選煤廠浮選自動(dòng)加藥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

雷思遠(yuǎn)

（西山煤電東曲礦選煤廠， 山西 古交 030200）

引言

浮選系統(tǒng)為選煤廠對(duì)原煤進(jìn)行洗選操作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在一定程度上提升浮選系統(tǒng)的自動(dòng)化水平對(duì)提升洗選煤炭的質(zhì)量和洗選效率具有重要意義。實(shí)踐表明，浮選系統(tǒng)中的加藥控制分系統(tǒng)存在控制精度低、回收效率低以及產(chǎn)品浮選效果差的問題。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)浮選加藥系統(tǒng)控制的精確度和自動(dòng)化程度對(duì)產(chǎn)品最終的質(zhì)量保證具有現(xiàn)實(shí)意義[1]。本文將為浮選系統(tǒng)設(shè)計(jì)藥劑添加模型，從而提升其對(duì)應(yīng)加藥系統(tǒng)的精確性和自動(dòng)化水平，并對(duì)加藥系統(tǒng)的應(yīng)用效果進(jìn)行驗(yàn)證。

1 浮選系統(tǒng)工藝流程及加藥流程研究

1.1 工藝流程

本文以某選煤廠為例，對(duì)其浮選系統(tǒng)的加藥分系統(tǒng)展開研究，為保證該選煤廠產(chǎn)品的多樣性，其對(duì)應(yīng)的分系統(tǒng)包括有跳汰洗選分系統(tǒng)、重介質(zhì)洗選分系統(tǒng)和浮選分系統(tǒng)等[2]。本文對(duì)該選煤廠的浮選系統(tǒng)進(jìn)行研究，其對(duì)應(yīng)的工藝流程如圖1 所示。

本選煤廠浮選系統(tǒng)的物料主要來源于旋流器、弧形篩以及高頻篩所篩選下的煤泥水。如圖1 所示，上述物料統(tǒng)一集中于緩沖水池中，經(jīng)+0.75 mm 的弧形篩進(jìn)行篩選后粗礦直接排放，而篩選的礦漿中加入適量、對(duì)應(yīng)的藥劑正式開始浮選操作。其中，精礦存儲(chǔ)于精礦石中，并經(jīng)過濾機(jī)后得到精煤，經(jīng)一級(jí)浮選后的物料通過濃縮操作和壓濾機(jī)的作用得到尾煤。該浮選工藝流程具有自動(dòng)化水平高，離心式渣漿泵的應(yīng)用提高了精煤的產(chǎn)率，可實(shí)現(xiàn)對(duì)浮選泡沫層的在線動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)[3]。

1.2 加藥流程

圖1 浮選系統(tǒng)工藝流程

為保證浮選系統(tǒng)中加藥操作能夠根據(jù)實(shí)際渣漿對(duì)起泡劑和捕收劑兩種藥劑添加量的比例以及總藥量進(jìn)行精準(zhǔn)控制，保證在浮選操作中藥劑的添加速度處于穩(wěn)定狀態(tài)。實(shí)際上，浮選藥劑量控制原理為比值控制，其能夠根據(jù)所浮選物料的量對(duì)藥劑添加電磁控制閥的開啟時(shí)間進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)藥劑添加速度的控制。藥劑添加速度的精準(zhǔn)控制，既可解決添加速度過快所導(dǎo)致的藥劑浪費(fèi)，還能夠解決藥劑添加速度過慢所導(dǎo)致浮選效果不佳的問題[4]。實(shí)際上，浮選系統(tǒng)中藥劑添加量可通過理論計(jì)算公式進(jìn)行初步確定，具體如式（1）所示：

式中：V 為所添加藥劑的總量；P 為與浮選礦物量相對(duì)應(yīng)的理論藥劑總量；C 為所添加藥劑的濃度；ρ 為所添加藥劑的密度；Q 為浮選物料礦漿的流量。

浮選添加藥劑速度的控制是通過對(duì)電磁閥開始時(shí)間的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)閥口流量的控制。具體控制原理為：根據(jù)所浮選物料的量得出對(duì)應(yīng)所需藥劑的添加量，結(jié)合浮選系統(tǒng)中加藥系統(tǒng)的個(gè)數(shù)得出每個(gè)加藥點(diǎn)的藥劑添加量，并根據(jù)浮選周期得出精確的加藥速度。以單個(gè)加藥系統(tǒng)為例，其對(duì)應(yīng)的工藝流程如圖2 所示。

