TDS智能干选机在永明煤矿的应用(1).pdf

★智慧矿山★ 移动扫码阅读 引用格式李新山􀆱T D S智能干选机在永明煤矿的应用 [J]􀆱中国煤炭,２ ０ ２ ０,４ ６８ ４ ８－５ ２ 􀆱 L iX i n s h a n 􀆱A p p l i c a t i o no fT D S i n t e l l i g e n td r ys e p a r a t i o nm a c h i n e i nY o n g m i n gC o a lM i n e[J]􀆱 C h i n aC o a l, ２ ０ ２ ０,４ ６８ ４ ８－５ ２ 􀆱 T D S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,７ １ ６ ０ ０ ０ 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T D S智能干选机对１ ０ ０２ ５mm块 煤进行分选,替代传统人工拣矸作业.生产实践表明,T D S智能干选机分选１ ０ ０２ ５mm 块煤时成效显著,矸中带煤率平均为１ 􀆱 ９ ５％,矸石排出率平均为９ ７ 􀆱 ４ １％.T D S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 T D S智能干选机 块煤干法分选 矸石泥化 矸石排出率 中图分类号 T D ９ ４ ２ 文献标识码 A A p p l i c a t i o no fT D S i n t e l l i g e n td r ys e p a r a t i o nm a c h i n e i nY o n g m i n gC o a lM i n e L iX i n s h a n S h a a n x iY o n g m i n gC o a lM i n eC o 􀆱,L t d 􀆱,Y a n ＇ a n,S h a a n x i ７ １ ６ ０ ０ ０,C h i n a A b s t r a c t I nv i e wo ft h ep r o b l e m so f l o we f f i c i e n c yo fm a n u a ls o r t i n go p e r a t i o n,p o o rs e p a r a t i o ne f f e c to fs u b s e q u e n t f i n e s e p a r a t i o ns y s t e mc a u s e db ye a s yg a n g u e s l i m i n g,a n d l a r g e l o a do f s l i m ew a t e r s y s t e m,S h a a n x iY o n g m i n gC o a lM i n eC o 􀆱,L t d 􀆱 d e c i d e dt ou s eT D S i n t e l l i g e n t d r ys e p a r a t o r t os e p a r a t e １ ０ ０２ ５mml u m pc o a l i n s t e a do f t r a d i t i o n a lm a n u a l g a n g u e s o r t i n go p e r a Ｇ t i o n 􀆱T h ep r o d u c t i o np r a c t i c es h o w e dt h a t t h eT D Si n t e l l i g e n td r ys e p a r a t o rw a se f f e c t i v e i ns e p a r a t i n g１ ０ ０２ ５mml u m pc o a l 􀆱 T h ea v e r a g ec o a l c a r r y i n gr a t e i nt h eg a n g u ew a s１ 􀆱 ９ ５％,a n dt h ea v e r a g eg a n g u ed i s c h a r g e r a t ew a s９ ７ 􀆱 ４ １％ 􀆱T h ea p p l i c a t i o no f T D S i n t e l l i g e n t d r ys e p a r a t o r i m p r o v e dc o a l p r e p a r a t i o nc a p a c i t y,i n c r e a s e dp r o d u c t o