选煤厂浮选机电气自动化技术分析

选煤厂浮选机电气自动化技术分析

李一鑫１，２，３

1、中煤科工集团唐山研究院有限公司河北唐山063012；

2、天地（唐山）矿业科技有限公司河北唐山063012；

3、河北省煤炭洗选工程技术研究中心河北唐山063012

摘要：选煤厂的浮选机是选煤工艺中重要的设施设备之一，对于整个选煤工作有着决定性的作用。浮选机电气自动化技术的应用，能够全面提升选煤工作的工作质量和效率。因此文章重点就选煤厂浮现机电气自动化技术展开分析。

关键词：选煤厂；浮选机；电气自动化

随着我国煤矿采用大型机械化设备，在煤炭开采过程中增加了细粒级煤质的含量，以及在运输和洗选过程中均增加了细粒级煤质含量，洗选煤炭的原生煤泥和次生煤泥都相应增多，这就在整个入洗过程中增加了粗煤泥回收的比重。

一、影响浮选工艺效果的主要参数及其控制方法

（一）入料浓度

不同的浮选设备对入料煤浆浓度的要求不同，达到或是接近浮选设备的入料要求，是保障浮选效果的前提。控制方法：在浮选机入料管处安装矿浆浓度计、矿浆流量计，实时监测煤浆浓度和流量；安装补水管路和调节阀门，补加清洁水或循环水，两者联动调节入料的浓度。测量流量的仪器主要是电磁流量计，测量浓度的仪器主要是γ射线浓度计，波兰采用差压法测量浓度，然而入浮的干煤泥量并不能得到准确的监测，直接导致测控精度较低。据不完全统计，全国浮选自动化进程缓慢，普遍存在加料控制装置缺陷造成系统故障的情况。

（二）药剂管理制度

1）药剂的乳化。在同等药剂用量的情况下，药剂的乳化是增加其使用效率的途径之一，而且简单、实际、有效，药剂经乳化后分散性变好，与矿浆接触面积增大，提高了药剂与煤粒的接触面。实践证明，使用乳化装置后，吨煤药剂耗量可降低10%～30%。药剂通常是采用机械搅拌、水射流、超声波等技术将其粉碎为2～10μm液滴，形成乳浊液。2）加药量的配比、加药位置。各种浮选药剂有不同的作用，对加药量进行优化配比，既能得到较好的浮选效果，又能产生节能经济效益。药剂配比的确定，需要先弄清楚药剂与矿物之间及各种药剂浓度之间的相互关系，疏水性强、可浮性好、细泥少、粒度较粗的煤泥可少用捕收剂，过少则降低产量甚至增加精煤的灰分；过多则浪费捕收剂。我国捕收剂和起泡剂量比例常在5∶1～10∶1。浮选剂添加的常见方法是捕收剂用齿轮泵，起泡剂用轮斗。例如某选煤厂采用的是电容式微差压变送器+孔板节流装置来控制药剂流量。加药位置可以是一点也可以是多点，对于难浮煤泥或者浮选活性较高的药剂应该采用后者。药剂总量的60%～70%加入搅拌桶中，其余加到浮选机的中矿箱或搅拌机构中。使用小流量浮选剂的自动测量和分散多点控制比例自动添加技术，加药量不仅自动跟踪入浮干煤泥量，同时自动跟踪入浮煤浆浓度，使浮选剂加量更加合理，精度提高。

（三）浮选机液位高度

浮选作业中，对浮选槽液位和气泡厚度检测非常重要，对浮选槽的液位和充气量进行控制一直是个难题。由于矿浆液面波动较大，而且伴有大量的气泡，给实际液位检测带来很大难度；加之矿浆性质复杂，具有很强的黏滞性，对检测设备的材质提出了很高的要求。近年来，在浮选槽检测矿浆液位时，常用的方法是采用浮子式液位变送器和超声波测量浮球位移的浮选槽液位计。浮选机液位高度自动化测量和人工测量的对比。随着时间的推移，单从稳定性角度来看，自动化控制的效果显著。

（四）溢流、底流灰分

整个浮选的过程中就是为了达到灰分合格的溢流精矿，将精矿的回收率最大化，对浮选机的溢流精矿管以及尾矿管进行在线检测，可根据实际情况，只对溢流精矿和尾矿其中之一进行监控。将其反馈的信号，与加药配比以及液高度信号实现联动调控。

