大粒度塊煤智能選矸技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐

王建瑩 王傳苓 劉雨苗

（1.兗州煤業(yè)股份有限公司楊村煤礦，山東 濟(jì)寧 272118；2.天津美騰科技股份有限公司，天津 300381）

1 概況

楊村煤礦主要開采3、16上、17 煤，礦井核定生產(chǎn)能力為1.15 Mt/a[1]。目前采取厚薄煤層配采工藝，3 煤平均厚度8.12 m，16上煤平均厚度1.17 m，17 煤平均厚度1.03 m。主采煤層頂?shù)装迥鄮r遇水易膨脹、軟化，砂質(zhì)泥巖抗壓強(qiáng)度低，頂?shù)装逡谆烊朐褐?，?dǎo)致原煤中矸石含量增加，灰分增加。正常生產(chǎn)時(shí)+75 mm 塊原煤含矸率達(dá)60%，遇井下過斷層或構(gòu)造時(shí)含矸率接近90%。手選樓原煤進(jìn)入篩分車間進(jìn)行75 mm 分級(jí)，篩上+75 mm 大塊經(jīng)人工手選撿矸，塊煤運(yùn)至原煤緩沖倉(cāng)，矸石直接進(jìn)入矸石倉(cāng)，篩下-75 mm 末煤轉(zhuǎn)運(yùn)至原煤倉(cāng)。+75 mm 塊原煤最大量130 t/h，矸石含量大且比較純，大部分在200～500 mm，約有5%的500～700 mm 大塊，每班定員4 個(gè)工人，撿不及時(shí)需停車搬移大塊矸石，每個(gè)班停車時(shí)間大約20 多次，手選出的矸石量約18 萬t/a，漏選比例約10%，總共經(jīng)過手選皮帶的矸石量約20 萬t/a。

2 TDS 智能干選技術(shù)

2.1 TDS 智能干選工作原理

TDS 智能干選是利用X 射線識(shí)別，采用高壓風(fēng)噴吹執(zhí)行的新型塊原煤高效分選設(shè)備。其原理是采用X 射線智能識(shí)別煤矸，建立分析模型，通過大數(shù)據(jù)分析，對(duì)塊煤和塊矸進(jìn)行數(shù)字化識(shí)別，采用陣列式噴嘴智能噴吹，將分選物料排出。其分選原理如圖1[2]。

圖1 智能干選機(jī)分選原理圖

2.2 TDS 智能干選技術(shù)特點(diǎn)

智能干選機(jī)主要用于塊煤分選，技術(shù)已經(jīng)成熟并推廣，在全國(guó)大型煤炭集團(tuán)成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。具有以下特點(diǎn)：

（1）節(jié)省初期投資，運(yùn)行費(fèi)用低。TDS 智能干選不需借助分選介質(zhì)對(duì)煤炭進(jìn)行分選，無需設(shè)置傳統(tǒng)濕法分選工藝的脫水、脫介、煤泥水處理及介質(zhì)回收環(huán)節(jié)，大大簡(jiǎn)化工藝流程，具有投資低、運(yùn)行費(fèi)用省、建設(shè)時(shí)間短、設(shè)備少、系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單等特點(diǎn)[3]。

（2）分選精度高。智能干選已實(shí)現(xiàn)平均矸石帶煤率1%～3%、平均矸石排出率≥90%的工藝指標(biāo)，分選精度接近淺槽分選機(jī)，高于跳汰及其他干選的傳統(tǒng)塊煤分選設(shè)備[4]。

（3）處理粒級(jí)寬。TDS 智能干選可處理300～10 mm 粒級(jí)塊原煤，分選上限為300 mm，下限為10 mm。當(dāng)執(zhí)行“打煤”工藝，入料粒度可達(dá)1000 mm[5]。

（4）處理能力大。最大型號(hào)的智能干選機(jī)單套處理能力達(dá)600 t/h 以上。

（5）智能化程度高。系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)和故障自檢功能[6]。

（6）防爆設(shè)計(jì)。所有部件均按防爆標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，TDS 智能干選機(jī)已取得國(guó)家安標(biāo)中心認(rèn)證，可用于煤礦井下[7]。

（7）完善的除塵設(shè)計(jì)。采用新型濾筒式除塵器或濕式洗氣機(jī)，與智能干選機(jī)分體式布置，過濾精度高，除塵效率達(dá)95%以上[8]。

（8）輻射量小，防護(hù)安全可靠。外罩采用鉛板全密封屏蔽輻射，距離設(shè)備1 m 處的平均值約1 μSv/h，巡視人員一年最大輻射劑量約為0.55 mSv，小于《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18871-2002）中1 mSv 的公眾照射劑量限值，非常安全[9]。

3 應(yīng)用實(shí)踐

楊村煤礦根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，選用TDS12-300型智能干選機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 楊村礦TDS 智能干選機(jī)參數(shù)表

