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★ 智慧矿山 ★

TDS智能干选机在永明煤矿的应用

李新山

(陕西永明煤矿有限公司,陕西省延安市,716000)

摘 要 针对人工拣矸作业效率低、矸石易泥化导致后续细选系统分选效果恶化、煤泥水系统负荷大等问题,陕西永明煤矿有限公司决定采用TDS智能干选机对100~25 mm块煤进行分选,替代传统人工拣矸作业。生产实践表明,TDS智能干选机分选100~25 mm块煤时成效显著,矸中带煤率平均为1.95%,矸石排出率平均为97.41%。TDS智能干选机的应用提升了选煤能力,增加了产品产量,降低了煤泥产率,节省了加工成本,提高了选煤厂的经济效益。

关键词 TDS智能干选机 块煤干法分选 矸石泥化 矸石排出率

陕西永明煤矿有限公司(以下简称“永明煤矿”)隶属于山东能源临沂矿业集团,配套有重介+浮选工艺选煤厂,选煤厂现阶段处理能力为1.20 Mt/a。矿井主要开采3号和5号煤,其中+50 mm块煤产率约为8.5%,+25 mm块煤产率约为23.5%,+25 mm块煤中矸石含量占全样的14.49%;因5号煤的矸石易泥化,选煤厂实际生产能力约为210 t/h。选煤厂现有排矸工艺为:原煤进入准备车间进行50 mm分级,+50 mm物料采用人工拣矸进行分选,块煤经破碎机破碎至-50 mm与原煤分级筛筛下物料一起由带式输送机运至后续洗选系统,矸石及杂物落地后装车外排。为了提高块煤预排矸效率,降低矸石泥化对后续洗选系统分选效果的影响,永明煤矿比选了近年新兴的智能干选工艺与传统的重介排矸工艺,并进行充分严谨的调研与论证后,引入TDS智能干选机替代现有人工拣矸作业[1-5]

1 改造的必要性

(1)矸石拣出率低,矸石存在泥化,影响后续洗选能力,增加洗选加工成本。人工拣矸作业受人为因素影响,经常会出现由于人员疲惫和疏忽,矸石拣出率不能保证;并带来如下问题:一是增加煤泥水系统负担,由于大块矸石拣出率不高,大块煤中未拣出矸石经破碎后进入洗选系统,并且5号煤的矸石见水泥化严重,因此产生大量次生煤泥,增加了煤泥水系统的负担;二是恶化分选效果,矸石次生煤泥不易沉降,导致煤泥水系统负荷大,循环水浓度增高,重介和浮选分选效果变差,介耗升高,现场只能通过采用降低入选量至210 t/h和延长煤泥水系统生产时间的方式维持生产;三是增加块煤破碎机功耗及维修量;四是增加洗选加工成本,未拣出矸石进入洗选系统,既增加了选煤厂的生产负荷,又增加了加工成本,此外矸石对管道、溜槽、设备等磨损严重,无形中增加了设备损耗。

(2)人工拣矸作业作为选煤厂的传统作业环节,一直存在工人劳动强度高、噪声大、粉尘大、工作环境差的问题。

(3)选煤厂的自动化水平较高,将人工拣矸作业改为智能排矸后,真正实现选煤厂全厂的自动化生产。

基于以上原因,为了提高矸石拣出率、减少矸石泥化、降低生产成本、提高企业经济效益,同时进一步提高选煤厂的自动化水平,解放人工拣矸作业工人繁重的劳动强度,将选煤厂人工拣矸作业升级改造为TDS智能排矸十分必要。

2 TDS智能干选机分选原理与技术特点

2.1 分选原理

TDS智能干选系统由给料、识别、执行3个主要系统和配套的供风、除尘、配电、控制等辅助系统组成,其分选原理如图1所示。

TDS智能干选机工作原理为:基于朗伯比尔定律,利用煤和矸石对于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矸石;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和矸石,智能开启阵列式气枪实现煤矸分离。TDS智能分选机适用于300~25 mm的块煤分选,可代替人工拣矸、动筛跳汰机、浅槽分选机等传统分选设备[6]

图1 TDS智能干选机分选原理

2.2 技术特点

(1)处理能力大。目前TDS智能干选机最大单台处理量能够达到380 t/h。

(2)处理粒级宽。TDS智能干选机可处理100~25 mm的中块原煤和300~50 mm的大块原煤,适用粒度范围为300~25 mm。

(3)分选精度高。TDS智能干选机分选精度已经能够达到矸中带煤率为1%~3%,煤中带矸率为1%~3%,分选精度远优于传统动筛排矸,接近于重介浅槽分选机[7]

