重介淺槽分選機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及效果分析

鄭鵬博，葉光森，齊景鋒

（陜西陜煤渝北煤業(yè)有限公司榆林選煤分公司，陜西 榆林 719000）

小保當(dāng)選煤廠為礦井型動(dòng)力煤選煤廠，年處理原煤28.0 Mt/a（其中小保當(dāng)一號(hào)礦井15.00 Mt/a，小保當(dāng)二號(hào)礦井13.00 Mt/a），小時(shí)處理原煤量為5 303.03 t/h。預(yù)測(cè)的原煤灰分為14.75%，硫分≤0.50%，全水分為14%。選煤方法為150-13（6）mm 塊煤采用重介淺槽分選機(jī)分選，-13mm 末煤不入洗（預(yù)留場(chǎng)地）工藝。工藝流程為150～13 mm 塊煤重介淺槽分選，-13mm 末煤不分選（預(yù)留末煤分選或分選下限改為6mm 的可能），0.5～0.25 mm 粗煤泥采用弧形篩+煤泥離心機(jī)回收，0.25～0 mm細(xì)煤泥采用篩網(wǎng)沉降離心機(jī)+快開(kāi)隔膜壓濾機(jī)回收。但由于小保當(dāng)選煤廠分選環(huán)境工況較為復(fù)雜，重介淺槽分選機(jī)處于超長(zhǎng)時(shí)間狀態(tài)運(yùn)行，導(dǎo)致設(shè)備在使用過(guò)程中常出現(xiàn)滑道襯板脫落問(wèn)題，出現(xiàn)影響正常生產(chǎn)的故障現(xiàn)象，給選煤廠的生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)諸多不便。為解決小保當(dāng)選煤廠重介淺槽分選機(jī)出現(xiàn)的問(wèn)題，就需要在充分了解淺槽重介結(jié)構(gòu)及原理的基礎(chǔ)上，分析其使用中出現(xiàn)的故障問(wèn)題，對(duì)淺槽重介結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，增強(qiáng)分選機(jī)的使用壽命，改善使用性能，促進(jìn)其在選煤中合理應(yīng)用，使其充分發(fā)揮技術(shù)作用。同時(shí)也為后續(xù)企業(yè)提高淺槽分選機(jī)的運(yùn)行可靠性，實(shí)現(xiàn)降本增效提供參考[1-2]。

1 重介淺槽分選機(jī)結(jié)構(gòu)與及原理

1.1 重介淺槽分選機(jī)的結(jié)構(gòu)

重介淺槽分選機(jī)作為實(shí)現(xiàn)煤矸分離的重要設(shè)備，因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理量大及排矸效果較好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于煤礦企業(yè)中，不僅成為了動(dòng)力煤選煤廠的主要排矸設(shè)備，還很大比例上替代了煉焦煤選煤廠的塊煤手選作業(yè)[3-4]。其結(jié)構(gòu)主要由槽體、驅(qū)動(dòng)裝置、上升流及水平流入口、排矸刮板系統(tǒng)等組成（見(jiàn)圖1，圖2）[5-6]。槽體為鋼外殼槽式結(jié)構(gòu)，用以創(chuàng)造穩(wěn)定的重懸浮液分選空間，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的分選過(guò)程。在槽體底部并排設(shè)有多個(gè)上升介質(zhì)漏斗，且其上加設(shè)有一層帶孔的耐磨襯板，以形成均勻穩(wěn)定的上升流。在槽體側(cè)面設(shè)有入料口，水平流以平行的流態(tài)從入料口下方的水平介質(zhì)橫槽中排出，以保障物料從槽體另一側(cè)的溢流口排出，并維持槽內(nèi)液面的高度。

圖1 重介淺槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2 重介淺槽結(jié)構(gòu)模型

排矸刮板系統(tǒng)由頭輪組、尾輪組、鏈條、刮板、導(dǎo)軌、兩組隨動(dòng)輪組、連接板、緊鏈裝置等組成。鏈條固定在頭輪組、尾輪組以及兩組隨動(dòng)輪組上，刮板嵌入到兩側(cè)鏈條之間。頭輪組、尾輪組及隨動(dòng)輪組通過(guò)軸承座固定在槽體側(cè)板。

驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、三角帶等組成。

1.2 重介分選原理

重介淺槽分選機(jī)主要是依據(jù)阿基米德原理利用物料密度的差異對(duì)煤炭進(jìn)行分選。重介懸浮液由煤泥、水及磁鐵礦粉組成，其中以磁鐵礦粉作為重介質(zhì)，適當(dāng)?shù)拿耗嗫梢云鸬教岣邞腋∫悍€(wěn)定性的作用。對(duì)于矸石泥化較為嚴(yán)重的原料，需要進(jìn)行選前脫泥，從而消除過(guò)量煤泥對(duì)分選效率的影響。