二、对于浮选参数的相关检测

在浮选的参数检测中，可以根据浮选机及其辅助设备的入料浓度以及尾矿变化效果来即时进行相应的调整。要及时维护自动化加药装置，防止由于装置失灵造成加药不及时的状况。笔者所在单位十分重视自动化技术，正在逐步替换非自动化的加药设施，保证在短期内全面普及自动化。通过先进的自动化控制技术，能够对浮选机及其辅助设备的各项参数进行全面的管控，在浮选过程参数和检测控制中做到零失误，从而提升浮选工作的整体效果，避免浮选药剂的浪费，大幅度提升企业的整体经济效益。

三、选煤厂浮选机电气自动化控制改造分析

某选煤厂经过对于浮选系统的整体改造，大部分浮选系统及其辅助性设备均已采用自动化控制系统进行控制。目前，该单位的原煤系统采用斜轮分选机进行初步分选，洗煤工作中使用的是无压三产品旋流器，压滤系统采用快开式过滤机，控制系统使用小型PLC系统进行控制，这种系统带有即时通讯功能，并且配套智能化的液晶触摸屏，安装在现场的控制柜之中。通过系统的全面自动化优化，使整个浮选工作流程更加便捷、高效。在进行全面自动化改造之前，该单位使用XJM－S系列浮选机工作，这种浮选机主要是通过泡沫层的厚度来确定入浮矿浆浓度，加药过程未实现自动化，主要是根据工作人员的临场经验进行加药。在经过自动化控制的相关改造过后，该单位开始使用K－FV50NS浮选机，该系统完全实现自动化控制，电控系统由现场仪表、气动阀、刮泡远程控制操作系统以及配电室控制柜所组成，通过系统化的指令来完成自动化应用控制。浮选系统的被控模式主要分为以下两种：一种是就地模式，这种模式只能在就地箱中进行相关操作；第二种是远程模式，这种模式可以细化为自动模式和手动模式。自动模式可以对被控制的对象进行自动控制启用操作，而手动控制在控制对象的开始与关闭工作中需要通过控制柜中的操作面板，对相关的设施设备、气动阀以及子系统进行控制。在触摸屏的选择上，该单位采用西门子HMI－TP277触摸屏，通过此触摸屏可以对浮选系统控制对象的状态进行全方位的反馈，反馈方面主要包括阀门压力、自动以及手动指示、气动阀的开度、PLC运行系统及故障等。另外，PID调节器在整个PLC系统中起到了十分重要的作用。如果浮选槽的液位是定值的情况下，执行机构不会进行操作，液位维持不变，当超声波检测到浮选槽液位升高时，PID调节器通过HART来对测量值的信号进行接收，测量值的信号在4mA～20mA之内，之后输入负偏差，经过系统化的运算处理之后，通过HART的总线反馈给气动执行机构，并产生反馈，将尾矿排料闸门的开度增大，液位降低。直至液位降低到给定值时为止。另外，当液位低于给定值时，PID调节器就会输入正偏差信号，对输出电流进行减小的处理，从而对排料闸门开度进行减小处理，使液位升至给定值。通过这一系列的操作，实现了浮选槽液位的自动控制。

四、改造后浮选机自动控制应用的浮选指标对比

在浮选机自动化控制改进工作完成之后，该单位对于改进前后的一些浮选指标作了系统化的统计与分析，经过数据显示，在经过浮选机自动化控制应用改进过后，各方面的浮选指标都有了明显的提升。其中药剂消耗（煤油）从改造前的0.91kg/t降低为改造后的0.80kg/t，抽出率从改造前的16%升高为改造后的22%，灰分比例也从改造前的9.6%-11.0%降低为8.9%-10.0%。

综上所述，浮选工艺自动化节省了本环节的投入资金，减小了工人的劳动强度，提高了洗精煤的质量和产量，增加洗选厂的经济收益，推动选煤厂的自动化进程，值得推广应用。

参考文献：

[1]郭晓军，李开周，田亮.翟镇煤矿浮选工艺改造实践[J].煤炭加工与综合利用，2018（S1）

[2]田忠.潘一选煤厂浮选机变频改造实践[J].内蒙古煤炭经济，2017（23）

[3]章宏令.潘一选煤厂浮选加药控制系统的自动化改造与应用[J].选煤技术，2016（01）

作者简介：

李一鑫（1982—），男，河北唐山人，工程师，从事选煤领域自动化与信息化研究工作。

基金项目：中国煤炭科工集团有限公司科技创新创业资金专项（2018ZD001）