倪恒球，馬振飛，李 彪

(淮南礦業(yè)集團(tuán) 潘集選煤廠，安徽 淮南 232082)

潘集選煤廠為年入選原煤12.00 Mt的礦區(qū)型煉焦煤選煤廠，選煤廠工藝流程為50～0.5 mm采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選，粗煤泥采用煤泥重介分選，細(xì)煤泥脫泥浮選，浮選精煤采用加壓過(guò)濾脫水，尾煤濃縮后壓濾回收，實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。該廠自2018年3月投產(chǎn)至2019年3月，噸煤平均介耗偏高約1.30 kg，增加了選煤材料費(fèi)的同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定也產(chǎn)生了一定的影響。

1 存在問(wèn)題分析

影響選煤廠介耗的因素很多，主要包括磁鐵礦粉的質(zhì)量、粗煤泥在系統(tǒng)中的循環(huán)積聚、磁選機(jī)的磁選效率、脫介篩的脫介效果、選煤廠的介質(zhì)管理水平等。通過(guò)對(duì)潘集選煤廠介質(zhì)管理和介質(zhì)回收系統(tǒng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)存在以下主要問(wèn)題：

1)介質(zhì)抓斗無(wú)法精準(zhǔn)計(jì)量，不利于介質(zhì)添加的精準(zhǔn)分析，造成管理?yè)p失。

2)原煤分配到各子系統(tǒng)的量不均勻，容易因?yàn)閭€(gè)別系統(tǒng)入洗量過(guò)大導(dǎo)致介質(zhì)回收系統(tǒng)超負(fù)荷而跑介。

3)三產(chǎn)品旋流器分選后的產(chǎn)品經(jīng)收集箱后無(wú)法均勻分到各脫介篩，部分脫介篩超出脫介能力導(dǎo)致產(chǎn)品帶介超標(biāo)。

4)精煤磁選機(jī)入料濃度偏高導(dǎo)致磁選機(jī)回收效率偏低。

5)弧形篩、直線篩透篩率低，篩面跑水，脫介效果差。

2 具體實(shí)施方式

2.1 稱重計(jì)量裝置改造

在介質(zhì)抓斗上安裝稱重計(jì)量裝置，在調(diào)度室上位機(jī)安裝介質(zhì)消耗管理軟件。稱重計(jì)量裝置示意圖見(jiàn)圖1.

圖1 稱重計(jì)量裝置示意圖

1)安裝稱重傳感器。

分別在提升減速機(jī)底座4角受力點(diǎn)上安裝4套傳感器，并對(duì)整個(gè)提升機(jī)構(gòu)的電機(jī)、制動(dòng)器、減速機(jī)、滾筒重新找水平。為減小誤差，采用高精度鋼球承載橋式稱重傳感器，并在稱重傳感器旁安裝防搖擺裝置。經(jīng)過(guò)調(diào)試，誤差可以控制在2%以下。

2)安裝定位傳感器。

在介質(zhì)卸料區(qū)域的合適位置加裝定位傳感器，以自動(dòng)準(zhǔn)確獲知抓斗進(jìn)入或離開(kāi)介質(zhì)投料區(qū)域的位置。

3)上位機(jī)安裝介質(zhì)消耗管理軟件。

通過(guò)專用稱重儀表對(duì)4只高精度鋼球承載橋式稱重傳感器輸出的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，生成重量數(shù)據(jù)，運(yùn)用PLC編程軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析數(shù)據(jù)通過(guò)光纖輸送至調(diào)度室上位機(jī)，在調(diào)度室上位機(jī)安裝介質(zhì)消耗管理軟件，該軟件根據(jù)實(shí)際需要生成相關(guān)報(bào)表，自動(dòng)生成當(dāng)班、當(dāng)日、當(dāng)月累計(jì)介質(zhì)消耗量，也可以查詢歷史數(shù)據(jù)，方便介質(zhì)消耗的管理。介質(zhì)消耗管理系統(tǒng)界面見(jiàn)圖2.