運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，重介懸浮液通過(guò)底部的上升介質(zhì)漏斗被泵送到分選槽內(nèi)，進(jìn)而產(chǎn)生了能使懸浮液處于懸浮狀態(tài)的上升流；懸浮液通過(guò)水平介質(zhì)管被泵送到槽體內(nèi)，形成了協(xié)助物料向溢流口流動(dòng)的水平流；在水平流和上升流的共同作用下，如果在淺槽槽體內(nèi)物料的密度小于重介懸浮液的密度時(shí)，稱為輕物料，輕物料會(huì)繼續(xù)懸浮上升在淺槽槽體內(nèi)，然后隨著懸浮的溢流物流出，通過(guò)溢流槽進(jìn)入到出料溜槽及后續(xù)的脫介篩脫介。如果在淺槽槽體內(nèi)物料的密度大于重介懸浮的密度時(shí)，稱為重物料，重物料就會(huì)落到淺槽槽體的底部，然后刮板輸送機(jī)將落到槽體底部的物料運(yùn)送到矸石脫介篩進(jìn)行脫介[7]。

2 重介淺槽故障分析

重介淺槽分選機(jī)在改造前，其滑道結(jié)構(gòu)為分體式滑道結(jié)構(gòu)，滑道作為重介分選機(jī)的關(guān)鍵部件，其作用主要是為了保障鏈條具有平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，由于在鏈條運(yùn)動(dòng)中，與滑道之間會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦，滑道作為最頻繁摩擦的部位，長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度的運(yùn)行會(huì)致使滑道產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象，使得鏈條未能按照既定軌跡運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生斷鏈故障，為保障重介淺槽分選機(jī)的正常運(yùn)行，需要對(duì)損壞的滑道及時(shí)進(jìn)行修復(fù)[8-9]。

原結(jié)構(gòu)滑道、襯板均采用螺栓結(jié)構(gòu)固定，這種固定方式雖然在一定程度上起到了效果，但長(zhǎng)期的使用容易造成緊固的螺栓發(fā)生嚴(yán)重的磨損和腐蝕情況，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致滑道產(chǎn)生二次振動(dòng)，損壞槽體結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致滑道及襯板發(fā)生結(jié)構(gòu)性脫落。

3 重介淺槽結(jié)構(gòu)改造方案

結(jié)合前述，對(duì)現(xiàn)有重介淺槽分選機(jī)滑道的工藝、技術(shù)、配套裝備和現(xiàn)場(chǎng)工況檢修難題等問(wèn)題充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)重介淺槽分選機(jī)技改升級(jí)，解決重介淺槽分選機(jī)螺栓磨損、滑道及襯板結(jié)構(gòu)性脫落等問(wèn)題，提出了兩種重介淺槽滑道改造方案。

3.1 重介淺槽分選機(jī)整體滑道改造

為優(yōu)化及解決上述問(wèn)題將現(xiàn)有分體滑道結(jié)構(gòu)改造為整體式滑道，國(guó)內(nèi)各選煤廠使用的重介淺槽分選機(jī)大部分是整體滑道結(jié)構(gòu)，由于整體滑道和分體滑道存在差異（安裝孔及滑道高度不同），見(jiàn)圖3。需將現(xiàn)有槽體兩側(cè)幫滑道及側(cè)襯板安裝孔上移，原安裝孔堵死后重新打孔（圖4），以此解決滑道的故障問(wèn)題。

圖3 滑道改造對(duì)比圖

圖4 槽體側(cè)板安裝孔

整體式滑道為現(xiàn)有重介淺槽分選機(jī)常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，相較于分體滑道提高了滑道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，一定程度上減少了滑道及側(cè)板襯板結(jié)構(gòu)的脫落，但由于滑道作為最頻繁摩擦的部位，即使滑道發(fā)生部分磨損時(shí)，仍需要進(jìn)行整體的更換，且整體滑道重量比較重（單件滑道襯板重量是整體滑道的約1/8 重），改造時(shí)間較長(zhǎng)，需要長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行停機(jī)維修，已不符合新時(shí)代選煤廠生產(chǎn)需求。

3.2 重介淺槽分選機(jī)T 型槽滑道改造

針對(duì)滑道問(wèn)題，將現(xiàn)有分體滑道替換為新型分體滑道（見(jiàn)圖5，圖6），新型滑道卡槽結(jié)構(gòu)變更為穩(wěn)定性最高的T 型槽結(jié)構(gòu)（安裝圖見(jiàn)圖7），其尺寸為：

圖5 滑道結(jié)構(gòu)詳圖

圖6 滑道剖面結(jié)構(gòu)

