥采用螺旋分选机分选，细煤泥采用浓缩压滤工艺回收。选煤厂自投产运行以来，系统经过多次调试优化，综合介耗稳定在0.79kg/t左右，但系统中仍存在诸多影响介质消耗的环节。为进一步降低生产成本，拟对影响介耗的环节进行优化改造。2影响介耗的因素2.1原煤煤质差，研石泥化严重在重介系统中，悬浮液黏度随其固相体积分数增加而增大，悬浮液黏度越大，其流动性也越差，越不利于后续脱介4。邵寨选煤厂投产运行以来，井下地质条件复杂，原煤煤质差，主要表现为细粒级煤含量高、石量多且泥化严重。研石与原煤混在一起进入洗选系统，造成系统煤泥含量剧增，导致悬浮液的黏度和固相体积浓度均增大。通常悬浮液固相体积浓度宜控制在35%以下，当浓度超过35%时，黏度逐渐增强，流动性开始变差；当浓度达到50%以上时，悬浮液流动性极差，成浆流状态，透筛困难，进而导致脱介筛脱介效果急剧变差5】，最终导致产品及磁选尾矿带介量升高。此外研石泥化后导致高灰细粒级含量增多，细泥会污张亚会：邵寨选煤厂降低介耗的生产实践染精煤，加大了煤泥水处理环节的处理难度6 。2.2末煤入选量大一般情况下分选末煤时的介质损耗比分选块煤时要高。据统计，2 0 2 1年，该厂块煤人选量占33%，末煤入选量占6 7%，因此，末煤人选量大也是造成选煤厂介耗偏高的原因。同时末煤系统相比块煤系统设备、管路多，带来的后果是设备及管路使用周期缩短、系统用电量增加。2.3固定筛预脱介效果差分选出的悬浮液与物料的混合物进人3台精煤脱介筛、1台中研脱介筛之前，均先经固定筛进行预脱介，回收大部分合格悬浮液进人合格介质桶。由于不锈钢固定筛筛板筛孔为1.0 mm，筛孔走向与煤流方向垂直及物料中含有毛状纤维物等原因，造成筛板挂毛严重、透筛效果差，最终导致介质流失严重。2.4脱介筛喷水问题脱介筛稀介段喷水装置由三排管路组成，每排共计17 个喷嘴（靠近筛机两侧无喷嘴），喷嘴设计朝筛后方向，与筛板之间高度约30 0 mm，且喷水方向斜切于煤流方向（产生垂直和顺煤流方向的冲击力），筛板挡水堰与喷水处水平距离较远。该设计存在喷水范围未全覆盖、喷水冲击力不够、物料流经喷水区域时间较短、不能充分进行脱泥、脱介等问题，造成产品带介量偏高。2.5重介密度控制系统不成熟悬浮液密度控制系统的良好运行是保障选煤过程产品质量、降低介质消耗的重要技术保证7 。目前选煤厂生产过程中，集控员调节分选密度的方法一般是根据产品质量要求，并结合煤质化验数据，通过控制电动调节阀调节分流量和补水量来调整悬浮液的密度，从而保证分选效果。然而，人工操控分流量不可避免的存在误差。分流量过大，含有大量煤泥的悬浮液进入磁选机，造成精矿回收率降低；分流量过小，磁选机槽体液位低，不能对磁铁矿粉进行充分回收，致使相应的大量煤泥在系统内循环，附着在产品表面，造成脱介效果变差。2.6管理方面存在的问题磁铁矿粉质量的高低直接影响着吨煤介耗，一旦相关指标不符合要求，介耗就会相应升高；还会使矿浆对泵、管道及溜槽的磨损、腐蚀加快，破损率增加，造成现场“跑、冒、滴、漏”严重。在生产中上述破损的地方若得不到及时修补，则造成一定量的介质损失8 ,如脱介筛喷嘴堵塞未及时清理导致脱介效果变差，磁选机运行工况差会降低介质的回收率。732023年4月2 5日第51卷第2 期3采取的技术及管理措施3.1TDS智能干选机预排研在井下布置原煤准备车间，采用TDS智能干选机对筛分后的8 0 30 0 mm煤与石混合物进行预排研。其原理是：基于朗伯比尔定律，利用煤与研石对X射线质量吸收系数比的不同以及图像识别技术来区分煤和研石。同时采用智能识别方法，针对不同的煤质特征建立对应的分析模型，通过大数据分析来数字化识别煤与研石，智能开启阵列式气枪，实现煤分离 。TDS智能干选机分选原理如图1所示。该机研石排出率达到9 7%以上。在原煤人仓带式输送机合适位置加设犁式卸料器，并设计制作研石缓冲仓，研石经卸料器进人缓冲仓，然后经给料机、研石转载带式输送机转运至研石仓。改造完成后，可以实现分时段提升研石与原煤，避免大量研石进人洗选系统，大大降低了系统内的煤泥含量。悬浮液中的煤泥量减少，其流变黏度也逐渐减小，脱介筛的脱介效果将会改善。原煤入料原煤分级筛选煤技术板的堵塞，保证固定筛板的透筛率。预脱介环节固定筛可完成8 0%悬浮液的透筛，从而减少合格介质进人脱介筛，减轻脱介筛的脱介压力10 。新旧固定筛筛板对比如图2 所示。