圖2 介質(zhì)消耗管理系統(tǒng)主畫(huà)面

介質(zhì)抓斗稱量裝置投入使用后，該廠完善了介耗考核制度，加強(qiáng)了加介過(guò)程監(jiān)督。每個(gè)生產(chǎn)班根據(jù)當(dāng)班原煤入洗量和磁鐵礦粉添加量，核算噸原煤介耗，原則上噸原煤介耗不超過(guò)0.6 kg.介質(zhì)抓斗稱量裝置的使用，小了介質(zhì)的管理?yè)p失，介耗下降約0.15 kg/t.

2.2 輸送機(jī)機(jī)頭分料翻板閉環(huán)控制系統(tǒng)改造

在3001、3002原煤輸送機(jī)機(jī)頭增加分料翻板閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)原煤向4個(gè)子系統(tǒng)的精準(zhǔn)均勻分料，充分發(fā)揮各系統(tǒng)的脫介能力。

1)手動(dòng)翻板改成電動(dòng)翻板。

原3001、3002輸送機(jī)機(jī)頭翻板通過(guò)絲桿手動(dòng)調(diào)節(jié)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。在3001、3002輸送機(jī)機(jī)頭溜槽外側(cè)各增加一個(gè)電動(dòng)裝置(ZW15-24)，并通過(guò)絲桿與分料翻板連接帶動(dòng)翻板動(dòng)作，達(dá)到電動(dòng)分料的目的。

2)采集皮帶秤信號(hào)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

為實(shí)現(xiàn)原煤分料翻板的自動(dòng)調(diào)節(jié)，該廠進(jìn)行了分料翻板閉環(huán)控制系統(tǒng)技術(shù)改造。將3101、3201、3301、3401輸送機(jī)皮帶秤加入控制系統(tǒng)中作為外環(huán)，形成了以皮帶秤在線檢測(cè)為依據(jù)，以進(jìn)入各系統(tǒng)的原煤量均勻控制為目標(biāo)，以電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)作為手段的閉環(huán)控制系統(tǒng)。分料翻板閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖3.

圖3 分料翻板閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖

分料翻板閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)置有兩種操作模式，分別為自動(dòng)模式和手動(dòng)模式。在手動(dòng)模式下，通過(guò)人工判斷，調(diào)整翻板角度，控制煤量。在自動(dòng)模式下，僅需設(shè)置煤量最大允許偏差量，系統(tǒng)根據(jù)條件自行判定，調(diào)節(jié)翻板角度，減小煤量偏差，實(shí)現(xiàn)原煤量均勻調(diào)節(jié)控制[1-2].

潘集選煤廠皮帶秤型號(hào)為ZZ-89D，采用4～20 mA模擬量信號(hào)傳輸，將轉(zhuǎn)載皮帶的瞬時(shí)量輸入PLC軟件，參與到閉環(huán)控制系統(tǒng)中。皮帶秤在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的工作流程圖見(jiàn)圖4.

圖4 皮帶秤在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的工作流程示意圖

由圖4可知，皮帶秤閉環(huán)控制系統(tǒng)同時(shí)滿足皮帶機(jī)運(yùn)行、自動(dòng)模式、差值超過(guò)設(shè)定值(30 t)、超限持續(xù)時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間(10 s)這4個(gè)條件翻板自動(dòng)動(dòng)作，向煤量較大的轉(zhuǎn)載皮帶一側(cè)靠近，當(dāng)兩條轉(zhuǎn)載皮帶秤的煤量相同時(shí)停止動(dòng)作，如此循環(huán)。

輸送機(jī)機(jī)頭分料翻板閉環(huán)控制系統(tǒng)投入使用后，進(jìn)入各系統(tǒng)的原煤量實(shí)現(xiàn)均勻控制，各系統(tǒng)的脫介能力充分發(fā)揮，產(chǎn)品帶介量明顯下降。

2.3 產(chǎn)品分料箱調(diào)量裝置改造

為確保各脫介篩入料均勻，設(shè)計(jì)了一種螺旋調(diào)量裝置，即在分料箱各出料管口(d500 mm)的正上端安裝1套螺旋調(diào)量裝置[3].

