在我國(guó)，入選煤泥量一般占到原煤入選量的20% 左右，而浮選作為分選 ＜ 0. 5 mm 粒級(jí)煤的有效方法，對(duì)精煤產(chǎn)率和選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益都有著重要的影響［1］。煤泥浮選是依據(jù)煤和矸石表面潤(rùn)濕性的差異進(jìn)行的，其實(shí)質(zhì)是疏水的煤粒粘附在氣泡上，親水的矸石顆粒滯留在煤漿中，從而實(shí)現(xiàn)彼此分離［2］。捕收劑主要是用來提高煤粒表面的疏水性，從而提高煤粒吸附氣泡的能力; 起泡劑主要用來穩(wěn)定氣泡，增加氣泡抗變形和破裂的能力。浮選

技術(shù)研究要綜合考慮多種因素的交互作用，創(chuàng)造zui佳的浮選條件，以實(shí)現(xiàn)zui佳的分選效果［3］。影響浮選工藝效果的主要因素有煤泥的性質(zhì)、浮選設(shè)備的工作性能、操作制度 ( 藥劑制度和給料制度) 、浮選工藝流程等［4］。

 

常村煤礦選煤廠是隸屬于常村煤礦的礦井型選煤廠，設(shè)計(jì)能力為 6. 0 Mt /a ( 其中重介系統(tǒng)為 3. 0Mt /a，跳汰系統(tǒng)為 3. 0 Mt /a) ，煤泥浮選采用機(jī)械攪拌式浮選機(jī)。改造前，浮選藥劑通過廠房藥劑箱自流至浮選設(shè)備，通過調(diào)節(jié)各加藥點(diǎn)的閥門來控制加藥量，藥劑消耗量通過藥劑箱上的玻璃管刻度表來計(jì)量，浮選系統(tǒng)存在入料濃度、礦漿流量難以實(shí)時(shí)掌控、浮選調(diào)節(jié)滯后性大、浮選精煤產(chǎn)率低、灰分不穩(wěn)定、藥劑計(jì)量不準(zhǔn)確、浮選崗位工勞動(dòng)強(qiáng)度大，并存在安全隱患等問題。

 

為穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)省藥劑、提高浮精產(chǎn)率，藥劑添加量應(yīng)當(dāng)與入浮礦漿濃度相匹配［5］。浮選自動(dòng)加藥系統(tǒng)投入使用，不但解決了改造前系統(tǒng)存在的問題，還使得浮選系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo)信息得以數(shù)據(jù)化，操作人員能方便的獲得系統(tǒng)的各個(gè)指標(biāo)，使得浮選系統(tǒng)控制更加精確高效。

 

1 系統(tǒng)組成

浮選自動(dòng)加藥系統(tǒng)主要由藥劑儲(chǔ)備系統(tǒng)、藥劑定量輸送系統(tǒng)、藥劑乳化輸送系統(tǒng)、藥劑定點(diǎn)定量添加系統(tǒng)、礦漿流量和濃度檢測(cè)系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。

藥劑儲(chǔ)備系統(tǒng)主要由捕收劑藥劑罐、起泡劑藥劑罐和藥劑輸送管路組成，藥劑罐的液位采用磁翻板液位計(jì)檢測(cè)，采用濾網(wǎng)進(jìn)行藥劑雜質(zhì)過濾，藥劑罐設(shè)置排污孔。

 

定量添加系統(tǒng)主要由計(jì)量泵、背壓閥、逆止閥、脈沖阻尼器、Y 型過濾器、抗震壓力表和管路組成，完成藥劑的過濾、定量添加和輸送、管路穩(wěn)壓逆止和管路壓力顯示。

 

乳化輸送系統(tǒng)主要由射流泵、射流器等組成，完成捕收劑和起泡劑的乳化。乳化作用可增大單位體積藥劑的表面積，而藥劑的比表面積越大，表明油滴的粒度越小，藥劑在礦漿中分散得越充分，和礦物接觸的機(jī)會(huì)就增大，浮選效果也就越好。［6］

 

藥劑定點(diǎn)定量添加系統(tǒng)主要由分布于浮選機(jī)各室和礦漿預(yù)處理器的電磁閥及其控制系統(tǒng)組成，完成各室藥劑的定點(diǎn)、定量添加。自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)主要由西門子 PLC、ABB 變頻器、MCGS 觸摸屏、控制柜等組成，其中 ABB 變頻器用來定量控制計(jì)量泵，西門子 PLC 完成整套系統(tǒng)的信號(hào)采集和控制輸入輸出，MCGS 觸摸屏同西門子 PLC 通過 PPI通訊，并可設(shè)置操作、顯示、記錄畫面。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 2 所示。

 

2 控制原理

浮選藥劑添加量主要是由浮選系統(tǒng)入浮干煤泥量決定，干煤泥量由濃度計(jì)測(cè)量信號(hào)與流量計(jì)測(cè)量信號(hào)計(jì)算得到，藥劑添加量隨入浮干煤泥量的變化而變化［7］。

在濃度不變的條件下，入料流量增加，加藥量相應(yīng)增加［8］。如果干煤泥量不變，只是濃度的增加或減少，按小浮沉試驗(yàn) ( 濃度在 120 g /L 以下時(shí)) ，加藥量應(yīng)隨著濃度的增加呈減少的趨勢(shì)。因此如果藥劑添加量只隨干煤泥量變化，將會(huì)造成藥劑添加量的不精確，引入 ( A － Bq ) 函數(shù)即可解決這個(gè)問題，做到藥劑添加量既跟蹤入浮干煤泥量變化，又隨入浮濃度變化。藥劑添加量公式為:

