浮選精準加藥系統在李村選煤廠的應用

武 磊

(山西潞安礦業集團 慈林山煤業有限公司李村煤礦, 山西 長子 046604)

1 概 況

潞安礦業集團李村礦井選煤廠為設計產能5.00 Mt/a的礦井型選煤廠,主要入洗礦井生產的3號煤層原煤,煤的牌號主要為貧煤,屬特低硫、低磷、低中灰、高發熱量的優質動力煤。

目前李村選煤廠浮選系統有4臺XJM-KS20自吸式空氣機械攪拌浮選機。每臺浮選機有4室,采用在礦漿預處理器人工加藥方式加藥,依據滯后的灰分及精礦槽泡沫層厚度、顏色等人工調整加藥量,加藥不穩定,以致藥耗高,浮精灰分不穩定,降低了浮精產率。為此,引進浮選精準加藥系統,以實現浮選精準加藥,降低藥耗,提高浮選產率,同時減少崗位操作人員,實現浮選崗位制轉換為巡檢制,降低勞動強度,節省人工成本。

2 浮選精準加藥系統

浮選過程是一個物理化學過程,存在參數的時效性差及滯后性等問題,無法及時判斷浮選工作狀態、實時測量浮精灰分,只能進行趨勢性地判斷,因此浮選加藥的精確控制難度較大[1]. 引進的浮選精準加藥系統是通過將浮選過程、煤質等諸多因素與實際生產情況結合起來,對礦漿預處理器入料流量、入料濃度等參數進行實時監控,并對灰分和藥劑使用量進行記錄,構建精準加藥模型,同時引入模糊控制理論,通過一個持續變化的量對浮選加藥進行控制,實現“入料礦漿流量濃度檢測→自動調整加藥量”的控制邏輯。在實際加藥過程中先采集入料濃度、入料流量等參數,獲取當前浮選流程工作情況,再通過模型分析確定當前工況下需要的起泡劑與捕收劑的量,通過控制計量加藥泵頻率對加藥量進行控制,混合藥劑通過乳化泵乳化,最終加入礦漿預處理器。浮選精準加藥系統設計原理見圖1.

圖1 浮選精準加藥系統原理

3 系統組成

浮選精準加藥系統包括數據采集單元、PLC控制單元、恒壓供水單元、精準加藥站。其中數據采集單元對礦漿預處理器的入料流量、入料濃度以及儲藥罐中起泡劑、捕收劑液位進行檢測,為PLC控制單元提供數據依據。PLC控制單元主要完成對數據的收集、整理、計算,控制精準加藥站實現手/自動加藥,同時可在上位機實現遠程監控功能,操作人員可根據需要選擇手動運行或者自動運行。將整個浮選精準加藥系統設備運行狀態、藥劑消耗量等數據實時顯示在上位機畫面中,同時具備設備狀態報警;集控室操作人員只需要在就地觸摸屏/計算機上操作即可實現設備的啟停。恒壓供水單元為藥劑乳化系統提供穩定的清水來源。精準加藥站通過PLC控制單元控制加藥站計量泵實現起泡劑、捕收劑定量加藥,同時與清水進行乳化實現乳化加藥。

4 實施方案

4.1 布置方案

針對李村選煤廠現場實際情況:1) 選用先進的羅克韋爾(簡稱AB PLC)控制系統,將控制柜安裝在浮選機尾礦閘板附近,操作人員在調節參數時可以實時觀察尾礦和精礦狀態。2) 在410浮選機配套的礦漿預處理器入料管道上升段安裝電磁流量計、超聲波礦漿濃度計。3) 對礦漿預處理平臺進行擴建,將加藥裝置安裝在擴建后的平臺上,加藥裝置由2臺變頻計量泵和1臺乳化泵組成。

4.2 泵有關參數的確定

1) 計量泵。選擇起泡劑計量泵最大量程為115 L/h,捕收劑計量泵最大量程為50 L/h;計量泵精度可達到0.1 L/h,計量泵可根據實際情況調節機械量程0～100%.

2) 乳化泵。需要對起泡劑、捕收劑以及清水進行乳化,自動加藥裝置所需清水量小于1 m3/h,選擇處理量為1.5 m3/h的乳化泵。

3) 恒壓水泵。由于現場安裝位置有限,清水箱、清水過濾器以及恒壓水泵等設備安裝位置低于自動加藥裝置,且要保證加藥裝置有一定的出水壓力,選擇揚程為11 m的恒壓水泵,考慮到用水量以及后續設備供水,水泵流量為2 m3/h.

4) 超聲波濃度計。選用測量為0～100 g/L的超聲波濃度計,該濃度計可以根據現場實際礦漿濃度進行數據標定,標定完成后測量準確,數據波動較小,結合PLC控制系統中濾波程序可以測出單位時間內穩定的礦漿濃度。

4.3 調試方案

在浮選機正常運行下,使用量杯對浮選機加藥量進行測量,通過計算得出不同工況下起泡劑、捕收劑加藥量;同時結合收集到的李村選煤廠半年內的浮選加藥數據,與期望的灰分目標相結合,分析出最適合的加藥量數據以及對應的設備參數,并以此作為依據進行設備調試,實現加藥量自動調節以穩定生產情況。

5 實施效果

系統于2023年11月正式投入使用,投入使用后運行情況良好,能夠根據浮選入料變化精準控制起泡劑、捕收劑加藥量。系統投入前后的浮精、煤泥灰分對比見圖2、3,由圖可知,系統投運后浮精與煤泥灰分波動相較于投運前趨于穩定,灰分值也有效控制在目標值9%～11%,尾礦灰分控制在70%以上。

圖2 系統投運前后浮精灰分對比

圖3 系統投運前后煤泥灰分對比

系統投運前半個月的平均日藥劑消耗377.18 g/t,其中起泡劑314.06 g/t,捕收劑63.12 g/t;系統投運后半個月的平均日藥劑消耗340.06 g/t,起泡劑減少30.32 g/t,捕收劑減少6.26 g/t. 在入料煤質相同的條件下,尾礦灰分相同時比手動加藥節約藥劑約10%.

加藥系統投運后,浮選系統實現了由原本的崗位制轉換為巡檢制,減少了現場的操作工人數,降低了工人勞動強度。

6 經濟效益分析

以兩個月的統計數據為基準來看,改造之前,起泡劑用量為314.06 g/(t干煤泥),捕收劑用量為63.12 g/(t干煤泥),而改造之后,起泡劑用量降為283.74 g/(t干煤泥),捕收劑用量降為56.86 g/(t干煤泥)。選煤廠所用起泡劑價格為8500元/t,捕收劑價格為9000元/t,李村煤礦選煤廠每年處理干煤泥量約60萬t,則年可節約藥劑費用18.84萬元。

7 結 語

通過浮選精準加藥系統的改造,將浮選崗位制轉換為巡檢制,降低了職工勞動強度,真正實現了浮選系統無人值守、減員增效的目標,確保了浮選精煤質量穩定,便于對重介系統操作,為穩定產品質量創造了條件,同時也為實現全廠浮選精準化樹立了標桿。