分料箱調(diào)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖5.該調(diào)量裝置由螺旋閥架、連接槽鋼(80#槽鋼，壁厚5 mm)、連接盤、連接方鋼(50#方管)、外套圓管等組成，連接槽鋼連接螺旋閥架與連接盤，通過(guò)M20 mm×40 mm固定螺栓連接，連接盤為DN100的平焊法蘭盤，與外套圓管(DN100 mm×8 mm熱軋無(wú)縫管)焊接固定。調(diào)量裝置的中心軸部分，即工作部分主要由螺旋桿、連接方鋼、內(nèi)圓管等組成，內(nèi)圓管為DN80 mm×6 mm的熱軋無(wú)縫管，與圓盤(d630 mm×12 mm普中板)中心焊接，圓盤下端焊接有圓盤刮刀，刮刀由3件190 mm×210 mm×10 mm的鐵板靠背焊接。方管兩端均開(kāi)有孔，通過(guò)螺栓分別連接內(nèi)圓管及螺旋桿，下部的連接螺栓為M20 mm×150 mm長(zhǎng)螺栓，貫穿外套圓管、連接方管及內(nèi)圓管，在外套圓管的兩側(cè)開(kāi)有30 mm×600 mm的通孔槽口，以確保當(dāng)螺旋桿上下調(diào)整時(shí)，內(nèi)圓管及方管可沿槽口方向上下移動(dòng)。

圖5 分料箱調(diào)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖

分料箱調(diào)量裝置安裝示意圖見(jiàn)圖6，旋流器出料口的物料排入分料箱內(nèi)，由分料箱中間方管(600 mm×600 mm)向兩側(cè)箱室內(nèi)分料，再由箱室內(nèi)的出料管分配至下級(jí)弧形篩及脫介篩。設(shè)計(jì)的調(diào)量裝置通過(guò)連接槽鋼(即槽鋼支架)焊接在分料箱出料管正上方，工作時(shí)通過(guò)控制螺旋閥體的閥柄帶動(dòng)中間軸部位升降，最終帶動(dòng)調(diào)節(jié)圓盤、圓盤刮刀的升降，達(dá)到控制進(jìn)入出料管內(nèi)物料量的目的。

圖6 分料箱調(diào)量裝置安裝示意圖

產(chǎn)品分料箱調(diào)量裝置投入使用后，進(jìn)入各脫介篩的物料量實(shí)現(xiàn)均勻控制，避免了分料不均勻?qū)е碌拿摻楹Y脫介能力超負(fù)荷問(wèn)題，產(chǎn)品帶介量明顯下降，介耗下降約0.1 kg/t.

2.4 精煤磁選機(jī)分配桶增加稀釋水管

針對(duì)磁選機(jī)入料濃度偏高問(wèn)題，該廠對(duì)一期、二期4個(gè)精煤磁選機(jī)分配桶各引入一路清水管，同時(shí)根據(jù)磁選機(jī)入料的流量和濃度，及時(shí)調(diào)節(jié)脫介篩噴水量及分配桶加水量，經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)磁選機(jī)入料濃度控制在180 g/L左右較合適，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 改造前后精煤磁選機(jī)尾礦帶介試驗(yàn)結(jié)果表

分配桶增加稀釋水管的改造完成后，有效的改善了精煤磁選機(jī)的分選效果，磁選機(jī)尾礦帶介量明顯下降，噸煤介耗下降約0.2 kg/t.

