消除動篩跳汰機(jī)卡矸、堵篩現(xiàn)象的應(yīng)用研究

王夢東

(1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030025;2.西山煤電集團(tuán)公司技術(shù)中心，山西 太原 030053)

西山煤電集團(tuán)官地礦選煤廠為一座設(shè)計生產(chǎn)能力為3.0 Mt/a的礦井型選煤廠，采用動篩跳汰機(jī)械排矸、重介無壓三產(chǎn)品旋流器分選、煤泥壓濾回收工藝，主要產(chǎn)品為優(yōu)質(zhì)動力煤和高爐噴吹煤。動篩跳汰機(jī)采用德國 KHD公司生產(chǎn)的 ROMJIG20.50.08.08型液壓式動篩跳汰機(jī)，分選+50 mm的原煤。生產(chǎn)中，動篩跳汰機(jī)發(fā)揮了很大的作用［1］，減輕了人工揀矸的繁重勞動，也為重介旋流器創(chuàng)造了良好的分選條件，但存在動篩篩床卡矸和堵篩嚴(yán)重、矸石帶煤損失大的問題。

1 動篩跳汰機(jī)卡矸、堵篩原因分析

官地礦選煤廠動篩篩床采用了20 mm×100 mm長方形孔，條狀顆粒易卡死在篩床上，經(jīng)現(xiàn)場觀察，一般5%～10%的篩面上有卡矸現(xiàn)象，造成堵篩、開孔率降低，分選效果隨之變差。觀察還發(fā)現(xiàn)，透篩物中有大量的大塊物料，有的尺寸長度＞100 mm，這是因為一些扁平狀的物料透過篩孔形成的，這些大塊透篩物是造成卡矸和堵篩的主要原因。

跳汰機(jī)因為篩床的作用，跳汰過程類似于濕法篩分情形，即產(chǎn)生一定量的透篩物。按照篩分原理，物料透篩情況與物料性質(zhì)(如粒度、形狀、含泥量等)、篩面工作參數(shù)(如篩面運(yùn)動特性、篩面長度和寬度、振幅、頻率、傾角、篩孔形狀等)及操作管理(如給料適當(dāng)、均勻以及維護(hù)等)有關(guān)。在物料性質(zhì)、操作管理一定的情況下，篩下物與篩面工作參數(shù)有關(guān)。因此，不改變篩面運(yùn)動特性、篩面長度和寬度、振幅、頻率、傾角等參數(shù)時，動篩透篩情況與篩孔形狀有直接的關(guān)系［2］.

目前，動篩跳汰機(jī)所用篩床孔形通常為長方形，用棒條上、下排列焊接而成，可稱之為直條長方形孔篩床，見圖1.這種孔形篩床結(jié)構(gòu)簡單，強(qiáng)度高，開孔率能滿足需要(達(dá)50%多)，對水流的阻力也小，但由于其簡單的孔形，在應(yīng)用中透篩物量較大。

圖1 動篩跳汰機(jī)直條長方形孔篩床圖

顆粒透篩情況見圖2.

圖2 不同形狀顆粒透篩情況圖

當(dāng)物料為細(xì)粒時，屬于易篩粒，透篩容易;而當(dāng)物料呈扁平狀或長條狀時，即使尺寸較大，在合適的條件下，顆粒受到不斷地上下振動，極易穿過篩床而成為篩下物。在實(shí)際接取的透篩物中，除了細(xì)粒外，透篩物含有大量的條狀或扁平狀顆粒，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，細(xì)粒大多為煤，條狀或扁平狀粗粒則為矸石，造成這種情況的原因是使用了直條長方形孔，恰好適合扁平狀矸石透過。

因此，為了減小透篩量，應(yīng)該重新設(shè)計孔形，以徹底改變篩床結(jié)構(gòu)形狀，使其不再是扁平結(jié)構(gòu)，可限制矸石透過，不僅減少了透篩物量，而且還可減少在透篩發(fā)生過程中出現(xiàn)的卡篩和堵篩現(xiàn)象。

2 圓弧形孔篩床結(jié)構(gòu)合理性分析

篩孔形狀決定了不同形狀物料的透篩能力。比如圓形孔和方形孔篩面，其篩下物形狀比較均勻，多為多角形，且相比篩孔尺寸要小一些;而長方形孔篩面的篩下物形狀不規(guī)則，扁平狀偏多一些。分析長方形孔、平行四邊形、斜條波浪形和圓弧形等各種篩孔形狀，在開孔率有所增長，不影響跳汰分選效果，以及篩床低制作成本和高成品保證的情況下，為了獲得對長條狀矸石等大塊物料的透篩限制，圓弧形孔篩床具有更大的優(yōu)勢。因此，將圓弧形孔篩床確定為研究對象［3］.