3.1 分選粒級(jí)及選煤方法

采用TDS 智能干選機(jī)對(duì)本廠+75 mm 塊原煤進(jìn)行智能排矸分選，有個(gè)別超粒的300～700 mm大塊矸石進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，也可以通過智能干法分選系統(tǒng)排出。

3.2 工藝流程

礦井原煤經(jīng)除鐵后進(jìn)入分級(jí)篩按75 mm 篩分后，+75 mm 大塊通過振動(dòng)布料器后進(jìn)入TDS 智能干選機(jī)分選，塊煤中有木頭、錨桿等雜物，且煤少矸多，執(zhí)行“打煤”工藝。分選后TDS 矸石進(jìn)入限下篩進(jìn)行25 mm 篩分，篩上物作為最終矸石進(jìn)入矸石皮帶機(jī)運(yùn)至矸石堆場(chǎng)，篩下碎煤進(jìn)入末煤皮帶機(jī)。TDS 排矸后的塊煤進(jìn)入原有塊煤皮帶機(jī)運(yùn)至塊煤倉(cāng)，可單獨(dú)銷售，也可破碎后通過返煤皮帶機(jī)摻入篩下末煤。原煤分級(jí)篩篩下末煤進(jìn)入末煤倉(cāng)。

TDS 系統(tǒng)工藝流程圖如圖2。

圖2 TDS 智能干選工藝流程圖

3.3 工藝布置

改造采用TDS 智能干選機(jī)代替人工手選，在現(xiàn)有手選樓改造。

在礦井原煤皮帶機(jī)頭新增除鐵器。在6.40 m 平面，拆除北側(cè)手選皮帶，原煤分級(jí)篩出料口后面依次布置振動(dòng)布料器和TDS 智能干選機(jī)；在2.30 m平面，原末煤皮帶機(jī)上方布置一臺(tái)矸石限下篩。

高壓風(fēng)利用附近的礦井壓風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)富余的空壓機(jī)，安裝敷設(shè)壓風(fēng)機(jī)房至手選樓壓風(fēng)管路，為智能干選機(jī)提供干凈可靠的風(fēng)源。設(shè)計(jì)在現(xiàn)有篩分樓外皮帶機(jī)棧橋下布置冷干機(jī)，在末煤轉(zhuǎn)載點(diǎn)附近布置一臺(tái)6 m3儲(chǔ)氣罐和一臺(tái)8 m3儲(chǔ)氣罐。

在現(xiàn)有配電室北側(cè)末煤皮帶棧橋西側(cè)貼建配電室，用于TDS 系統(tǒng)供電。

4 應(yīng)用效果與效益

4.1 應(yīng)用效果

TDS12-300 智能干選機(jī)平均處理能力為100 t/h，最大可達(dá)到130 t/h。TDS 智能干選系統(tǒng)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：分選后矸石平均帶煤率為1.30%，矸石平均排出率為95%，具體見表2。

表2 楊村煤礦TDS 智能干選系統(tǒng)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì) %

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

采用TDS 智能干選機(jī)分選與人工手選相比有如下效益：

（1）節(jié)省人工。采用TDS 智能干選機(jī)工藝，可節(jié)省14 名手選工人，每年節(jié)省人工成本142.8 萬元。

（1）提高塊煤質(zhì)量，提高銷售價(jià)格。智能選矸系統(tǒng)塊煤含矸率控制在2%以下，塊煤售價(jià)預(yù)計(jì)提高170 元/t，每年將增加727.35 萬元效益。

4.3 社會(huì)效益

大粒度塊煤處理系統(tǒng)通過技術(shù)改造后，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化操作和控制，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)安全集約高效生產(chǎn)。塊煤分選采用全封閉結(jié)構(gòu)，并配套完善的除塵系統(tǒng)，降低分選過程中揚(yáng)塵現(xiàn)象，為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員提供安全的作業(yè)環(huán)境，確保職工的作業(yè)安全。

采用TDS 智能干選機(jī)分選，不耗水，可節(jié)約水資源。傳統(tǒng)水洗工藝在洗選過程中產(chǎn)生煤泥，由于其發(fā)熱量低，粘結(jié)成團(tuán)難以處理和利用，一般無法摻入產(chǎn)品煤，單獨(dú)銷售需長(zhǎng)時(shí)間晾曬且價(jià)格低，通常作為廢棄物外排，污染環(huán)境。而TDS 智能干選機(jī)不產(chǎn)生次生煤泥，有效解決了粘濕煤泥難處理的問題，保障企業(yè)正常生產(chǎn)的同時(shí)也保護(hù)了周邊環(huán)境。

5 結(jié)語

楊村煤礦TDS 智能干選系統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用TDS 智能干選機(jī)分選大粒度原煤，矸石平均帶煤率1.3%，矸石平均排出率為95%，使用效果良好。同時(shí)，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，減少矸石的無效運(yùn)輸，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益良好。TDS 智能干選機(jī)在楊村煤礦的成功應(yīng)用，為兗礦集團(tuán)其他廠礦提高智能化和管理水平提供了借鑒。