2.5 使用新型弧形篩網(wǎng)和高效篩板

針對(duì)脫介弧形篩篩網(wǎng)透篩率不高、掛不住料、使用周期短、脫介效果差的問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，經(jīng)過(guò)研究更換使用唐山森普礦山裝備有限公司的新型弧形篩網(wǎng)(2 080×2 115×1 A×1.6).該篩網(wǎng)使用進(jìn)口高強(qiáng)耐磨絲，微倒棱，為了增加弧形篩的透篩效果，將弧形篩網(wǎng)的篩條寬度由2.3 mm改成1.6 mm，增加透篩面積。使用新型弧形篩網(wǎng)后，篩網(wǎng)更換周期由一個(gè)月延長(zhǎng)到兩個(gè)半月，透篩效果、掛料效果明顯好轉(zhuǎn)，弧形篩的脫介效果得到顯著改善[4-5].

針對(duì)直線振動(dòng)篩透篩率不高、篩面水大、產(chǎn)品帶介量大的問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，選用天津威德礦業(yè)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的高效篩板(610 m×610 mm×46 mm×0.5 mm×1.6 mm)，背寬(1.6 mm)較原來(lái)(2.3 mm)減小0.7 mm.使用高效篩板后，透篩效果、產(chǎn)品帶介現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)。改造前后精煤直線振動(dòng)篩產(chǎn)品帶介試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.

由表2可知，改造后精煤直線振動(dòng)篩每千克產(chǎn)品帶介量由0.235 g下降到0.034 g.新型弧形篩網(wǎng)和高效篩板的使用，有效改善了透篩效果，弧形篩和振動(dòng)篩的脫介效果得到改善，產(chǎn)品帶介量明顯下降，介耗下降約0.1 kg/t.

表2 改造前后精煤直線振動(dòng)篩產(chǎn)品帶介試驗(yàn)結(jié)果表

2.6 完善介質(zhì)驗(yàn)收管理制度

對(duì)入廠介質(zhì)按照GB/T 18711-2002《選煤用磁鐵礦粉試驗(yàn)方法》進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)方可入庫(kù)。

磁鐵礦粉質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3.當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為250 mT時(shí)，磁性物含量在95%以上為合格；50 mT時(shí)，磁性物含量在80%以上為合格，低于80%為不合格；粒度-0.045 mm含量在85%以上為合格；全水分每提高一個(gè)百分點(diǎn)扣量1%；硫分每提高一個(gè)百分點(diǎn)扣量1%；真密度大于4.5 g/cm3為合格；在4.3～4.5 g/cm3的，每降低0.01扣量0.5%；小于4.3 g/cm3按不合格處理，給予加倍扣噸處理。

表3 磁鐵礦粉驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)表

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

對(duì)改造前后介耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表4.由表4可知，優(yōu)化改造后，潘集選煤廠噸煤介耗逐步降低，累計(jì)下降約0.70 kg/t，目前該廠介耗穩(wěn)定在0.60 kg/t以內(nèi)。

表4 投產(chǎn)后各季度噸煤介耗統(tǒng)計(jì)表

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

按介耗降低0.70 kg/t，介質(zhì)單價(jià)700元/t，年入洗1 200萬(wàn)t計(jì)算，年節(jié)省介質(zhì)成本約588萬(wàn)元。弧形篩篩網(wǎng)的使用壽命由改造前的一個(gè)月增加到兩個(gè)半月，該廠共計(jì)32臺(tái)脫介弧形篩，單塊弧形篩板約0.27萬(wàn)元，全年共節(jié)約篩板材料費(fèi)62.21萬(wàn)元。兩項(xiàng)合計(jì)可節(jié)約成本650.21萬(wàn)元。

5 結(jié) 論

潘集選煤廠通過(guò)介質(zhì)庫(kù)抓斗稱重計(jì)量裝置的改造、輸送機(jī)機(jī)頭分料翻板閉環(huán)控制系統(tǒng)的改造、產(chǎn)品分料箱調(diào)量裝置的改造、精煤磁選機(jī)入料分配桶增加稀釋水管的改造，使用新型弧形篩網(wǎng)和高效篩板，并結(jié)合相應(yīng)的介質(zhì)管理辦法，噸煤介耗逐漸降低，目前介耗保持在0.6 kg/t以內(nèi)，系統(tǒng)穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量都有所提高。