TBS干扰床在粗煤泥分选中的应用效果评价

王 勇

(西山煤电集团公司 生产技术处，山西 太原 030053)



·技术经验·

TBS干扰床在粗煤泥分选中的应用效果评价

王 勇

(西山煤电集团公司 生产技术处，山西 太原 030053)

介绍了东曲矿选煤厂使用TBS干扰床分选机的分选工艺，阐述了TBS分选机的工作原理，通过计算可能偏差，数据检验计算入料可选性曲线评价TBS的应用效果。实践应用表明，该设备可有效分选1～0.25 mm粒级粗煤泥，降低了进入浮选入料粒度上限, 既节约了浮选药剂用量，又减轻了煤泥水系统的压力，提高了选煤厂最终精煤产量。

TBS干扰床；粗煤泥分选；可能偏差；可选性

1 概 述

东曲矿选煤厂为山西焦煤西山煤电集团有限公司的矿井型选煤厂，主要生产瘦精煤，设计洗选能力400万t，入洗原煤2#和4#煤灰分37%，硫分小于1%，属中、高灰低硫煤；8#煤原煤灰分32%左右，硫分3%左右，属中、高灰高硫煤，主要产品为12级瘦精煤。近年来，随着入选原煤煤质的变化，末煤数量增多，煤泥浮选效果变差，重介系统介耗量增加，严重影响了精煤产品质量和生产成本。为此，该厂对原煤洗选工艺进行改造。

1.1 工艺改造

改造前，东曲矿选煤厂采用跳汰粗选—重介旋器精选—煤泥浮选联合流程工艺。目前，粗煤泥回收是采用浓缩旋流器+电磁高频筛+离心机工艺，回收后直接掺入中煤。改造后，该工艺增加了粗煤泥单独分选环节，采用脱泥无压三产品重介旋流器分选+粗煤泥分选+煤泥浮选三段分选工艺，TBS干扰床分选机在工艺中起到上承粗粒块煤重选和下接细粒煤泥浮选的关键作用，投资费用低、回报率高[1].近年来，TBS干扰床是受到普遍关注的粗煤泥分选设备，并于2005年以后在国内迅速获得广泛应用，它以低成本、高效率成为目前分选粗煤泥的最佳解决方案，特别是对于炼焦煤选煤厂更有意义。

1.2 粗煤泥分选工艺

东曲矿选煤厂粗煤泥分选工艺是原煤预先以1 mm脱泥，+1 mm粒级物料由无压三产品重介系统分选出精、中、矸 3种产品，见图1. -1 mm粒级物料经煤泥旋流器分级，底流(1.0～0.25 mm)作为TBS入料，溢流 (-0.25 mm)进入浮选。TBS溢流经浓缩旋流器、弧形筛和离心机脱水最终成为精煤，尾矿经过高频筛脱水成为中煤。 与旧工艺相比，此工艺的优点在于减轻浮选压力，降低药剂消耗生产成本，提高精煤产率，节约资源。

图1 粗煤泥分选工艺流程示意图

2 TBS干扰床的工作原理和结构

2.1 TBS分选机的理论基础

颗粒的密度、粒度不同,在同一流体中的沉降速度也不同。高密度粗粒具有较大的沉降速度,低密度细粒的沉降速度则较小。如果提供1个上升流体速度v,使其介于低密度细粒的沉降速度vfine,low和高密度粗粒的沉降速度vcoarse,high之间,即满足vfine,low

2.2 TBS干扰床的结构

TBS干扰床的结构示意图见图2.

图2 TBS干扰床的结构示意图

1) 给料箱。给料箱可使固体物料进入TBS中部。入料浓度40%～50%为宜。

2) 梭形阀门组件—梭形阀门及阀座。梭形阀门置于阀座内，一旦槽体需要阀门处于开启状态执行器便推动球形阀门推杆向下，使梭形阀离开阀座排出粗重物料。

3) 紊流板。使上升水流均匀分布于槽体内(孔径大小为5 mm).给水的压力在80～100 kPa为宜，且应尽量采用清水或者浓度较低的循环水。

4) 控制系统。包括探测器、控制器和执行器，以确保分选入料紊流床层的密度精确、持续稳定。

a) 探测器。其底部的1个压力传感器可将紊流床层内的静水压转换成4～20 mA的电信号，并将该信号传到PLC内。因此，床层内的任何密度变化都将产生4～20 mA的信号操作执行器。

b) 控制器。在对床层的实际密度与所需密度(设定值) 比较后，产生一个补偿值，再发出1个4～20 mA的比例信号给执行器，控制球形阀门频繁启闭，使粗粒或重物料穿过阀门，以保持床层密度稳定。

c) 执行器。由1个气动推进阀和1个定位器组成，直接接收来自就地控制器或工厂PLC的4～20 mA电流信号。每个执行器与球形阀门推杆及陶瓷梭形阀门相连，推进器向下运动时，梭形物离开陶瓷座以打开阀门。每个执行器都有人工控制装置，以便定位器失灵时可对推进器阀门进行人工调节。

3 TBS的应用分选效果评价

2015年12月24日采用分级旋流器底流，TBS溢流、底流做小浮沉实验,实验数据见表1：

表1 入料和产品的产率和灰分情况表

3.1 计算可能偏差及绘制分配曲线

g01由表1中各粒度级的入料产率减去尾矿产率与精矿产率减去尾矿产率的乘机求和所得；g11由表1中各粒级精矿产率减去尾矿产率的平方后求和所得；由g01和g11可计算出精矿和尾矿产品产率为γ1和γ2，因此：

(1)

(2)

(3)

(4)

(G0j-G2j)—表1中第j个密度级入料产率减去尾矿产率，%；

(G1j-G2j)—表1中第j个密度级精煤产率减去尾矿产率，%；

由公式(3)、(4)得出计算入料结果，见表2，图3.