(4)可靠性高。TDS智能干选机所有部件全部按防爆标准设计,已通过一类防爆认证,取得了煤安认证;TDS智能干选机采用铅板全密封屏蔽辐射,已取得辐射安全许可证,辐射防爆达到国际标准,且X射线装置断电后不产生辐射。

(5)智能化程度高。随着TDS智能干选机处理数据量的增大,分选精度会不断提高,对煤质的适应性也越来越强;此外,TDS智能干选机结构简单、运行成本低、除尘设计完善等也是智能干选系统较为突出的优点[8-11]

3 应用实践

3.1 改造方案

永明煤矿根据现场实际生产需要,选择了TDS14-100智能干选机和其他设备进行排矸系统的改造,TDS智能干选机改造布置如图2所示,主要设备选型技术参数见表1。

图2 TDS智能干选机改造布置

表1 主要设备选型技术参数

序号设备名称设备型号数量规格参数1智能干选机TDS14-1001台100~25 mm,L=7 m2原煤分级筛CRS12121台25 mm,交叉筛3空压机SA1601台Q=25.5 m3/min,P=0.85 MPa4原煤破碎机2DSKP951501台入料500~0 mm,出料100~0 mm5精煤破碎机CB0710F1台入料100~25 mm,出料50~0 mm

将原煤仓下的现有带式输送机角度由0°增加到4°,机头抬高,在机头处增加原煤通过式破碎机将原煤破碎至100 mm以下;拆除准备车间现有分级筛和人工拣矸带式输送机、块煤破碎机及其附属的溜槽。在准备车间5层布置新增原煤分级筛,4层布置TDS智能干选机。

3.2 改造后的智能干选工艺流程

改造后的工艺流程为:原煤分级筛筛上100~25 mm块原煤进入TDS智能干选机进行分选,执行打矸工艺。分选后的矸石进入准备车间1层杂物间,由汽车外运;分选后的精煤经原有原煤破碎机碎至50~0 mm,与分级筛下25~0 mm末煤一起进入后续重介洗选系统。TDS智能干选机排矸工艺流程如图3所示。

3.3 应用效果

永明煤矿TDS14-100智能干选机于2019年3月投入试生产,应用后的生产数据统计结果见表2,原煤筛分试验和50~25 mm原煤浮沉试验分别见表3和表4。

由表2可知,该机分选后矸中带煤率平均为1.95%,煤中带矸率平均为2.6%,矸石排出率平均为97.41%,指标情况较好。TDS智能干选机能够满足永明煤矿原煤预排矸的分选任务,减少矸石泥化,保障选煤厂的生产能力。

表2 TDS 智能干选机生产数据统计结果

试验序号矸中带煤率统计矸石样质量/kg煤量/kg矸中带煤率/%煤中带矸率统计煤样质量/kg矸石量/kg煤中带矸率/%矸石排出率统计矸石总质量/kg排出矸石量/kg矸石排除率/%1168.82.81.69165.53.42.05172.2168.898.032155.03.52.25162.55.23.2160.2155.096.75累计323.86.31.95328.08.62.6332.4323.897.41

图3 TDS智能干选机排矸工艺流程

表3 原煤筛分试验

粒级/mm类别质量/kg产率(占全样)/%灰分/%100煤9.620.315.86夹矸煤6.600.2145.12矸石63.022.0291.07100~50煤60.191.938.03夹矸煤15.600.5062.47矸石110.203.5391.1850~25煤469.2315.0260.0425~13煤594.2019.0255.8913~6煤629.7420.1647.646~3煤398.2312.7543.943~0.5煤385.1712.3342.650.5~0煤381.7212.2250.93总计3123.50100.0051.98

表4 50~25 mm原煤浮沉试验

密度级/(kg·L-1)重量/kg占本级/%占全样/%灰分/%<1.33.8411.011.64 4.111.3~1.44.5012.901.92 10.551.4~1.52.487.101.06 22.451.5~1.60.882.510.37 31.381.6~1.70.401.140.17 42.591.7~1.80.531.520.23 47.071.8~1.90.762.170.32 58.421.9~2.00.591.700.25 67.83>2.020.9159.968.94 86.99合计34.87100.0014.91 59.97煤泥0.250.720.1169.23总计35.12100.0015.0260.04

4 效益分析

4.1 安全效益

人工拣矸作为选煤厂的传统作业环节,一直存在工人劳动强度大、噪声大、粉尘大、工作环境恶劣等问题,极易造成人身安全方面的事故。永明煤矿采用TDS智能干选机替代人工拣矸作业,可降低分选作业岗位工人数,同时降低工人劳动强度,提升选煤厂自动化管理水平,降低发生人身安全事故的风险。

