煤礦智能干法分選機CXR-1000 的應用探究

吳文寶

（中煤大屯煤電公司徐莊煤礦， 江蘇 徐州 221611）

1 煤礦用跳汰機分選系統的使用現狀與存在問題

1.1 煤礦用跳汰機分選系統的使用現狀

跳汰機的選矸過程，首先是原煤運輸到手選皮帶機上，由人工進行初級篩選。然后轉運到跳汰室，在跳汰室中密度大的矸石集中到了底層，通過排矸系統運往矸石倉。密度小的煤塊位于上層，經排煤系統運輸到破碎機。還有一部分碎煤碎矸石會隨著水流進入斗提機底部，最后經過斗提機將其運輸到回煤皮帶，最終運輸至煤倉。

1.2 煤礦用跳汰機的存在問題

1）跳汰機有篩板電機及減速機、滾筒電機及減速機、排矸電機及減速機等設備較多，維護工作量較大。篩板、矸石斗子、外圍滾筒銷子等磨損嚴重，需要定期更換。跳汰機還須搭配斗提機工作，造成檢修工作任務繁重。檢修工稍有疏忽，檢修不到位就會造成全礦停產。

2）跳汰機洗選能力低，煤中含矸率（全文均為煤中矸的質量分數）在7%~9%之間，矸中含煤率（煤在矸中的質量分數，下同）在7%左右。遇到工作面斷層等矸石量較多時，無法滿足工藝需求。跳汰機洗選噪聲大，同時產生的污水較多，加劇了徐莊煤礦污水處理方面工作壓力。

3）跳汰機洗選首先要經過人工揀矸工序，該工序受較大人為因素影響，如人員工作中出現疏忽或者高強度作業導致疲憊都會使人員揀矸率下降，影響洗選，從而影響煤質。

4）每天每班至少安排4 人揀矸，造成科里人員短缺現象。

5）人工揀矸作業存在工人勞動強度高、噪聲大、粉塵大、工作環境惡劣等問題。

2 智能干法分選機CXR-1000 分選系統的創新思路

2.1 CXR-1000 應用的必要性

2）最近幾年工作面條件不好，矸石較多，揀矸員工工作壓力大，矸石揀出率不達標，嚴重影響煤質。而且矸石揀出率低下容易造成矸石進入煤流系統，經過破碎機時，容易造成破碎機破碎不動，形成卡堵現象，影響生產。

2.2 CXR-1000 分選系統原理圖（見圖1）

圖1 CXR-1000 分選系統

2.3 智能干法分選機CXR-1000 的技術特點

1）分選精度高，矸中含煤率低于3%，煤中含矸率也低于3%，優于手選、動篩跳汰機的排矸效率。

2）低耗，除電能外無其他消耗，設備運行全部智能化，操作簡單，穩定性高，無需人員操作。

3）節能，物理分離，無需介質，耗電量低。

4）環保：系統完全干法分選，無需水、介質介入，避免環境污染，減輕徐莊煤礦污水處理壓力。

5）運行和維護成本低。

Arrhenius模型能很好的描述蜂蜜黏度-溫度、黏度-含水量以及黏度-溫度-含水量的關系，可以通過公式μ=exp((12.779-0.205 4t)-(0.440 9-0.004 6t)·W)來大致計算出不同含水量的蜂蜜在5 ℃～25 ℃范圍內的黏度值。

6）系統遠程一鍵啟動，無需任何現場操作。

3 智能干法分選機CXR-1000 的應用

3.1 智能干法分選機CXR-1000 的應用實踐

徐莊煤礦主井提升原煤約390 t/h，振動篩篩上物約占25%，所以進入選矸系統約97.5 t/h。經過對現場實際進行勘查，根據現場實際情況以及生產需要，選擇在跳汰機車間拆除原有的跳汰機，安裝兩臺智能干法分選機CXR-1000，單臺處理能力為150 t/h，帶寬1 000 mm，帶速0~3 m/s 可調。由于徐莊煤礦單線生產，所以選擇兩臺并列的分選機。

3.2 智能干法分選機CXR-1000 的應用效果

3.2.1 選煤效果

徐莊煤礦智能干法分選機CXR-1000 于2021 年元月正式投入使用，應用后的選煤效果數據統計如表1、表2 所示。

表1 分選后矸中帶煤率

表2 分選后煤中含矸率

通過表1 中數據可以看出，經過五次采樣，五次采樣數據中矸中帶煤率都＜3%，平均矸中帶煤率也在1.5%左右，指標較好。

通過表2 中數據可以看出，經過五次采樣，五次采樣數據中煤中含矸率都＜3%，平均煤中含矸率也在1.4%左右，指標較好。

通過表1、表2 數據可以看出，智能干法分選機CXR-1000 選煤效果較好，能夠滿足徐莊煤礦原煤分選任務，保障徐莊煤礦的煤質要求。

3.2.2 應用過程中出現的問題及解決辦法。

1）徐莊煤礦智能干法分選機CXR-1000 于2021年元月正式投入使用，使用一段時間后，發現煤流系統中沫煤太多，導致物料分離執行裝置的噴嘴經常堵塞，需要工人每天疏通。經過半年使用電磁閥損壞已達10 個左右（單臺分選機共有110 個），主要原因就是噴嘴堵塞。針對該問題，我單位經過研究探討及調研，最終將原來的振動篩改為滾動篩，煤流中現在基本沒有沫煤。