(a）原筛板图2新旧固定筛筛板对比Fig.2 Comparison of the old and new decks of fixed screen3.4脱介筛喷水优化改造将原有的喷水管道拆除之后，重新选定位置并制作安装。将喷嘴设计为朝筛前方向，每排喷嘴正下方对应筛板挡水堰，喷嘴与筛板角度成15布置，保证喷淋水方向作用于筛板挡水堰向后约1/3处（避免喷水冲击挡水堰导致喷溅范围过大），产生垂直和逆煤流方向的冲击力，使物料翻滚，并延长物料在喷水下方的停留时间，充分脱去产品表面除尘装置的介质与煤泥（图3）。同时，将喷嘴高度降低至识别装置200mm，提高喷淋水的冲击力。在管路两侧靠近筛机侧帮处加设喷嘴，每排喷嘴由原来的17 个增加至19 个，扩大喷水范围，改善脱介效果。改造前后，产品带介情况对比见表1。储气罐2023年4月2 5日(b）新筛板精煤研石图1TDS智能干选机分选原理Fig.1 Working principle of the TDS intelligent dry separator3.2加大块煤入选量将原煤分级筛筛孔尺寸由2 5mm降低至13mm，使块煤人选量由原来的33%提高至41%，相应的末煤入选量降至59%。末煤人选量的降低，一方面减少了系统内的煤泥含量，改善了悬浮液的稳定性，提高了介质回收率；另一方面，降低了吨煤电耗、延长了设备及管路的使用周期。3.3优化固定筛筛板结构将固定筛筛孔由1.0 mm扩大至1.5mm，筛孔走向与煤流方向一致，增加了固定筛的预脱介量。对筛板采取防挂毛处理，在筛板表面均匀焊接数条细横筋，将其表面打磨至光滑状态，降低“挂毛率”。同时，利用煤流在筛板表面运动时产生的“切割”作用，将毛状纤维切断，避免了筛74(a)改造前图3改造前后脱介筛喷水布置方式对比Fig.3Comparison of the water spraying systemsarranged before and after renovation表1改造前后筛上产品带介量Table 1Amounts of medium solids brought awayby overflow products of different screens before时间328#精煤筛0.635改造前0.6670.135改造后0.091(b）改造后and after renovation329#精煤筛0.6100.6350.0710.099kg/t332中研筛0.7010.4750.1800.085第51卷第2 期3.5建立智能重介密度控制系统悬浮液密度智能控制系统对悬浮液的稳定控制，有利于介耗的降低。通过研发智能密度控制系统，以设定产品指标为基础，利用大数据分析，数据拟合算法，建立根据灰分回控密度智能控制模型，自动预测并下发重介分选密度，并采用PID模糊预测控制算法，实现重介系统悬浮液自动张亚会：邵寨选煤厂降低介耗的生产实践2023年4月2 5日分流，避免人为操作造成的损失，使洗选效益最大化。智能重介密度控制系统如图4所示。该系统包括智能密控软件1套，压差式密度计3台，自动分流阀4台，液位计15台，X射线灰分仪2 台，全自动采制样机2 台。通过采用X射线灰分仪配套全自动采制样机对产品灰分进行“离线”检测，实现灰分测量误差小于0.5%。（a）智能重介质系统运行平台Fig.4The intelligent medium density control system3.6加强介质入库管理，保证设备运行工况（1）严格把控加重介质量关，加强加重介指标检验。加强加重介验收管理是降低介质消耗的重要措施之一12 。加重介到货后，对每车介质进行过磅称重，形成过磅单，并由加重介供货单位签字确认。化验人员及时按照MT/T1017一2 0 0 7 选煤用磁铁矿粉及CB503592016煤炭洗选工程设计规范规定对磁铁矿粉的技术要求（表2），分别进行水分、粒度、磁性物、真密度的检测，任何一项指标达不到要求，联系加重介生产厂家重新进货或按规定处理，保证入厂加重介批批合格表2 选煤用磁铁矿粉技术参数Table 2 Technical data of the amounts of mediumsolids carried away lay magnetic tailings磁性物含量/真密度/0.074 mm9085右移动放置在尾流槽内的两块调节板来增大或减小8尾流槽的口径，达到控制溢流量的目的。定期对积存在槽体内的尾矿进行冲洗，避免出现“翻花”现象。此外，加强磁选滚筒卸介用喷淋水（包括刮皮）的使用管理，保证卸料干净，喷淋水要沿磁选滚筒全断面喷水，杜绝出现磁选机滚筒带精矿现象。