TBS粗煤泥分选技术在马兰矿选煤厂的应用

2020-05-13刘杰

煤矿现代化 2020年3期

刘杰

（山西西山煤电股份有限公司马兰矿选煤厂，山西古交 030200）

0 引言

现阶段，我国选煤厂的选煤技术进入快速发展期，无论从技术创新研发还是选煤设备的研制中，都以分选工艺的细化为主，依据不同选煤厂的作业状况，针对性开展成熟分选工艺的研发，如粗粒煤重介旋流器分选、，煤泥浮选技术等，而从几种不同分选技术的使用设备上分析，设备的选择方向并不相同。尽管以上几种分选技术已经相当成熟，但由于耗能高，成本大，因此使用效果及使用频率并不高，而TBS粗煤泥分选技术中干扰床分选机的引进，在粗煤分选技术中展现出巨大的优势。

1 原煤粒度分析

山西焦煤西山煤电（集团）有限责任公司下属的马兰矿选煤厂2019年上半年完成精煤计划产量的104%，已超额完成任务，这与先进TBS粗煤泥分选技术应用具有重要作用。该选煤厂的原煤粒度组成见下表1。

由表1中数据可知，原煤粒级在-3mm产率为17.96%，此原煤粒级的粉末煤含量较高，在粒级为-0.5mm时，原煤粉末煤含量为7.74%，由此可以分析出，马兰矿选煤厂原煤成分与其粒度大小成正比例关系，随着粒度的变小，原煤成分逐渐降低，说明该厂的煤质脆且易碎。

表1 马兰矿选煤厂原煤粒度组成

由马兰矿选煤厂现有的煤泥水系统存在的问题可知，主要体现在以下几个方面，首先是浮选系统处理量不足，现有煤泥浮选效果相对较差，水力分级系统存在跑粗现象。其中，针对现有煤泥浮选效果较差的具体原因，主要是由于近年来该厂的煤质变差，导致煤泥的含量上升，再加上直接使用底流大排放和不跑溢流直接浮选，具体见平衡表2。

表2 马兰矿选煤厂浮选系统数质量平衡表

但是在实际的浮选操作的过程中，由于原煤的粒度较小，因此会导致入选煤的粒度较大，进而导致泥浆的通过量过大，使得浮选的灰分过高，严重情况会影响精煤的产量。

2 TBS粗煤泥分选技术在马兰矿选煤厂的应用

2.1 TBS煤泥分选机工作原理

TBS煤泥分选机是利用物料的不同密度，以“干扰沉降原理、二次流分级原理”两个研究成果，结合物理学相关理论为依据进行研制的，使得水流上升，并且能够在分选槽内形成紊流，这样可利用干扰沉降，形成分选设备。由于加入到分选设备的入料密度等系数存在差异性，因此形成的上升水流为颗粒的分选产生了良好的作业条件，当入料的颗粒下降速度与上升水流的速度相当时，在分选设备的下部结构中可形成分选床层，当入料速度小于水流上升过程中速度时，颗粒被水流携带到溢流位置，进而流出，形成精矿；而当入料的速度大于水流上升过程中的速度时，颗粒物下行，进而穿过分选的床层，形成尾矿，从设备的底层结构中流出，这样可达到精矿与尾矿的高效分离。

2.2 TBS分选床主要结构及工作流程

2.2.1 主要结构

图1 TBS分选床设备的结构示意图

从结构构造上看，如图1所示。TBS分选床设备的结构主要包含以下几部分：入料井、执行器、PID控制器、溢流槽、入料口、上升水流管、溢流口、传感器、扰动板、洗水分配室、底流排放槽等。其主要借助重力作用原理，与水流速度形成速度差，可自动调节分选的密度，能够实现低密度的分选，同时设备占用空间较小，成本低。

2.2.2 工作过程

分选床内的水流借助压力作用，产生上升的水流，并进入到压力水箱中，这样可以使得扰动板结构能够在TBS板的底部进行均匀分布，当煤料进入到分选设备中，在水流上升过程中产生的动力作用下，开始出现分层的现象，分层的结果为，粗密度的物料集中在槽体的底部结构中，而细颗粒物或者较轻的颗粒物主要集中在上部槽体中。物料的连续性进入，使得满足溢流条件的物料逐步的流出槽体，进而形成了精矿；而对于粗密度的物料来说，会通过PID闭环控制结构，从排料阀门的出口排出，并将密度传感器沉浸到相应紊流层中，对应一定的高度，在床层密度的作用下进行持续性的检测，床层密度与PID闭环控制器之间相互感应，当床层的密度超过设定值时，底流排料阀就会被动打开，将高密度的物料排除，进而得到尾矿。

在以上工作过程中，主要受到两个因素的影响。其一为入料的密度，对于入料粒度的范围来说，主要在3～0.15mm之间，最佳的粒度区间为1～0.25mm，即最佳的入料上下限比值为4：1，如果比值过大，即密度过宽，则会导致尾矿污染精煤，进而损失精煤的纯度；其二，入料的浓度也会影响干扰床（TBS）的分选效果，不同入料浓度对干扰床（TBS）分选效果的影响，见表3。

表3 不同入料浓度对干扰床（TBS）分选效果的影响

其次，流量和流速也会影响分选床的分选效率，如选择使用的水应为专用水，当上升水的浓度过高时，应适量添加，利用清水进行稀释，水的浓度在上升的过程中，最好控制在25g/L。

2.3 应用分析

针对TBS分选床主要结构及工作流程，其在选煤厂中使用过程中，主要的工艺流程为“重介旋流器+TBS分选床分选机+浮选联合工艺”，此流程中，一般选择的物料的粒度在1mm脱泥、+1mm物料、-1mm经过分级处理、底流为1～0.25mm进入到TBS分选床分选机系统中，作为物料进入。与传统的脱泥工艺相比而言，此工艺流程中的优势明显，主要可体现在减轻浮选的入料量，同时可以降低流程使用过程中的成本，并高效的提升浮选的效率，节约使用资源，并能够实现节能降耗等，提升中间操作过程中介质的回收效率。

3 TBS分选床分选机应用过程中效益分析

1）针对精品煤的分选，TBS分选床分选机可实现对0.3～2mm粒级粗煤泥的分选，实现的精煤产率提高0.2%以上，每年经过TBS分选床主要结构及工作流程TBS分选床分选机选出的精煤量可达到1500t，以精煤的市场单价704元/t进行计算，每年精品煤可增加的经济收益达到105万元，由此数据可以看出，利用TBS分选床分选机开展精煤的分选作业，可最大化的提升选煤厂的经济效益。

2）同时，在增加经济效益的基础上，还可以节约成本，通过降低物料浮选的浓度，11.7g/L，整体油耗降低0.2kg/t，这样可充分的实现整个重介介耗降低0.8kg/t，从而每年可有效的节约335万元。

马兰矿选煤厂经过工艺改造，在预先洗泥和TBS改造以后，使得选煤的效率和效果都有所提升，并可以通过TBS分选来回收0.3～2mm的粗煤泥，进而提升了精煤的产量，同时可创造更多的经济效益。因此，在实际的应用过程中，TBS分选机设备的使用，不仅能够节约成本、提升工作效率，同时能够提升整体系统中精煤的产量，使得收益增加。