智能加藥系統在選煤廠浮選系統中的應用

萬劉鵬

（西山煤電集團設計院有限公司，山西 太原 030053）

引言

近幾年，西曲選煤廠因礦井的原煤煤泥含量加大并時常夾雜泥巖、黃泥及大量風化煤等諸多不利因素影響，同時，受限于該選煤廠落后的浮選、濃縮機藥劑添加裝備與技術，所以時常出現浮選精礦超灰、尾礦跑煤、細泥積聚，惡化洗水系統等問題，嚴重影響了其浮選精煤產率、浮選尾礦灰分及尾煤煤泥灰分的效果，影響生產的正常進行。因此，西曲選煤廠采用先進的浮選自動加藥技術，采用在線監測自動加藥對濃縮機入料及洗水濃度進行檢測和升級，實現西曲選煤廠煤泥浮選系統的提質增效、減少藥劑浪費與消耗、降低用工數量及職工勞動強度，改善作業環境等的工作目標。

1 西曲選煤廠煤泥浮選加藥現狀分析

1）浮選加藥系統：西曲選煤廠現有4 套浮選機，加藥方式為傳統的人工加藥。浮選精礦灰分和尾礦灰分存在波動情況，浮選情況的灰分一般不超過10.5%，最大不超過11.0%，尾礦灰分波動較大，波動范圍為65%～80%[1]。

4 臺浮選機的入料來至4 臺濃縮旋流器組，旋流器入料煤質類型多樣有原生煤泥、原生煤泥、精煤磁尾（中煤）、精煤磁尾，每兩臺匯聚一根管道通過自流最終匯聚為一個管道，管道中無法混勻，導致浮選機入料濃度、流量和煤質不完全一致，各個浮選機藥劑均需要單獨控制加藥量，依靠人工經驗判斷添加藥劑，操作難度大，勞動強度高。目前每個浮選入料均安裝流量計，但由于管道中氣泡多，流量監測不準已棄用，藥劑添加過程均通過人工手動控制閥門。人工加藥存在不能實時調整、藥劑添加量不穩定等主觀因素，浮選不能保證在最優的工況下分選，易造成尾礦中帶煤以及精煤損失。浮選入料設備流程如圖1所示。

圖1 浮選入料設備流程示意圖

2）濃縮機自動加藥系統：目前添加復合藥劑，加藥過程自動化程度低，有2 臺簡易制藥裝置含加藥泵（不帶變頻），目前加藥過程需要人工添加藥劑、調配藥劑，無法調節加藥量只能通過人工調整配藥濃度來控制加藥量，加藥頻率高，工人勞動強度大，不可避免造成藥劑的浪費。同時以聚丙烯酰胺為代表的藥劑有一定的毒性和腐蝕性，長期接觸會對健康造成損害。

2 改造目的

增設浮選及濃縮機自動加藥系統后，加藥系統由崗位制轉換為巡檢制，浮選與濃縮機加藥每班只需設1 位巡檢工，或可以由其他崗位巡檢監管，降低人工勞動強度與單位藥耗。

通過最優的藥劑制度，盡可能的從尾礦中回收精煤，提高回收率和經濟效益。

3 技術方案

3.1 工藝流程介紹

浮選自動加藥系統配套應用在現有的浮選系統，礦漿灰分在線檢測儀入料引自尾礦管，對整個浮選系統進行實時監控；新增浮選自動加藥站，實現浮選藥劑的除雜、準確定量添加和乳化；浮選自動加藥系統平臺，與浮選自動加藥站和礦漿灰分在線檢測儀連接，對整個浮選系統進行同時具有前饋和反饋的閉環自動調節和控制。關于礦漿灰分在線檢測儀調節浮選時間間隔需要說明的是：為充分利用浮選精煤礦漿灰分檢測數據，實際生產中調節浮選時間間隔需根據實際生產情況確定。

3.2 實施方案

1）增加流量與濃度檢測傳感器。4 臺浮選機的入料濃度和流量不完全一致，增加4 套入浮礦漿濃度計和流量計，在進礦漿預處理器前的自流管上分別安裝濃度計和流量計，對入浮礦漿濃度和流量進行監測，其中因為進礦漿預處理器為自流管道，流量計檢測精度保證存在一定困難，目前正在和流量計廠家溝通尋求盡可能保證流量計檢測精度的方法。

2）增加礦漿灰分檢測儀。根據據西曲生產情況，精礦灰分一般不會超過11%，基本無超灰風險，因此無需檢測。通過檢測尾礦，根據尾礦灰分調整藥劑制度，提高精礦的抽出率，達到精礦灰分不超標、尾礦灰分高的目標。本次改造增加2 臺尾礦礦漿灰分在線檢測儀，每臺尾礦礦漿灰分儀輪換檢測2 臺浮選機的尾礦灰分，檢測時間約30 min 左右，具體檢測時間需要通過試驗確定[2]。

3）增加藥劑的乳化裝置和定量添加裝置。代替傳統的人工控制閥門加藥；根據入料和產品參數，為加藥系統反饋最優的藥劑制度；藥劑制度根據浮選機的入料流量、濃度等參數進行實時調整。

4 實施效果對比

改造前，對西曲選煤廠2020 年3 月—4 月浮選生產報表中共計71 條數據進行了統計和分析，如圖2 所示。西曲選煤廠通過自動加藥系統改造。

圖2 浮選系統灰分分布圖

通過增設浮選自動加藥系統，能夠將浮尾灰分波動范圍變窄縮小。礦漿灰分儀作為浮選系統的“眼睛”，將浮尾礦漿灰分檢測結果反饋到浮選自動加藥系統，自動進行一次浮選加藥調節，無需人工判斷和干預。預測數據圖3 所示。

圖3 浮選系統灰分分布預測圖

5 經濟效益分析

5.1 回收率提升

西曲選煤廠入洗量為300 萬t/年，浮選入料煤泥量占20%～25%按67.5 萬t/年計算。按精煤價格1 000 元/t 計算，穩定浮選尾煤提高的回收率帶來的效益如表1 所示：

表1 效益計算表

5.2 降低浮選藥耗

選煤廠浮選藥劑用量一般較大。通過增設浮選自動加藥系統，其中的浮選自動加藥站，設置有乳化裝置，能夠將普通藥劑乳化為乳化藥劑，提高浮選藥劑的使用效率，降低浮選藥耗，降低浮選藥劑成本。

濃縮機自動加藥系統建設完成后，可以有效量化藥劑添加量，降低人工經驗添加的藥劑損失，達到濃縮藥劑添加的精細化管理，最終可實現減少藥劑消耗量10%～15%。

6 結語

西曲選煤廠通過浮選及濃縮機自動加藥系統改造，可將煤泥水浮選和濃縮機加藥系統由崗位制轉換為巡檢制，實現無人值守。改善了員工的工作環境并減輕勞動強度，保證了工作人員身體健康，同時為西曲礦選煤廠的自動化、智能化水平奠定了良好的基礎。