2）智能干法分選機自帶的除塵系統除塵效果較差，物料分離執行裝置處積聚大量煤塵，也是導致噴嘴堵塞的主要原因。徐莊煤礦在2022 年陸續投入使用兩臺濕式除塵器，除塵效果良好。

3）將振動篩和除塵風機更換改造完畢后，物料分離執行裝置的噴嘴一周內就有個別堵塞，近半年內電磁閥損壞3 個，電磁閥損壞率降低70%左右。

3.3 應用創新

1）通過直接拆除跳汰機，借用跳汰機車間并列平鋪兩臺智能干法分選機CXR-1000，能為單線生產多一份安全生產保障，減少事故造成停產現象。而且智能干法分選機CXR-1000 遠程一鍵啟動，無需任何現場操作。

2）將振動篩更換為滾動篩，大幅度提高篩分效果，減少智能干法分選機噴嘴堵塞現象，提高噴嘴電磁閥的使用壽命，減少投資成本。

4 效益分析

4.1 安全效益

徐莊煤礦人工揀矸作為徐莊煤礦的傳統作業環節，存在工人勞動強度大、噪聲大、粉塵大、工作環境惡劣等問題，極易造成人身安全事故。徐莊煤礦采用智能干法分選機替代人工揀矸作業，可降低選矸作業崗位工人數，同時降低工人勞動強度，提升煤礦自動化管理水平，降低發生人身安全事故的風險。

4.2 降低生產成本

1）節省人力成本。采用智能干法分選工藝可節省4 名揀矸工，由于工作環境惡劣，工人勞動強度大，每人每月工資不低于1 萬元。按照企業每人支出工人工資12 萬元/a 計算，采用智能干法分選機可節約人工成本48 萬元/a。

2）拆除了跳汰機、斗提機等大型設備，減少設備維護維修投資接近50 萬元/a。新增智能干法分選機維護維修投資接近30 萬元/a，綜合降低生產投資成本20 萬元/a。

4.3 增加產品產量

1）采用智能干法分選工藝后，降低原煤分選后矸中帶煤4%，徐莊煤礦年產約169 萬t/a，篩上物約占25%，篩上物約42.25 萬t/a，即降低原煤流失約1.69萬t/a，按照煤銷售價格750 元/t 計算，折算后增加效益為1 270 萬元/a。

2）智能干法分選工藝可減少產生跳汰機洗選時的次生煤泥，改造前每年大約產生3 000 t 煤泥，現在每年產生約2 000 t 煤泥。根據改造前后的生產數據對比得知，從煤泥角度考慮，減少原煤流失約1 000 t/a，按照煤銷售價格750 元/t 計算，折算后增加效益為75 萬元/a。

4.4 綜合經濟效益

智能干法分選機CXR-1000 替代人工撿矸作業和跳汰機濕式分選產生的綜合經濟效益分析，見表3。

表3 智能干法分選機綜合經濟效益分析

從表3 可以看出，徐莊煤礦原煤采用智能干法分選機CXR-1000 總計產生1 413 萬元/a 的經濟效益，投資回收期短且經濟效益顯著。

5 智能干法分選機CXR-1000 的創新應用總結

智能干法分選機CXR-1000 遠程一鍵啟動，可以對煤與矸石及雜物有效識別，具有系統簡單、自動化程度高、分選精度準確、矸石不入水、減少泥化、減少人工、生產成本低等特點。保障徐莊煤礦原煤分選處理能力，滿足礦井生產需要，降低生產成本，同時，還解放了繁重的人工撿矸作業，改善了工作環境，減少了安全隱患，提升了徐莊煤礦選煤系統自動化水平；每年增加效益1 413 萬元，有非常顯著的社會效益和經濟效益。

智能干法分選機CXR-1000 在徐莊煤礦應用過程中，存在一個比較鮮明的問題是噴嘴易堵塞，導致電磁閥易損壞。我們在應用過程中進行了改造升級，將振動篩改造為滾動篩，將原有的除塵風機進行升級改造。大大降低了噴嘴堵塞率，提高了電磁閥的使用壽命。我們直接使用礦內壓風系統，減少了單獨空壓機的維修維護成本。我們保留了手選皮帶，留有一人進行揀較大雜物，減少較大雜物進入分選系統干擾分選效果。由于徐莊煤礦是單線生產，我們使用了兩臺分選機并列生產，單臺一旦出現問題也不會造成全礦停產現象。這樣減少事故影響時間，減少一定的經濟損失。