4.2 降低选煤厂生产成本

(1)节省人力成本。采用TDS智能干选工艺可节省4名人工拣矸工人,按照企业每人支出工人工资8万元/a计算,采用TDS智能干选机可节约人工成本32万元/a。

(2)矸石提前排出,节省重介加工成本。采用TDS智能干选工艺排出的+25 mm块矸石不需要进入后续重介系统。目前重介系统加工费为11.5元/t,折算节省加工费为219.96万元/a。

(3)节省煤泥加工成本。TDS智能干选工艺排出大块矸石后可减少入洗时的次生煤泥,根据改造前后的生产数据对比得知,细煤泥产率降低了2%,按照煤泥水系统加工费4.5元/t计算,折算后节省煤泥加工费为11.88万元/a。

4.3 增加产品产量

采用TDS智能干选工艺后,选煤厂处理量由210 t/h提高到250 t/h,根据现场生产数据得知,改造后精煤产量可提高约200 t/d,按照精煤销售价格950元/t计算,折算后增加效益为 6270万元/a。

4.4 TDS智能干选机新增加工费

TDS智能干选机耗电量为277 kVA/t,按照电价0.6元/kW·h计算,折算后增加电费为 88万元/a。TDS智能干选机备件及运维费用按照约120万元计算,其他设备(主要交叉筛、破碎机)备件及维修费按照20万元/a计算,折算后TDS智能干选机加工费共计228万元/a。

4.5 综合经济效益

TDS智能干选机替代人工捡矸作业产生的综合经济效益分析,见表5。

表5 TDS智能干选机经济效益分析

序号项目TDS智能干选机与人工捡矸作业差值/万元1节省的人工捡矸作业工人工资32.002节省矸石后续洗选加工费219.964节省煤泥加工费 11.885选煤能力提升,每年增加效益6270.006TDS智能干选机新增加工费-228.007合计6305.84

从表5可以看出,在不考虑矸石排出对选煤厂设备及管道磨损的改善、降低煤泥水系统负担等效益的情况下,永明煤矿块原煤采用TDS智能干选机总计产生6305.84万元/a的经济效益,投资回收期短且经济效益显著。

5 结语

TDS智能干选机可以对煤与矸石有效识别,通过高压风执行系统将矸石排出,具有分选精度高、自动化程度高、系统简单、矸石不入水、减少泥化、减少人工、生产成本低等特点。永明煤矿+25 mm块原煤采用TDS智能干选机分选排出大块矸石,可减少矸石泥化,保障选煤厂处理能力满足矿井生产需要,降低生产成本,同时,还解放了繁重的人工捡矸作业,改善了工作环境,减少了安全隐患,提升了选煤厂自动化水平;每年增加效益6305.84万元,有着非常显著的社会效益和经济效益。

虽然TDS智能干选机目前较好地解决了永明煤矿+25 mm大块矸石排出的问题,但25~13 mm粒度级原煤中仍含有较大比例的矸石,如果能在入选前将这部分矸石排除,将会进一步改善后续中介分选的效果,降低煤泥水系统的压力,提升选煤厂的经济效益;而目前TDS智能干选机随着技术的不断提升,已经成功研发出有效分选下限至10 mm的小粒级TDS智能干选机,在技术上能够满足要求,下一步可以考虑采用小粒级TDS智能干选机对永明煤矿25~13 mm粒度级原煤进行预排矸分选。

参考文献:

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Application of TDS intelligent dry separation machine in Yongming Coal Mine

Li Xinshan

(Shaanxi Yongming Coal Mine Co., Ltd., Yan'an, Shaanxi 716000, China)

Abstract In view of the problems of low efficiency of manual sorting operation, poor separation effect of subsequent fine separation system caused by easy gangue sliming, and large load of slime water system, Shaanxi Yongming Coal Mine Co., Ltd. decided to use TDS intelligent dry separator to separate 100~25 mm lump coal instead of traditional manual gangue sorting operation. The production practice showed that the TDS intelligent dry separator was effective in separating 100~25 mm lump coal. The average coal carrying rate in the gangue was 1.95%, and the average gangue discharge rate was 97.41%. The application of TDS intelligent dry separator improved coal preparation capacity, increased product output, reduced slime yield, saved processing cost and improved economic benefits of coal preparation plant.

Key words TDS intelligent dry separation, lump coal dry separation, gangue sliming, gangue discharge rate

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引用格式:李新山. TDS智能干选机在永明煤矿的应用[J].中国煤炭,2020,46(8):48-52.

Li Xinshan. Application of TDS intelligent dry separation machine in Yongming Coal Mine [J].China Coal,2020,46(8):48-52.

中图分类号 TD942

文献标识码 A

作者简介:李新山(1965-),男,山东临沂人,工程师,现任陕西永明煤矿有限公司党委书记、董事长、总经理,主要从事煤矿安全生产工作。E-mail:ymmkbgs@163.com。

(责任编辑 路 强)