u t p u t,r e d u c e ds l i m ey i e l d,s a v e dp r o c e s s i n g c o s t a n d i m p r o v e de c o n o m i cb e n e f i t so f c o a l p r e p a r a t i o np l a n t 􀆱 K e yw o r d s T D S i n t e l l i g e n td r ys e p a r a t i o n,l u m pc o a l d r ys e p a r a t i o n,g a n g u es l i m i n g,g a n g u ed i s c h a r g er a t e 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 􀆱 ２ ０M t/a.矿井主要开采３号和５号煤,其 中 ＋５ ０mm块煤产率约为８ 􀆱 ５％,＋２ ５mm块煤产率 约为２ ３ 􀆱 ５％,＋２ ５mm块煤中矸石含量占全样的 １ ４ 􀆱 ４ ９％;因５号煤的矸石易泥化,选煤厂实际生 产能力约为２ １ ０t/h.选煤厂现有排矸工艺为原 煤进入准备车间进行５ ０mm分级,＋５ ０mm物料 采用 人 工 拣 矸 进 行 分 选,块 煤 经 破 碎 机 破 碎 至 －５ ０mm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 ８４ 中国煤炭第４ ６卷第８期２ ０ ２ ０年８月 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T D S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２ １ ０t/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T D S智能排矸十分必要. ２ T D S智能干选机分选原理与技术特点 ２ 􀆱 １ 分选原理 T D S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. T D S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.T D S智 能分选机适用于３ ０ ０２ ５mm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 T D S智能干选机分选原理 ２ 􀆱 ２ 技术特点 １处理能力大.目前T D S智能干选机最大 单台处理量能够达到３ ８ ０t/h. ２处理粒级宽.T D S智能干选机可处理１ ０ ０ ２ ５mm的中块原煤和３ ０ ０５ ０mm的大块原煤, 适用粒度范围为３ ０ ０２ ５mm. ３分选精度高.T D S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.T D S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;T D S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T D S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,T D S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[ ８－１ １]. 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 T D S １ ４ １ ０ ０智能干选机和其他设备进行排矸系统 的改造,T D S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. ９４ T D S智能干选机在永明煤矿的应用 图２ T D S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 T D S １ ４－１ ０ ０１台１ ０ ０２ ５mm,L＝７m ２ 原煤分级筛 C R S １ ２ １ ２１台２ ５mm,交叉筛 ３ 空压机 S A １ ６ ０１台Q＝２ ５ 􀆱 ５m ３/ m i n,P＝０ 􀆱 ８ ５MP a ４ 原煤破碎机 ２ D S K P ９ ５ １ ５ ０１台 入料５ ０ ００mm,出料１ ０ ００mm ５ 精煤破碎机 C B ０ ７ １ ０ F１台 入料１ ０ ０２ ５mm,出料５ ００mm 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１ ０ ０mm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T D S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１ ０ ０ ２ ５mm块原煤进入T D S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５ ００mm,与分级筛下２ ５０mm末煤一起 进入后续重介洗选系统.T D S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T D S １ ４ １ ０ ０智能干选机于２ ０ １ ９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５ ０２ ５mm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 􀆱 ９ ５％,煤中带矸率平均为２ 􀆱 ６％,矸石排出率平 均为９ ７ 􀆱 ４ １％,指标情况较好.T D S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. ０５ 中国煤炭第４ ６卷第８期２ ０ ２ ０年８月 表２ T D S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/ k g 煤量 / k g 矸中带 煤率/％ 煤中带矸率统计 煤样质 量/ k g 矸石量 / k g 煤中带 矸率/％ 矸石排出率统计 矸石总 质量/ k g 排出矸 石量/ k g 矸石排 除率/％ １１ ６ ８ 􀆱 ８２ 􀆱 ８１ 􀆱 ６ ９１ ６ ５ 􀆱 ５３ 􀆱 ４２ 􀆱 ０ ５１ ７ ２ 􀆱 ２１ ６ ８ 􀆱 ８９ ８ 􀆱 ０ ３ ２１ ５ ５ 􀆱 ０３ 􀆱 ５２ 􀆱 ２ ５１ ６ ２ 􀆱 ５５ 􀆱 ２３ 􀆱 ２１ ６ ０ 􀆱 ２１ ５ ５ 􀆱 ０９ ６ 􀆱 ７ ５ 累计 ３ ２ ３ 􀆱 ８６ 􀆱 ３１ 􀆱 ９ ５３ ２ ８ 􀆱 ０８ 􀆱 ６２ 􀆱 ６３ ３ ２ 􀆱 ４３ ２ ３ 􀆱 ８９ ７ 􀆱 ４ １ 图３ T D S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 / k g 产率 占全 样/％ 灰分 /％ １ ０ ０ 煤 ９ 􀆱 ６ ２０ 􀆱 ３ １５ 􀆱 ８ ６ 夹矸煤 ６ 􀆱 ６ ００ 􀆱 ２ １４ ５ 􀆱 １ ２ 矸石 ６ ３ 􀆱 ０ ２２ 􀆱 ０ ２９ １ 􀆱 ０ ７ １ ０ ０５ ０ 煤 ６ ０ 􀆱 １ ９１ 􀆱 ９ ３８ 􀆱 ０ ３ 夹矸煤 １ ５ 􀆱 ６ ００ 􀆱 ５ ０６ ２ 􀆱 ４ ７ 矸石 １ １ ０ 􀆱 ２ ０３ 􀆱 ５ ３９ １ 􀆱 １ ８ ５ ０２ ５ 煤 ４ ６ ９ 􀆱 ２ ３１ ５ 􀆱 ０ ２６ ０ 􀆱 ０ ４ ２ ５１ ３ 煤 ５ ９ ４ 􀆱 ２ ０１ ９ 􀆱 ０ ２５ ５ 􀆱 ８ ９ １ ３６ 煤 ６ ２ ９ 􀆱 ７ ４２ ０ 􀆱 １ ６４ ７ 􀆱 ６ ４ ６３ 煤 ３ ９ ８ 􀆱 ２ ３１ ２ 􀆱 ７ ５４ ３ 􀆱 ９ ４ ３０ 􀆱 ５ 煤 ３ ８ ５ 􀆱 １ ７１ ２ 􀆱 ３ ３４ ２ 􀆱 ６ ５ ０ 􀆱 ５０ 煤 ３ ８ １ 􀆱 ７ ２１ ２ 􀆱 ２ ２５ ０ 􀆱 ９ ３ 总计 ３ １ ２ ３ 􀆱 ５ ０１ ０ ０ 􀆱 ０ ０５ １ 􀆱 ９ ８ 表４ ５ ０２ ５mm原煤浮沉试验 密度级 / k g 􀅱L－１ 重量 / k g 占本级 /％ 占全样 /％ 灰分 /％ ＜１ 􀆱 ３３ 􀆱 ８ ４１ １ 􀆱 ０ １１ 􀆱 ６ ４４ 􀆱 １ １ １ 􀆱 ３１ 􀆱 ４４ 􀆱 ５ ０１ ２ 􀆱 ９ ０１ 􀆱 ９ ２１ ０ 􀆱 ５ ５ １ 􀆱 ４１ 􀆱 ５２ 􀆱 ４ ８７ 􀆱 １ ０１ 􀆱 ０ ６２ ２ 􀆱 ４ ５ 密度级 / k g 􀅱L－１ 重量 / k g 占本级 /％ 占全样 /％ 灰分 /％ １ 􀆱 ５１ 􀆱 ６０ 􀆱 ８ ８２ 􀆱 ５ １０ 􀆱 ３ ７３ １ 􀆱 ３ ８ １ 􀆱 ６１ 􀆱 ７０ 􀆱 ４ ０１ 􀆱 １ ４０ 􀆱 １ ７４ ２ 􀆱 ５ ９ １ 􀆱 ７１ 􀆱 ８０ 􀆱 ５ ３１ 􀆱 ５ ２０ 􀆱 ２ ３４ ７ 􀆱 ０ ７ １ 􀆱 ８１ 􀆱 ９０ 􀆱 ７ ６２ 􀆱 １ ７０ 􀆱 ３ ２５ ８ 􀆱 ４ ２ １ 􀆱 ９２ 􀆱 ００ 􀆱 ５ ９１ 􀆱 ７ ００ 􀆱 ２ ５６ ７ 􀆱 ８ ３ ＞２ 􀆱 ０２ ０ 􀆱 ９ １５ ９ 􀆱 ９ ６８ 􀆱 ９ ４８ ６ 􀆱 ９ ９ 合计 ３ ４ 􀆱 ８ ７１ ０ ０ 􀆱 ０ ０１ ４ 􀆱 ９ １５ ９ 􀆱 ９ ７ 煤泥 ０ 􀆱 ２ ５０ 􀆱 ７ ２０ 􀆱 １ １６ ９ 􀆱 ２ ３ 总计 ３ ５ 􀆱 １ ２１ ０ ０ 􀆱 ０ ０１ ５ 􀆱 ０ ２６ ０ 􀆱 ０ ４ 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T D S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T D S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T D S智能干选机可节约 人工成本３ ２万元/a. ２矸石提前排出,节省重介加工成本.采用 T D S智能干选工艺排出的＋２ ５mm块矸石不需要 进入后续重介系统.目前重介系统加工费为１ １ 􀆱 ５ 元/t,折算节省加工费为２ １ ９ 􀆱 ９ ６万元/ a. ３节省煤泥加工成本.T D S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１ １ 􀆱 ８ ８万元/a. ４ 􀆱 ３ 增加产品产量 采用T D S智能干选工艺后,选煤厂处理量由 ２ １ ０t /h提高到２ ５ ０t/h,根据现场生产数据得知, １５ T D S智能干选机在永明煤矿的应用 改造后精煤产量可提高约２ ０ ０t/d,按照精煤销售价 格９ ５ ０元 /t计算,折算后增加效益为６ ２ ７ ０万元 /a. ４ 􀆱 ４ T D S智能干选机新增加工费 T D S智能干选机耗电量为２ ７ ７k VA/t,按照 电价０ 􀆱 ６元/kW􀅱h计算,折算后增加电费为８ ８ 万元/a.T D S智能干选机备件及运维费用按照约 １ ２ ０万元计算,其他设备 主要交叉筛、破碎机 备件及维修费按照２ ０万元/a计算,折算后T D S 智能干选机加工费共计２ ２ ８万元/a. ４ 􀆱 ５ 综合经济效益 T D S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 T D S智能干选机经济效益分析 序号项目 T D S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 ３ ２ 􀆱 ０ ０ ２ 节省矸石后续洗选加工费 ２ １ ９ 􀆱 ９ ６ ４ 节省煤泥加工费 １ １ 􀆱 ８ ８ ５ 选煤能力提升,每年增加效益 ６ ２ ７ ０ 􀆱 ０ ０ ６T D S智能干选机新增加工费－２ ２ ８ 􀆱 ０ ０ ７ 合计 ６ ３ ０ ５ 􀆱 ８ ４ 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T D S智能干选 机总计产生６ ３ ０ ５ 􀆱 ８ ４万元/a的经济效益,投资回 收期短且经济效益显著. ５ 结语 T D S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 ＋２ ５mm块原煤采用T D S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 ６ ３ ０ ５ 􀆱 ８ ４万元,有着非常显著的社会效益和经济 效益. 虽然T D S智能干选机目前较好地解决了永明 煤矿＋２ ５ mm大 块 矸 石 排 出 的 问 题,但２ ５ １ ３mm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T D S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１ ０mm的小粒级T D S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T D S智 能干选机对永明煤矿２ ５１ ３mm粒度级原煤进行 预排矸分选. 参考文献 [ １] 谢广元􀆱选矿学 [M]􀆱徐州中国矿业大学出版 社,２ ０ ０ ５ 􀆱 [ ２] 匡亚莉􀆱选煤厂工艺设计及管理 [M]􀆱徐州中国 矿业大学出版社,２ ０ ０ ６ 􀆱 [ ３] 陈建中,沈丽娟,赵跃民􀆱选矿机械 [M]􀆱徐州 中国矿业大学出版社,２ ０ １ ２ 􀆱 [ ４] 戴少康􀆱选煤工艺设计的思路和方法 [M]􀆱北京 煤炭工业出版社,２ ０ ０ ３ 􀆱 [ ５] G B５ ０ ３ ５ ９ ２ ０ １ ６,煤炭洗选工程设计规范 [S]􀆱北 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