林衛(wèi)國 劉金偉 王 娜

（濟(jì)寧能源發(fā)展集團(tuán)微山金源煤礦，山東 濟(jì)寧 277600）

微山金源煤礦年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.55Mt/a，建有配套的洗煤廠，煤種為1/3 焦煤，屬于優(yōu)質(zhì)的煉焦煤。設(shè)計(jì)工藝為：+50mm 塊煤手選預(yù)排矸，50 ～0.5mm 無壓三產(chǎn)品重介旋流器，-0.5mm 浮選。塊原煤采用人工手選預(yù)排矸，手選作為選煤的傳統(tǒng)作業(yè)環(huán)節(jié)一直存在工人勞動(dòng)強(qiáng)度高、工作環(huán)境差（包括噪聲、粉塵）的問題，另外手選存在揀出率低、洗選加工成本高等問題，為洗煤廠生產(chǎn)管理帶來不便。隨著近期智能干選技術(shù)的發(fā)展，考慮引入智能干選技術(shù)[1-3]。

1 智能干選技術(shù)適應(yīng)性研究

1.1 智能干選機(jī)類型選擇

智能干選機(jī)是將原煤逐個(gè)排隊(duì)后，采用射線識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行煤矸識(shí)別，再通過高壓風(fēng)機(jī)構(gòu)將煤與矸石分開的技術(shù)。煤矸識(shí)別是智能干選的核心技術(shù)之一。目前用于煤炭行業(yè)的射線識(shí)別技術(shù)主要為γ射線識(shí)別與X 射線識(shí)別技術(shù)，二者均是建立在雙能射線透射系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，原理相同。具體原理如圖1 所示。

圖1 智能干選機(jī)原理圖

考慮輻射安全、管理方面等因素，選用X 射線智能干選機(jī)。

1.2 解決超大塊及雜物問題

為簡化系統(tǒng)，方便管理，智能干選系統(tǒng)需考慮超大塊及雜物問題。

射 線 穿 透100～25mm 中 塊 容 易， 穿 透200～100mm 大塊，穿透400～200mm 超大塊非常困難。但TDS 智能干選機(jī)攻克技術(shù)難關(guān)，從識(shí)別角度最大入料粒度可達(dá)1000mm，從執(zhí)行角度可噴吹最大400mm 矸石，并且有工業(yè)應(yīng)用。在執(zhí)行打煤工藝，最大入料粒度可達(dá)1000mm，該工藝已在趙莊成功應(yīng)用。趙莊來煤有1000mm 超大塊矸石及雜物，TDS 智能干選機(jī)執(zhí)行打煤工藝，超大塊及雜物自然落入矸石，TDS 智能干選機(jī)分選的同時(shí)實(shí)現(xiàn)除雜和除超大塊。

TDS 智能干選機(jī)能解決超大塊及雜物問題，可考慮引入TDS 智能干選機(jī)代替手選。

1.3 分選精度及煤質(zhì)適應(yīng)性研究

智能干選采用X 射線識(shí)別，元素組成影響識(shí)別精度，識(shí)別精度影響分選精度。為驗(yàn)證TDS 智能干選機(jī)對(duì)金源原煤的分選結(jié)果，2018 年6 月采用并在工業(yè)樣機(jī)上進(jìn)行半工業(yè)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 金源原煤半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表

從表2 試驗(yàn)結(jié)果可知，經(jīng)過TDS 智能干選機(jī)分選后，干選矸石的平均矸中帶煤率為1.65%，平均排矸率93.87%。TDS 智能干選機(jī)分選效果明顯，精度高，適用于金源洗煤廠300～50mm 塊原煤的預(yù)排矸分選。

此外，對(duì)已投產(chǎn)的TDS 智能干選機(jī)應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)研，實(shí)際應(yīng)用表明TDS 智能干選機(jī)分選精度高，煤質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，具體見表2。

表2 部分已投產(chǎn)TDS 應(yīng)用情況表

綜合考慮采用TDS 智能干選機(jī)代替手選實(shí)現(xiàn)+50mm 塊煤分選。

2 應(yīng)用概況

2.1 TDS 智能干選機(jī)及配套系統(tǒng)選型

TDS 智能干選機(jī)不用水，不用介，無煤泥回收系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單，配套高壓風(fēng)系統(tǒng)即可。本次選用的TDS10-300 型智能干選機(jī)耗風(fēng)量為14m3/min，現(xiàn)有系統(tǒng)的余量可以滿足要求，僅需增加風(fēng)的除水除油裝置進(jìn)行風(fēng)的清潔即可。新增TDS 智能干選機(jī)系統(tǒng)設(shè)備見表3。