圓弧形孔篩床由下部的橫向篩條和上部的連續(xù)雙向折彎的圓弧線波浪形篩條構(gòu)成，見圖3.它具有斜條波浪形孔篩床的基本特點(diǎn)，其加工制造也與斜條波浪形孔篩床相似，但比同面積斜條波浪形孔篩床的孔隙有效長度減少更多，更有利于限制物料透篩。

圓弧波浪式孔篩床所用篩條均選用了圓鋼，這比一般的上部篩條為倒梯形結(jié)構(gòu)有較大的優(yōu)越性，具體表現(xiàn)為:有利于形成流線型通道，水流阻力小，不會引起篩床振動。由兩兩相對的篩條構(gòu)成的圓弧波浪式條縫(見圖4)，其形狀為從中間部位向上向下以圓弧狀向外側(cè)漸開的曲線，其中部縫隙最窄，有利于防止物料被卡住并堵塞篩孔，這樣形成了理想的流線型水流通道(孔隙)。如果把開孔的水流通道看作是一個流體小孔，則此種小孔形狀近似為薄壁小孔。篩床上下擺動時，水流通過近似為薄壁小孔的水流通道，無論是向上或是向下流動，都有利于減少水流的阻力損失，確保水流暢通無阻，使其具有較好的透水性，這是確保分選效果的重要措施。

圖3 圓弧形孔篩床孔形結(jié)構(gòu)簡圖

圖4 圓截面篩條的水流特性、卡堵篩示意圖

新舊篩床外形對照圖見圖5.

圖5 新舊篩床結(jié)構(gòu)對照圖

從圖5可見，原直條型篩床的篩孔為80 mm×18 mm的長方形孔口，這也是透篩物(片狀物料)的穿透孔口;而新設(shè)計的圓弧形孔篩床盡管其篩孔面積與直條型篩床的篩孔面積相近，但由于形狀的改變，實(shí)際透篩物(片狀物料)的穿透孔口為40 mm×9.8 mm的長方形孔口，無論是長度、寬度或是面積，均大幅度減少，特別是其面積減少到原來面積的27%，這就是采用圓弧波浪式篩床能夠大幅度減少透篩物的根本原因。

3 工藝效果分析

為了解使用圓弧波浪式篩床的動篩跳汰機(jī)的卡矸、堵篩情況，在生產(chǎn)正常情況下，對直條長方形孔篩床與圓弧波浪式篩床進(jìn)行了原料煤、跳汰精煤、跳汰矸石和透篩物篩分、浮沉對比試驗，對跳汰機(jī)工藝效果進(jìn)行評定。

3.1 透篩物性質(zhì)［4－5］

1)直條長方形孔篩床透篩物粒度組成。

動篩跳汰機(jī)透篩量的計算:人工在斗提機(jī)上隨機(jī)采集數(shù)個整斗量，將其平均值作為一個斗子的提升量，經(jīng)稱重約為6 kg.當(dāng)時記錄的原煤小時上量為620～670 t，跳汰機(jī)小時上煤量為200～220 t.因此，跳汰機(jī)每小時每噸入料按1個斗子量計算的透篩量為

動篩跳汰機(jī)使用原直條長方形孔篩床時，透篩物篩分試驗結(jié)果見表1，其粒度特性曲線見圖6.

表1 直條長方形孔篩床時透篩物篩分試驗報告表總灰:65.42%

由以上試驗結(jié)果可以看出，透篩物粒度分布較均勻，其中＞50 mm產(chǎn)率為23.01%，所占比例稍大，即透篩物中超粒較嚴(yán)重，直條長方形孔篩床對大塊的限制能力較弱;另外，＞50 mm灰分為70.86%，比其他各粒都高，說明其組成基本以矸石為主，沒有必要返回系統(tǒng)再選。

圖6 直條長方形孔篩板跳汰透篩物粒度特性曲線圖

2)圓弧形孔篩床時跳汰透篩物粒度組成。

透篩物篩分試驗報告見表2，粒度特性曲線見圖7.

