块煤TDS智能干选机在曙光煤矿选煤厂的应用

侯鹏辉

(山西汾西矿业(集团)有限责任公司 曙光煤矿选煤厂，山西 孝义 032300)

1 曙光选煤厂概况

曙光选煤厂是一座现代化矿井型全重介质选煤厂，设计能力为 1.20 Mt/a，实际生产能力为1.50 Mt/a。原煤预处理工艺配有两套块煤动筛排矸系统，其中一用一备，分别建于2005年、2008年，选用德国KHD公司4 m2动筛和沈阳天安矿山机械科技有限公司4.6 m2动筛[1]。入选煤种为肥煤，其产品为炼焦用煤。

随着井下地质条件逐步变差，入洗原煤中矸石含量逐年增加，原煤中小于1.4 kg/L密度级含量由45%降低至30%左右，特别是2014年以来原煤中小于1.4 kg/L密度级含量一直维持在25%左右，最低达10%。由于煤质发生变化，动筛入料中矸石含量由80%左右增加到94%左右[2]，而动筛选后矸石带煤率为5%左右，导致动筛跳汰机基本上失去分选作用。鉴于煤炭在矸石中损失严重，且设备磨损加重，现动筛系统已停用，致使200～40 mm粒级的煤炭不能得到有效分选回收[3]。

为了回收200～40 mm粒级中的煤炭，节约资源，需要改造原煤准备车间的排矸系统。曙光煤矿选煤厂在2015年分别委托两家设计单位对动筛分选系统进行改造，分别对浅槽分选机和TDS智能干选机两种方案进行了对比。前者改造方案投资3 515万元，需新建介质库、浓缩池、压滤车间；后者改造方案投资1 098万元，工艺简单。经过综合对比，确定采用TDS智能干选机改造方案解决动筛排矸系统存在的问题。

2 改造前动筛排矸工艺

改造前动筛排矸原则工艺流程为：出井毛煤先经200 mm分级筛筛分，筛上大于200 mm粒级物料进入大块矸石胶带，筛下200～0 mm物料再经40 mm分级筛筛分；筛下40～0 mm物料进入原煤场，筛上200～40 mm物料进入动筛分选；动筛选出的矸石进入矸石胶带，选出的块煤经破碎后进入原煤场，煤泥水经斗提机、高频筛脱水后，筛上物料根据灰分情况进入原煤场或矸石，筛下水经扫地泵输送至主选系统处理。

3 TDS智能干选机工作原理及技术参数

3.1 工作原理

TDS智能干选机的工作原理为：采用智能识别方法，针对不同的煤质特征建立与之相适应的分析模型，通过大数据分析，对煤与矸石进行数字化识别，根据煤质情况确定“打煤”或者“打矸”。打出的煤与矸石分别通过精煤胶带与矸石胶带排出[3]。TDS智能干选系统包括给料、识别、执行3大主要系统以及供风、除尘、配电、控制等辅助系统，基本工作原理见图1[4]。

图1 TDS智能干选机工作原理示意

3.2 技术参数

TDS智能干选机根据分选粒度可分为300～50 mm、200～40 mm、100～25 mm几款机型[5]，以带宽2 000 mm列举出不同规格的技术参数，见表1。根据实际情况，曙光煤矿选煤厂最终TDS智能干选机选型为TDS20-204，带宽B=2 000 mm，分选粒级为200～40 mm，处理能力200 t/h[6]。

表1 TDS智能干选机技术参数

4 应用效果

4.1 改造后的系统工艺

曙光煤矿选煤厂应用的TDS智能干选机为双排大小枪设计，共290个枪，其中大枪96个，小枪194个。分选时，大枪打大块，以保证击打出大块物料，小枪打小块，以达到较低的带煤率。