表3 金源TDS 智能干選機(jī)系統(tǒng)設(shè)備

2.2 改造后工藝流程

將現(xiàn)有原煤倉上手選工藝替換為TDS 智能矸工藝。由于本礦300～50mm 塊原煤中含有雜物超大塊，TDS 智能干選機(jī)執(zhí)行“打煤”工藝。原煤經(jīng)+50mm 分級(jí)后，+50mm 進(jìn)入TDS 智能干選機(jī)分選，分選后的精煤破碎后與-50mm 末煤一起進(jìn)入洗選系統(tǒng)。TDS 智能干選機(jī)矸石直接排棄。改造后工藝流程圖見圖2。

圖2 改造后工藝流程圖

2.3 改造工藝布置

新增TDS 系統(tǒng)簡單，無需新增車間，將現(xiàn)有手選皮帶拆除，在手選皮帶位置安裝TDS 智能干選機(jī)即可。TDS 智能干選系統(tǒng)布置圖見圖3。

圖3 改造后工藝流程圖

受空間限制，現(xiàn)有破碎機(jī)放置在末煤皮帶上，為保證破碎機(jī)檢修，進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：

（1）TDS 智能干選機(jī)分選室設(shè)有檢修梁，需要檢修破碎機(jī)齒輥時(shí)，檢修工人將手拉葫蘆放置在檢修梁上，從TDS 智能干選機(jī)分選室門進(jìn)入，檢修破碎機(jī)齒輥。

（2）破碎機(jī)電機(jī)減速機(jī)正上方樓板做開孔處理，方便電機(jī)減速機(jī)檢修。

2.4 預(yù)計(jì)效益

（1）省去人工揀矸環(huán)節(jié)，提高自動(dòng)化水平，提高管理水平

采用TDS 智能干選機(jī)替代人工手選，最重要的意義在于將工人從惡劣的工作環(huán)境中解救出來，保護(hù)了工人身體健康。

微山金源煤礦的自動(dòng)化水平一直比較高，此次將人工手選改為TDS 智能干選機(jī)后，真正實(shí)現(xiàn)了洗煤廠全廠機(jī)械生產(chǎn)，大大減輕了工人的工作強(qiáng)度，解決了篩分破碎車間噪聲大、粉塵大、工人工作環(huán)境差的難題。

（2）節(jié)省塊煤破碎機(jī)維修費(fèi)

采用TDS 智能干選后，塊煤破碎機(jī)由主要破碎矸石變?yōu)閮H破碎煤，破碎機(jī)的正常損耗降到了最低，節(jié)省破碎機(jī)維修費(fèi)。

（3）節(jié)省后續(xù)洗選加工費(fèi)

本廠+50mm 塊煤量按30%，其中矸石含量約40%，人工手選能揀出20%的矸石，塊原煤采用TDS 分選，矸石排出率按95%計(jì)，則本廠塊原煤采用TDS 分選比手選可以多排出：

0.55Mt/a×30%×40%×(95-20)%=4.95 萬t/a

后續(xù)洗選系統(tǒng)加工費(fèi)20 元/噸原煤計(jì)，采用TDS 工藝每年可節(jié)省后續(xù)洗選系統(tǒng)加工費(fèi)：

4.95 萬t/a×20 元/t=99 萬元/a

（4）減輕煤泥水負(fù)荷，節(jié)省煤泥加工費(fèi)

矸石在入洗時(shí)會(huì)產(chǎn)生次生煤泥，TDS 智能干選機(jī)提前將大量矸石排出可減少次生煤泥產(chǎn)量，減輕洗煤廠煤泥水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，節(jié)省次生煤泥加工費(fèi)。

2.5 實(shí)際運(yùn)行效果

微山金源煤礦TDS 智能干選系統(tǒng)于2019 年2 月投產(chǎn)，投產(chǎn)后檢測(cè)的分選精度為矸石帶煤率＜1%，分選精度滿足要求。

3 結(jié)語

微山金源煤礦采用TDS 智能干選機(jī)代替人工手選實(shí)現(xiàn)+50mm 塊煤分選，將工人從惡劣的工作環(huán)境中解救出來，提高了自動(dòng)化水平和管理水平，減少煤泥量，節(jié)省塊煤破碎機(jī)維修費(fèi)和后續(xù)洗選加工費(fèi)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。投產(chǎn)后的生產(chǎn)證明TDS 智能干選機(jī)分選精度高，滿足要求。TDS 智能干選機(jī)在微山金源煤礦的成功應(yīng)用，為洗煤廠提高智能化和管理水平提供了借鑒意義。