表2 分配率计算结果表

图3 重产物分配率曲线图

d75—重产品分配曲线上对应于分配率为75%的密度是1.86 kg/L；

d25—重产品分配曲线上对应于分配率为25%的密度是1.55 kg/L；

d50—重产品分配曲线上对应于分配率为50%的密度是1.7 kg/L.

3.2 数据检验

在确定产品产率之后，计算出入料和实际入料各密度级产率的均方差：

(5)

式中：

G0j—实际入料中第j个密度级产率，%.

计算得：δ=2.78

在完成密度级分配率的计算并计算出入料之后，应对计算所得的数据进行检验，发现如下情景之一时，即可判定递交的原始数据不合格[3].

1) 产品产率计算结果出现负值。

2) 均方差超出规定的临界值。

3) 计算入料各密度级的平均灰分不能按平均密度构成递增序列。

4) 分配率数据点不少于6个。

5) 分配率大于50%的数据点少于2个或分配率小于50%的数据点少于2个。

6) 没有分配率大于75%的数据点或者没有分配率小于50%的数据点。

3.3 总错配物含量及其曲线绘制

错配物计算表见表3， 错配物曲线见图4.

由图3可知等误密度是1.8 g/cm3；分配密度分别是总错配物含量曲线的最低点对应的分配密度点为1.7 g/cm3.

3.4 计算入料可选性曲线

计算入料的可选性曲线参照GB/T16417煤炭可选性评定方法绘制相应曲线，计算入料可选性表见表4，计算入料可选性曲线见图4.

当TBS分选灰分是11%的精煤时，精煤产率61.24%，分选密度1.744 g/cm3，δ±0.1含量为7.96%，TBS计算入料为易选煤。

表3 错配物计算表

图4 错配物曲线图

4 效益测算

TBS 干扰床分选机投入使用后，每年可节约总消耗235.5万元；重介系统吨原煤介耗量由1.9 kg降至1.40 kg，介质粉单耗降低0.5 kg/t原煤，按年入洗原煤300万t计算，目前，介质价格按1 300元/t计算，仅介质粉每年可节约成本约195万元。改造后油耗降低0.2 kg/t，浮选仲辛醇与煤油比例为1∶2，入浮煤泥含量按25%计算，年入洗300万t×25%×0.2 kg/t÷1 000=150 t，醇：50 t×0.61万元/t=30.5万元，油：100 t×0.1万元/t=10万元。

表4 计算入料可选性表

图5 计算入料可选性曲线图

干扰床分选机的应用，有效解决了浮选精煤灰分高、介耗量大的问题，不但回收了大量的炼焦煤资源，而且节约了生产成本，促进了企业经济效益的提升，为解决同类型选煤厂粗煤泥分选的难题提供了较好的方案，具有借鉴意义。

5 结 论

1) TBS分选机结构简单，该设备可能偏差和不完善度分别为0.16和0.22.

2) 在TBS精矿产品中(表1)，密度级为1.4～1.45 g/cm3的精煤灰分为13.74%，应当调整减少TBS顶水流量来降低精煤灰分。

3) 动力消耗几乎为零，因而设备的维护费非常低。

4) 降低介耗和节约浮选药剂，重介分选下限及平均粒度提高，分选效果更好;降低了浮选粒度上限，避免了浮选尾矿跑精煤问题。

5) 精煤回收更大化，总精煤回收率可提高2%左右或更高。

6) 基于传统TBS干扰床分选结构改造，在合适范围内提高其分选效果，多数的研究成果已投入工业应用中，技术较为成熟。在干扰床分选原理的基础上附加力场和流场的新型干扰床分选技术，多处于试验室研究阶段，投入工业生产效果还需要进一步研究。

[1] 卫中宽.干扰床分选机在张双楼选煤厂的应用[J].煤炭加工与综合用,2008(5):11-14.

[2] 陈子彤,刘文礼.干扰床分选机工作原理及分选理论基础研究[J].煤炭工程,2006(4):64-66.

[3] 王 宏,李明辉.煤炭洗选加工实用技术手册[M].徐州：中国矿业大学出版社，2011：670-674.

Application of TBS Interference Bed in Coarse Coal Slime Separation

WANG Yong

Introduces the separation technology of TBS interfering-bed separator at Dongqu coalmine preparation plant, describes the working principle of TBS separator, evaluates TBS application effect by calculating the possible deviation and feeding washability curve. Practice shows that the equipment can effectively sort 1～0.25 mm granular coarse slime, reducing the upper size limit of material entering the flotation feeding system, not only saves the amount of flotation reagent, but also reduces the pressure in coal slime water system, and increases the fine coal production.

TBS interference bed; Coarse slime separation; Possible deviation; Coal washability

2016-06-05

王 勇(1978—)，男，山西闻喜人， 2009年毕业于太原理工大学，硕士研究生，工程师，主要从事选煤管理工作(E-mail)706324067@qq.com

TD94

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1672-0652(2016)08-0020-05