張信龍 張軍

（1.中煤天津設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，天津 300120；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

漳村煤礦始建于1958年，現(xiàn)核定生產(chǎn)能力4.0Mt/a。現(xiàn)有原煤處理工藝存在的主要問(wèn)題有兩種：一是現(xiàn)有原煤破碎機(jī)對(duì)硬度高的矸石破碎效果差，塊煤存在過(guò)粉碎現(xiàn)象；二是現(xiàn)有原煤分級(jí)篩的處理能力小，篩分效果差。這些問(wèn)題造成動(dòng)篩跳汰機(jī)的入料粒度下限降低，惡化了動(dòng)篩跳汰機(jī)的分選環(huán)境。當(dāng)出現(xiàn)塊煤產(chǎn)率增大或塊煤中矸石含量較大時(shí)，動(dòng)篩跳汰機(jī)處理能力達(dá)不到生產(chǎn)要求，精煤損失增加，部分矸石無(wú)法提前排出而堵塞排矸輪，或者進(jìn)入到后續(xù)作業(yè)，增加重介系統(tǒng)的生產(chǎn)負(fù)擔(dān)，降低了系統(tǒng)的可靠性，增加了生產(chǎn)成本。

1 煤質(zhì)特征和可選性

1.1 煤質(zhì)特征

漳村煤礦批準(zhǔn)開(kāi)采3號(hào)、15-1號(hào)和15-3號(hào)煤層?，F(xiàn)開(kāi)采煤層為3號(hào)煤層，煤種為貧煤、貧瘦煤，瓦斯等級(jí)鑒定為高瓦斯礦井。煤質(zhì)具有低灰、特低硫、可磨性好、熱穩(wěn)定性好、高灰熔點(diǎn)和高發(fā)熱量等特點(diǎn)，主要作為動(dòng)力煤、噴吹煤和煉焦配煤。

1.2 原煤可選性

1.2.1 資料依據(jù)及代表性評(píng)述

采用的煤質(zhì)資料為《漳村煤礦篩分浮沉試驗(yàn)綜合報(bào)告》（2018年3月），符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，以此作為原煤可選性分析的依據(jù)。

1.2.2 原煤可選性

原煤自然級(jí)篩分組成如表1所示。原煤灰分為30.99%，硫分為0.31%，屬中高灰、特低硫煤。+50mm粒級(jí)產(chǎn)率為19.68%，灰分為51.56%，其中矸石產(chǎn)率為9.49%，矸含量大，宜進(jìn)行預(yù)先排矸。50～0.5mm隨著粒度的降級(jí)，各粒級(jí)的灰分相近。0.5～0mm產(chǎn)率為11.17%，灰分為20.68%，原生煤泥含量較高。

2 選煤工藝

2.1 選煤方法

目前用于塊煤分選主要有重介淺槽分選機(jī)、動(dòng)篩跳汰機(jī)、射線智能干選機(jī)等[1]，而智能分選機(jī)器人系統(tǒng)在煤炭行業(yè)應(yīng)用較少。

重介淺槽分選機(jī)近年來(lái)廣泛應(yīng)用于各類動(dòng)力、化工用煤選煤廠的塊煤分選作業(yè)中。不過(guò)對(duì)于矸石易泥化的煤種較為不利，分選上限一般為200mm，有介質(zhì)循環(huán)量大、系統(tǒng)復(fù)雜、生產(chǎn)費(fèi)用較高等問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中，動(dòng)篩跳汰排矸存在以下問(wèn)題：隨著產(chǎn)量加大和矸石量增大，處理能力嚴(yán)重不足；矸石含量較高時(shí)，設(shè)備磨損嚴(yán)重，故障率高；分選效果不佳，矸石帶煤率高[2]。

射線智能干選機(jī)通過(guò)X或γ射線和圖像識(shí)別技術(shù)，運(yùn)用深度學(xué)習(xí)算法等技術(shù)，對(duì)煤和矸進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)了對(duì)塊煤的精準(zhǔn)識(shí)別與分選。射線智能干選機(jī)不用水、不用介、不產(chǎn)生煤泥，具有分選精度高、分選粒度寬、處理能力大、智能程度高、安全可靠、節(jié)能環(huán)保、項(xiàng)目投資成本低等特點(diǎn)[3-5]。

智能分選機(jī)器人系統(tǒng)采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用視覺(jué)對(duì)煤和矸石進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，利用大數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別煤和矸石，模擬人工抓取動(dòng)作作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、抗惡劣環(huán)境等特點(diǎn)。

2018年6月，漳村煤礦采集300～50mm塊原煤共2.5t，進(jìn)行X射線智能分選試驗(yàn)。試驗(yàn)入料塊原煤性質(zhì)如表2所示，塊原煤試驗(yàn)分選結(jié)果如表3所示。300～50mm塊原煤平均矸石產(chǎn)率為73.20%，經(jīng)過(guò)X射線智能干選機(jī)分選后，干選精煤的平均灰分為11.33%，干選矸石的平均矸石帶煤率為0.73%，平均排矸率為99.36%，平均灰分為89.65%。X射線分選效果明顯，精度高，適用于漳村煤礦300～50mm塊原煤的分選。

因此，推薦采用X射線智能干選機(jī)對(duì)塊煤進(jìn)行分選。

動(dòng)篩跳汰機(jī)是以水為介質(zhì)進(jìn)行分選，以機(jī)械方式替代人工手選，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率。

表3 塊原煤試驗(yàn)分選結(jié)果表

2.2 工藝流程

改造后的工藝流程為原煤經(jīng)過(guò)300mm破碎后，進(jìn)行50mm分級(jí)，50～0mm混煤直接旁路，300～50mm塊煤經(jīng)過(guò)X射線智能干選，塊精煤直接作為產(chǎn)品銷售，塊矸石經(jīng)過(guò)50mm分級(jí)，篩上物去現(xiàn)有礦井矸石處理系統(tǒng)，篩下物摻入混煤。

2.3 主要工藝設(shè)備選型

主要工藝設(shè)備選型如表4所示。

表4 主要工藝設(shè)備選型表

2.4 車間工藝布置

原煤先進(jìn)入原煤破碎機(jī)分級(jí)破碎，再進(jìn)入到原煤分級(jí)篩，其篩上物300～50mm塊煤進(jìn)入到X射線智能干選機(jī)，分選出塊精煤和塊矸石。塊精煤由帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至11號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)，進(jìn)入到選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)；塊矸石進(jìn)入到塊矸石分級(jí)篩，其篩上物由矸石帶式輸送機(jī)收集后，再由矸石帶式輸送機(jī)依次轉(zhuǎn)運(yùn)至12號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)、13號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)進(jìn)入現(xiàn)有矸石排放系統(tǒng)。原煤分級(jí)篩篩下物50～0mm混煤由刮板輸送機(jī)收集后和塊矸石分級(jí)篩篩下物一起由帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至11號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)，進(jìn)入到選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)現(xiàn)改善分選效果、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，針對(duì)漳村煤礦現(xiàn)有原煤選矸系統(tǒng)故障率高、穩(wěn)定性差、分選精度差等情況，通過(guò)本次改造提高了系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)了智能化生產(chǎn)、達(dá)到減員增效的效果。