圖2 加藥系統(tǒng)控制流程圖

2 浮選試驗(yàn)分析

通常浮選操作過程中所添加藥劑的比例需根據(jù)原煤物料特性進(jìn)行綜合確定。以本文所研究選煤廠洗選原煤的特性試驗(yàn)研究得出如下結(jié)論：針對(duì)該選煤廠最終精煤產(chǎn)率及相關(guān)質(zhì)量參數(shù)，當(dāng)所選捕收劑與起泡劑為本廠的藥劑時(shí)，捕收劑與起泡劑的最佳質(zhì)量比例為1.5∶1，洗選每噸原煤所消耗藥劑的總量為1.83 kg，但是，當(dāng)所選捕收劑和起泡劑為山西藥劑時(shí)，捕收劑與起泡劑的最佳質(zhì)量比例為1.5∶1，洗選每噸原煤所消耗藥劑的總量為1.83 kg。不同的是，采用山西藥劑進(jìn)行浮選所得精煤的產(chǎn)率比采用本廠藥劑高5.43%，對(duì)應(yīng)精煤和尾煤的灰分分別提升了1.01%和6.76%。

通過上述分析可得，所選藥劑的廠家不同對(duì)應(yīng)產(chǎn)品精煤的產(chǎn)率和回收性存在一定差距。因此，需結(jié)合原煤的特性得出最佳藥劑比例及藥劑種類。

3 最佳藥劑配比模型的設(shè)計(jì)

浮選藥劑最佳配比綜合衡量指標(biāo)為原煤經(jīng)浮選后所得精煤的灰分。因此，需建立精煤灰分與藥劑比例、原煤灰分、原煤漿料的濃度以及流量等參數(shù)的函數(shù)關(guān)系[5]。藥劑最佳配比模型的建立需大量的計(jì)算，因此本文選用MATLAB 軟件的并結(jié)合2.1 中浮選試驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的藥劑最佳配比模型，所得藥劑最佳比例與上述參數(shù)的關(guān)系如式（2）所示：

式中：X1為捕收劑與起泡劑的比值；X2為原煤料漿的灰分；X3為原煤漿料的濃度；X4為原煤漿料的流量；Y 為要求經(jīng)浮選后所得精煤的灰分。

為驗(yàn)證上述所得的最佳藥劑配比模型的正確性，對(duì)不同捕收劑與起泡劑的比例、入料灰分、入料濃度以及入料流量下的試驗(yàn)灰分值和基于式（2）所得計(jì)算灰分值進(jìn)行對(duì)比，得出如圖3 所示的結(jié)果。

圖3 試驗(yàn)灰分與計(jì)算灰分的對(duì)比

如圖3 所示，基于式（2）所得精煤灰分值與試驗(yàn)所得精煤灰分之間的偏差較小。即，上述所設(shè)計(jì)的藥劑最佳配比模型可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。故，可以將對(duì)本文所設(shè)計(jì)的藥劑比例最佳模型應(yīng)用于自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)中，根據(jù)原煤特性和最終精煤的灰分要求得出最佳捕收劑與起泡劑的比例，并基于對(duì)捕收劑和起泡劑電磁閥的控制達(dá)到對(duì)藥劑比例的控制。

4 浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)的應(yīng)用

為得出根據(jù)藥劑最佳配比模型的浮選自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)和人工控制藥劑比例的兩種控制方式應(yīng)用對(duì)原煤浮選效果之間的差距，本文分別對(duì)兩種控制方式下所得精煤產(chǎn)品的精煤灰分和人員的勞動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比。兩種控制方式對(duì)應(yīng)所得精煤產(chǎn)品的灰分對(duì)比如圖4 所示。

圖4 不同控制方式下精煤產(chǎn)品的灰分對(duì)比

如圖4 所示，采用基于藥劑最佳比例控制模型的自動(dòng)化控制方式所得精煤的灰分值明顯高于基于人工控制所得精煤產(chǎn)品的灰分。此外，對(duì)應(yīng)精煤的回收率提高1%。

經(jīng)實(shí)踐表明，采用基于藥劑最佳比例控制模型的自動(dòng)化控制方式可大大降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，最明顯表現(xiàn)于基于人工控制方式每班組需4 個(gè)人系統(tǒng)才能正常運(yùn)行，而基于智能控制系統(tǒng)每班組僅需2 人即可正常生產(chǎn)，大大降低了人員成本。

5 結(jié)論

浮選操作為洗煤廠洗選操作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，浮選效果在一定程度上決定于所添加藥劑的總量和藥劑的比例。為保證選煤廠的洗選效果，需根據(jù)原煤特性和最終精煤灰分值對(duì)藥劑比例和總量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。基于Matlab 建立藥劑最佳比例自動(dòng)化控制系統(tǒng)，不僅降低了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和人員成本，還提高了精煤產(chǎn)品的灰分和回收率，提升了企業(yè)的利潤(rùn)。