因曙光煤矿出井毛煤水分较大且湿粘，造成40 mm分级筛筛分效率低。由表2即可看出，40 mm分级筛筛上200～40 mm粒级中小于40 mm物料占15.30%。另外，该厂采用的TDS20-204智能干选机分选粒度下限为40 mm，如果粒度小于40 mm，分选精度就会变差[7]。为解决以上问题，加强分级效率，决定在40 mm分级筛前再增加1台40 mm正弦筛。

表2 分级筛筛上产物粒度分析

将原动筛及其配套设备拆除，安装TDS智能干选系统。改造后的TDS排矸系统原则工艺流程如图2所示。出井毛煤经200 mm分级筛筛分，筛上物进入矸石胶带，筛下200～0 mm物料先经正弦筛进行40 mm分级，正弦筛下小于40 mm物料进入原煤场。筛上200～40 mm物料再经40 mm分级筛筛分，筛下40～0 mm物料进入原煤场，筛上200～40 mm物料进入干选机分选，干选机选出的矸石经另1台40 mm正弦筛回收细粒后进入矸石胶带，干选机选出的块煤经破碎后进入原煤场[8]。

图2 TDS干选系统原则工艺流程示意

4.2 改造后的运行指标

根据2015年动筛运行时的采样数据和2018年TDS智能干选机运行以来的采样数据(采取入料、选后矸石和选后块煤，分别经过1.8 kg/L密度级浮沉后，小于1.8 kg/L视为煤，大于1.8 kg/L视为矸石)，以矸石带煤率作为评价分选效果的标准，对比检测结果见表3。

从表3中可以看出，改造前动筛运行过程中，选后矸石带煤率4.89%，煤炭损失严重。应用TDS智能干选机后，矸石带煤率0.83%，回收煤炭效果显著。TDS智能干选机在曙光煤矿选煤厂应用以来，实际运行中矸石带煤率均保持在1%以内。因干选机选出的煤炭还要再经主系统洗选，为最大限度回收煤炭，要求干选机将夹矸、疑似煤块全部击打出，因而造成煤中带矸率偏高，在10%左右。运行结果表明，排矸系统改造后，TDS智能干选机分选效果较好。

表3 TDS排矸系统与动筛排矸系统分选效果对比

4.3 TDS运行效果

TDS智能干选机调试完成投运后，近6个月带煤运行无较大故障；生产改为无人值守、有人巡查模式，减少了动筛岗位工，减轻了工人的劳动强度；解决了原动筛车间噪声大、粉尘大、工人工作环境差的问题。智能干选机运行不需要水，不产生煤泥水，可节省大量水资源，有效解决了煤泥发热量低、销售困难和环境污染的难题[9]。

5 经济效益

从TDS干选机实际生产及试验数据可知，毛煤中200～40 mm 粒级占全样约 16%，其中含煤约 6%。经TDS干选机分选后，选后矸石带煤率按最大值1%，干选系统按1.50 Mt/a测算，因入料含煤量较少，可认为通过干选机回收了5%的煤炭，年回收块煤1500000×16%×6%×5/6=1.2万t，根据入洗原煤中精煤(-1.4 kg/L)与中煤(1.4～1.8 kg/L)比例，测算TDS回收的煤炭中精煤9 658 t，中煤2 342 t，产品售价按2018年上半年平均值测算，年可增加销售收入1 192.19万元，见表4。

表4 煤炭产品产量及单价

6 结 论

TDS智能干选机在曙光选煤厂应用以来，取得了较好的运行指标：选后矸石带煤率在1%以内，精煤含矸率在10%左右，分选效果较好；具有较好的经济效益和社会效益：年可增加销售收入 1 192.18 万元，节省人力资源，节约水资源，避免了环境污染[10]。近6个月带煤运行无较大故障，减轻了工人的劳动强度，解决了原动筛车间工人工作环境差的问题。

实际应用表明，TDS智能干选机分选精度高，处理粒度宽，处理能力大，智能化程度高。在曙光煤矿选煤厂应用以来，生产能力、分选粒度及分选效果都达到了预期要求，有效解决了原动筛排矸系统存在的块煤分选回收问题，应用效果显著。