TBS粗煤泥分選技術在馬蘭礦選煤廠的應用

劉 杰

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦選煤廠，山西 古交 030200）

0 引言

現階段，我國選煤廠的選煤技術進入快速發展期，無論從技術創新研發還是選煤設備的研制中，都以分選工藝的細化為主，依據不同選煤廠的作業狀況，針對性開展成熟分選工藝的研發，如粗粒煤重介旋流器分選、，煤泥浮選技術等，而從幾種不同分選技術的使用設備上分析，設備的選擇方向并不相同。盡管以上幾種分選技術已經相當成熟，但由于耗能高，成本大，因此使用效果及使用頻率并不高，而TBS粗煤泥分選技術中干擾床分選機的引進，在粗煤分選技術中展現出巨大的優勢。

1 原煤粒度分析

山西焦煤西山煤電（集團）有限責任公司下屬的馬蘭礦選煤廠2019年上半年完成精煤計劃產量的104%，已超額完成任務，這與先進TBS粗煤泥分選技術應用具有重要作用。該選煤廠的原煤粒度組成見下表1。

由表1中數據可知，原煤粒級在-3mm產率為17.96%，此原煤粒級的粉末煤含量較高，在粒級為-0.5mm時，原煤粉末煤含量為7.74%，由此可以分析出，馬蘭礦選煤廠原煤成分與其粒度大小成正比例關系，隨著粒度的變小，原煤成分逐漸降低，說明該廠的煤質脆且易碎。

表1 馬蘭礦選煤廠原煤粒度組成

由馬蘭礦選煤廠現有的煤泥水系統存在的問題可知，主要體現在以下幾個方面，首先是浮選系統處理量不足，現有煤泥浮選效果相對較差，水力分級系統存在跑粗現象。其中，針對現有煤泥浮選效果較差的具體原因，主要是由于近年來該廠的煤質變差，導致煤泥的含量上升，再加上直接使用底流大排放和不跑溢流直接浮選，具體見平衡表2。

表2 馬蘭礦選煤廠浮選系統數質量平衡表

但是在實際的浮選操作的過程中，由于原煤的粒度較小，因此會導致入選煤的粒度較大，進而導致泥漿的通過量過大，使得浮選的灰分過高，嚴重情況會影響精煤的產量。

2 TBS粗煤泥分選技術在馬蘭礦選煤廠的應用

2.1 TBS煤泥分選機工作原理

TBS煤泥分選機是利用物料的不同密度，以“干擾沉降原理、二次流分級原理”兩個研究成果，結合物理學相關理論為依據進行研制的，使得水流上升，并且能夠在分選槽內形成紊流，這樣可利用干擾沉降，形成分選設備。由于加入到分選設備的入料密度等系數存在差異性，因此形成的上升水流為顆粒的分選產生了良好的作業條件，當入料的顆粒下降速度與上升水流的速度相當時，在分選設備的下部結構中可形成分選床層，當入料速度小于水流上升過程中速度時，顆粒被水流攜帶到溢流位置，進而流出，形成精礦；而當入料的速度大于水流上升過程中的速度時，顆粒物下行，進而穿過分選的床層，形成尾礦，從設備的底層結構中流出，這樣可達到精礦與尾礦的高效分離。

2.2 TBS分選床主要結構及工作流程

2.2.1 主要結構

圖1 TBS分選床設備的結構示意圖

從結構構造上看，如圖1所示。TBS分選床設備的結構主要包含以下幾部分：入料井、執行器、PID控制器、溢流槽、入料口、上升水流管、溢流口、傳感器、擾動板、洗水分配室、底流排放槽等。其主要借助重力作用原理，與水流速度形成速度差，可自動調節分選的密度，能夠實現低密度的分選，同時設備占用空間較小，成本低。