75第51卷第2 期4改造效果通过采取上述措施，运行一段时间后对磁选机Table 3Statistical data of the amounts of medium solids carried away by magnetic tailings2022年2022年磁选机4月3150.1113340.0983350.100Table 4SStatistical data of the amount of medium solids carried away by products before and after renovation2022年2022年产品4月精煤0.456砰石0.501截至2 0 2 2 年10 月，该厂综合介耗由改造前的0.79kg/t降至0.47 kg/t，按照年人选量1.2 0 Mt计算，每年可节约磁铁矿粉为38 4t，磁铁矿粉销售价格为7 30 元/t，年可减少运营成本38 47 30=28.032万元。5结语针对选煤厂生产中介耗偏高的问题，邵寨选煤厂通过采取一系列的改进方案及管理措施后，吨煤介耗由原来的0.7 9 kg/t降至0.47 kg/t，效果明显。通过改进，保证了重介分选系统的稳定性，合理优化了设备利用率，提高了选煤厂智能化水平，降低了介质消耗，节约了生产成本，取得了较好的经济效益，对于同类型选煤厂具有很好的参考价值。参考文献：1 袁伯文，任小兵，王继军，等，选煤试验检测在降低介耗方面的应用J：煤炭加工与综合利用，2021(7):23-25,29.2 于德泉顾桥选煤厂进一步降低介耗的措施J】：煤炭加工与综合利用，2 0 19（1）：2 0-2 2.3杨永峰，宁东矿区选煤厂降低介耗的分析与对策J】选煤技术，2 0 2 1（6)：50-55.4童培国，王学民，王江勇，等：赵楼煤矿选煤厂降低介耗的生产实践J选煤技术，2 0 2 2，50(2):64-68.5徐传友，于艳辉，翟震，等，刘河选煤厂降低介耗的实践J】选煤技术，2 0 12（1）：49-52.6李晓静涡北选煤厂重介质选煤系统降低介质消耗选煤技术尾矿、产品带介量进行检测，并将检测结果与改造前对比，结果见表3、表4。由表3、表4可以看出，改造后磁选机尾矿、产品带介量均明显降低。表3改造前后磁选机尾矿带介量kg/t2022年2022年5月6月0.0970.0890.0870.0800.0670.0782022年5月6月0.4320.3890.4270.4412023年4月2 5日2022年2022年7月8月0.0910.0810.0720.0630.0600.045表4改造前后产品带介量2022年2022年7月8月0.3780.2630.4030.3027李芳分选矿用高密度重介悬浮液特性的分析研究J：世界有色金属，2 0 19（9）：59-6 0.8宁石茂屯兰选煤厂末煤系统降低介耗的措施分析J】煤质技术，2 0 19（2）：7 0-7 2，6 4.9李慧.TDS智能干选机分选原理J山东煤炭科技，2 0 17（10)：111-113.10任杰，任福平，全晓杰马脊梁选煤厂预脱介改造生产实践J】水力采煤与管道运输，2 0 19(2):96-98.11杜建龙，任学禹柳湾煤矿选煤厂降介耗措施的思考与实践J】：煤炭加工与综合利用，2 0 2 2(3):51-53.12 冯伟，李富磊，刘常春，等重介质选煤厂介质消耗管控实践J：煤炭加工与综合利用，2 0 19(9):26-28,32.13 郭翠荣选煤厂降低介耗的实用途径【J中国煤炭，2 0 19，45（4）：9 8-10 0，10 6.14 胡元超，王浩，晏勇亭南选煤厂降低介耗的实践J选煤技术，2 0 2 0（3）：50-52.15许铁卫，原野，王纪成重介质选煤厂介耗控制途径探讨J】煤炭工程，2 0 19，51（2）：6 6 69.16 苏健，何创库，王芳侠，等磁选机回收率对选煤厂介耗的影响J】：洁净煤技术，2 0 18，2 4(S2):142-145.2022年9月10月0.0780.0700.0650.0660.0560.0532022年2022年9月10月0.2110.1970.1370.094研究J：煤炭与化工，2 0 2 1，44（1）：10 9-112.2022年47月平均值810月平均值0.0970.0760.0850.0640.0770.0512022年2022年4一7 月平均值810月平均值0.4140.2240.4430.1772022年kg/t76