表2 圓弧形孔篩床時跳汰透篩物篩分試驗報告表總灰:50.42%

由表2可知，＞50 mm產(chǎn)率為11.68%，灰分為57.87%，說明超粒較少，圓弧形孔篩床限制了大塊顆粒的透篩。25～6 mm產(chǎn)率為50.23%，占了整個透篩物量的半數(shù)，同時由圖7中篩上物累積分布曲線的形狀呈下凹狀可知，透篩物細(xì)粒多，這說明圓弧形孔篩床對粗粒透篩有限制能力。

3)小結(jié)。

透篩量折合成每小時每噸入料按1個斗子量計，由使用直條長方形孔篩床時的0.028 6 kg，減小到使用圓弧形孔篩床時的 0.020 0 kg，后者占前者69.93%，即透篩量減少了30%，且細(xì)粒含量增多，超粒比例降低，圓弧形孔篩床對大塊矸起到了較強(qiáng)的限制作用。

圖7 圓弧形孔篩板跳汰透篩物粒度特性曲線圖

3.2 跳汰機(jī)工藝效果分析

在動篩跳汰過程中，會產(chǎn)生一定量的透篩物，因為量比較少，在產(chǎn)率計算中忽略，只按兩產(chǎn)品計算。另外，據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料，只進(jìn)行100～25 mm粒級的產(chǎn)率計算，并不考慮分選過程中的粒度解離所引起的計算誤差，即做100～25 mm近似精煤和矸石實(shí)際產(chǎn)率計算。采用格氏法產(chǎn)率計算。直條長方形孔與圓弧形孔篩床時，跳汰機(jī)分選產(chǎn)品分配曲線、跳汰機(jī)100～25 mm分選工藝效果分別見圖8，圖9，表3，表4.

圖8 直條長方形篩板分選產(chǎn)品分配曲線圖

由表3，4可知，在圓弧形篩床代替直條長方形孔篩床的條件下，動篩跳汰機(jī)的數(shù)量效率由52.87%提高到 86.76%，不完善度由0.350 減小到 0.211，可見分選效果有極大地改善和提高。

圖9 圓弧形孔篩板分選產(chǎn)品分配曲線圖

表3 直條長方形孔篩床時分選工藝效果表

表4 圓弧形孔篩床分選工藝效果表

4 結(jié)語

1)研究表明:造成動篩跳汰機(jī)篩床卡矸和堵篩的主要原因是存在大量的大塊透篩物。

2)動篩跳汰中的透篩類似于濕法篩分過程，分析得到長方形孔篩床有利于扁平狀矸石的透篩，圓弧形孔篩床則可克服前者的不足，減少大塊透篩物的產(chǎn)生，大幅度阻止矸石透篩，從而可以有效解決篩床的卡矸和堵篩現(xiàn)象。

3)通過跳汰機(jī)使用直條長方形孔篩床和使用圓弧形孔篩床的對比工業(yè)性試驗可知:圓弧形孔篩床可降低分選過程的不完善度，提高選煤效率，減小矸石帶煤量，透篩物超粒數(shù)量減少且質(zhì)量提高等。這些都極大地改善了動篩跳汰機(jī)的工藝效果，也拓展了動篩跳汰機(jī)的使用空間。

對動篩跳汰機(jī)篩床進(jìn)行優(yōu)化改造，用圓弧形孔代替直條長方形孔篩床，基本杜絕了大塊透篩物的產(chǎn)生，消除了卡矸和堵篩現(xiàn)象，確保了分選效果。

［1］于爾鐵.動篩跳汰機(jī)在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望［J］.煤質(zhì)技術(shù)，2006(4):1－6.

［2］吳式瑜，岳勝云.選煤基本知識［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，1996:19－68.

［3］吳廣明.圓弧波浪形篩板動篩跳汰機(jī)應(yīng)用及效果分析［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，40(5):125－128.

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［5］王 東，彭建喜，張良畢，等.四臺選煤廠動篩透篩物處理工藝分析與改造［J］.選煤技術(shù)，2010(4):37－38.