Iq = ( A － B·q) ·Gm，

式中: Iq 為瞬時(shí)藥劑添加量，kg /h; Gm 為入料中干煤泥量，kg /h; Gm = qQ ; q 為入料濃度，g /L; Q 為入浮礦漿流量，m3 /h; A、B 為無量綱加藥強(qiáng)度系數(shù)，可通過小浮選試驗(yàn)確定，并在生產(chǎn)調(diào)試中進(jìn)一步修正。通過以上公式計(jì)算得到藥劑添加量給定值，給定值和測(cè)量值經(jīng) PID 運(yùn)算，如果測(cè)量加藥量大于給定值，PID 輸出出現(xiàn)負(fù)偏差，經(jīng) PID 運(yùn)算輸出信號(hào)減少，減小加藥量，直到實(shí)際藥量等于給定加藥量，偏差消失，PID 輸出保持穩(wěn)定; 如果測(cè)量加藥量小于給定值，PID 輸入出現(xiàn)正偏差，經(jīng) PID 運(yùn)算輸出信號(hào)增加，增大加藥量，直到實(shí)際加藥量等于給定加藥量，偏差消失，PID 輸出保持穩(wěn)定。

 

3 主要功能

3. 1 工藝參數(shù)在線檢測(cè)、記錄、分析

在浮選入料管路安裝流量計(jì)、濃度計(jì)及循環(huán)水調(diào)節(jié)閥門，實(shí)時(shí)檢測(cè)入料流量、濃度，控制循環(huán)水閥門開度調(diào)節(jié)入料濃度; 采用變頻器控制藥劑添加計(jì)量泵，實(shí)現(xiàn)藥劑量的定量添加; 采用磁翻板液位計(jì)對(duì)藥劑桶液位進(jìn)行采集，實(shí)時(shí)檢測(cè)藥劑桶液位數(shù)據(jù)。由控制系統(tǒng)計(jì)算出入浮干煤泥量、藥劑累積量，同時(shí)形成月、日、時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表。

 

3. 2 藥劑自動(dòng)添加

將浮選系統(tǒng)的外部影響因素 ( 包括入浮礦漿的濃度、流量、煤質(zhì)信息、藥劑性質(zhì)) 全部進(jìn)行信息實(shí)時(shí)采集，形成控制系統(tǒng)的多元輸入信號(hào)，根據(jù)各影響因素的重要性等級(jí)進(jìn)行權(quán)重的分配，系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算結(jié)果做出判斷并調(diào)節(jié)計(jì)量泵給藥頻率，控制藥劑的添加，達(dá)到準(zhǔn)確控制藥劑添加量、準(zhǔn)確配置藥劑比例，實(shí)現(xiàn)藥劑效用zui大化。浮選自動(dòng)加藥系統(tǒng)控制框圖如圖 3 所示、操作畫面如圖 4 所示。

3. 3 藥劑乳化系統(tǒng)

浮選藥劑多為油性藥劑，難溶于水且不易分散，常規(guī)方案為藥劑由廠房藥劑箱自流至浮選生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，此種方案不能使藥劑均勻的分散在煤泥水中，造成粒度細(xì)小而數(shù)量巨大的煤泥與數(shù)量較少而粒徑較大的藥劑液滴相互碰撞，兩者接觸的機(jī)會(huì)少，使得選煤過程中藥劑用量增大，造成藥劑的極大浪費(fèi)［9］。

 

常村煤礦選煤廠乳化系統(tǒng)采用射流乳化技術(shù)，以射流泵、射流器、噴頭等部件組成，通過射流泵入料，在吸氣室形成負(fù)壓，將藥劑吸入，在喉管位置混合后通過擴(kuò)散管散流出去，使得藥劑被充分分割，形成極小的液滴，具有同煤泥顆粒更大的接觸面積，充分發(fā)揮藥劑的效用，從而達(dá)到節(jié)省藥劑的目的［10］。射流器結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。

 

4 應(yīng)用效果

系統(tǒng)投入運(yùn)行兩個(gè)月以來，浮選精煤產(chǎn)率提高2 個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量合格率為 100% ，增加浮選精煤產(chǎn)量 420 t。精煤按 960 元/ t 計(jì)算，增加產(chǎn)值40. 32 萬元; 單臺(tái) XJM － S28 ( 4 室) 型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)，按每月入浮干煤泥量 2. 5 萬 t 計(jì)算，噸煤藥耗為 1. 2 kg，降低藥劑消耗 10 個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)省浮選藥劑 6 t; 實(shí)現(xiàn)了選煤廠節(jié)能降耗與經(jīng)濟(jì)效益的zui大化。

1—噴嘴; 2—吸氣室; 3—喉管; 4—擴(kuò)散管

圖 5 射流器結(jié)構(gòu)圖

Fig. 5 Sketch showing the structure of the jetting unit

 

浮選自動(dòng)加藥系統(tǒng)在常村煤礦選煤廠投入使用后設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，浮選系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄，系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)都有了對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)，系統(tǒng)操作靈活方便，簡(jiǎn)單易學(xué)，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)清晰，實(shí)現(xiàn)了浮選系統(tǒng)的數(shù)據(jù)直觀化，產(chǎn)品可控化。

 

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