2.2.2 工作過程

分選床內的水流借助壓力作用，產生上升的水流，并進入到壓力水箱中，這樣可以使得擾動板結構能夠在TBS板的底部進行均勻分布，當煤料進入到分選設備中，在水流上升過程中產生的動力作用下，開始出現分層的現象，分層的結果為，粗密度的物料集中在槽體的底部結構中，而細顆粒物或者較輕的顆粒物主要集中在上部槽體中。物料的連續性進入，使得滿足溢流條件的物料逐步的流出槽體，進而形成了精礦；而對于粗密度的物料來說，會通過PID閉環控制結構，從排料閥門的出口排出，并將密度傳感器沉浸到相應紊流層中，對應一定的高度，在床層密度的作用下進行持續性的檢測，床層密度與PID閉環控制器之間相互感應，當床層的密度超過設定值時，底流排料閥就會被動打開，將高密度的物料排除，進而得到尾礦。

在以上工作過程中，主要受到兩個因素的影響。其一為入料的密度，對于入料粒度的范圍來說，主要在3～0.15mm之間，最佳的粒度區間為1～0.25mm，即最佳的入料上下限比值為4：1，如果比值過大，即密度過寬，則會導致尾礦污染精煤，進而損失精煤的純度；其二，入料的濃度也會影響干擾床（TBS）的分選效果，不同入料濃度對干擾床（TBS）分選效果的影響，見表3。

表3 不同入料濃度對干擾床（TBS）分選效果的影響

其次，流量和流速也會影響分選床的分選效率，如選擇使用的水應為專用水，當上升水的濃度過高時，應適量添加，利用清水進行稀釋，水的濃度在上升的過程中，最好控制在25g/L。

2.3 應用分析

針對TBS分選床主要結構及工作流程，其在選煤廠中使用過程中，主要的工藝流程為“重介旋流器+TBS分選床分選機+浮選聯合工藝”，此流程中，一般選擇的物料的粒度在1mm脫泥、+1mm物料、-1mm經過分級處理、底流為1～0.25mm進入到TBS分選床分選機系統中，作為物料進入。與傳統的脫泥工藝相比而言，此工藝流程中的優勢明顯，主要可體現在減輕浮選的入料量，同時可以降低流程使用過程中的成本，并高效的提升浮選的效率，節約使用資源，并能夠實現節能降耗等，提升中間操作過程中介質的回收效率。

3 TBS分選床分選機應用過程中效益分析

1）針對精品煤的分選，TBS分選床分選機可實現對0.3～2mm粒級粗煤泥的分選，實現的精煤產率提高0.2%以上，每年經過TBS分選床主要結構及工作流程TBS分選床分選機選出的精煤量可達到1500t，以精煤的市場單價704元/t進行計算，每年精品煤可增加的經濟收益達到105萬元，由此數據可以看出，利用TBS分選床分選機開展精煤的分選作業，可最大化的提升選煤廠的經濟效益。

2）同時，在增加經濟效益的基礎上，還可以節約成本，通過降低物料浮選的濃度，11.7g/L，整體油耗降低0.2kg/t，這樣可充分的實現整個重介介耗降低0.8kg/t，從而每年可有效的節約335萬元。

馬蘭礦選煤廠經過工藝改造，在預先洗泥和TBS改造以后，使得選煤的效率和效果都有所提升，并可以通過TBS分選來回收0.3～2mm的粗煤泥，進而提升了精煤的產量，同時可創造更多的經濟效益。因此，在實際的應用過程中，TBS分選機設備的使用，不僅能夠節約成本、提升工作效率，同時能夠提升整體系統中精煤的產量，使得收益增加。

4 結束語

綜上所述，粗煤泥的處理工藝已經在我國相關選煤廠及其他科研單位中得到重視，依據現有的選煤技術，結合TBS分選機設備的使用，能夠使得系統得到最優化的改善，在節能降耗的基礎上，實現整體結構及流程工藝的科學化、合理化應用，進而得到更多的經濟收益。最終要實現的是各大選煤廠工作效率的提升。