圖7 新式T 型槽滑道安裝示意圖

①平直段長(zhǎng)7 382 mm，單側(cè)滑道由8 套上滑道和8 套下滑道組成，上下滑道母體配套襯板、壓板和固定螺栓為1 套；②變坡段單側(cè)滑道由上下兩套弧形滑道組成，與平直段相同，上下滑道母體配套襯板、壓板和固定螺栓為1 套；③機(jī)頭部分滑道長(zhǎng)度為2 885 mm，單側(cè)滑道由3 套上滑道和3 套下滑道組成，機(jī)頭部分滑道與平直段滑道的夾角為40°，上下滑道母體配套襯板、壓板和固定螺栓為1 套；④平直段、變坡段、機(jī)頭部分各上下滑道工作面間距為60 mm，中間配置鏈板高45 mm 的滾子鏈。靠近槽體兩內(nèi)側(cè)有10 mm 后的耐磨襯板，防止鏈條與槽體摩擦。

滑道襯板采用高鉻鑄鐵，襯板和母體的連接采用雙保險(xiǎn)連接，在滑道和襯板采用T 型槽連接的基礎(chǔ)上，再用壓塊固定、密合，使用螺栓為連接壓塊、母體、襯板的定制加強(qiáng)長(zhǎng)螺栓，螺栓把壓塊、母體、襯板三者連為一體，牢固的固定在槽體內(nèi)側(cè)，有效的防止襯板脫落。整套滑道除母體、襯板、連接螺栓之外還有壓板，壓板上用的螺栓為外六角螺栓，壓板上設(shè)置內(nèi)六角沉頭螺栓孔，便于安裝和防止螺栓松動(dòng)。滑道上所有的螺栓均配置防水墊和鎖緊螺母。該結(jié)構(gòu)不僅能夠使結(jié)構(gòu)部件結(jié)合更緊密，同時(shí)也方便對(duì)其進(jìn)行拆卸，解決了老式分體滑道襯板脫落的問(wèn)題。且改造時(shí)可根據(jù)滑道磨損情況，更換相應(yīng)滑道母體及其對(duì)應(yīng)的襯板即可，大大減少改造時(shí)間，并節(jié)約成本，體現(xiàn)了輕量化、便捷化、模塊化的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)了選煤廠重介淺槽分選機(jī)滑道及襯板技術(shù)性能優(yōu)化升級(jí)，進(jìn)一步減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，特別是在檢修環(huán)節(jié)，減少人工作業(yè)量及人員需求，達(dá)到減人增效的目的，同時(shí)消除安全隱患，安全成本也大幅下降。

4 應(yīng)用效果分析

經(jīng)過(guò)前文對(duì)重介淺槽分選機(jī)滑道機(jī)構(gòu)的改造設(shè)計(jì)，將改進(jìn)后的分選機(jī)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，實(shí)踐證明，整體式滑道結(jié)構(gòu)雖然緩解了螺栓磨損問(wèn)題，但整體式滑道的更換改造維修成本高，消耗了大量人力，且影響分選效率。新型分體滑道擁有T 型的卡槽結(jié)構(gòu)，不僅使結(jié)構(gòu)部件結(jié)合更加緊密，解決了老式分體滑道襯板脫落問(wèn)題，而且新型滑道的安裝方式與老式相同，只需根據(jù)磨損情況，有選擇性的進(jìn)行更換，使得設(shè)備配件維護(hù)周期降低20%。設(shè)備配件成本消耗降低10%。特別是在檢修環(huán)節(jié)大大減少人工作業(yè)量及人員需求，檢修時(shí)效提高50%。

5 結(jié)論

重介淺槽分選機(jī)作為動(dòng)力煤選煤廠關(guān)鍵的排矸設(shè)備，隨著煤炭入洗需求量的不斷提升，重介淺槽分選機(jī)的滑道襯板磨損及脫落問(wèn)題日益加劇，嚴(yán)重影響了工作質(zhì)量和效率[10]，因此，針對(duì)重介淺槽分選機(jī)存在的問(wèn)題，對(duì)滑道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造。從改造結(jié)果可知，整體式滑道一定程度上減少了滑動(dòng)及側(cè)板襯板結(jié)構(gòu)的脫落，但改造及維修成本較高；T 型槽滑道改造有效解決了滑道及襯板發(fā)生結(jié)構(gòu)性脫落的問(wèn)題，保障了重介淺槽分選機(jī)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，提高了生產(chǎn)效率，降低了改造及維修成本，對(duì)于企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效具有重要意義。同時(shí)在煤炭行業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展的背景下，選煤廠重介淺槽底部滑道及襯板進(jìn)行工藝適應(yīng)性改造，符合國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)的發(fā)展政策，研發(fā)成功可有效減少洗選檢修人員對(duì)設(shè)備的檢修頻率與時(shí)長(zhǎng)，減少設(shè)備配件的維護(hù)更好時(shí)長(zhǎng)與勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，具有良好社會(huì)效益。在整個(gè)選煤行業(yè)都具備非常好的推廣價(jià)值，對(duì)提高我國(guó)選煤廠配裝技術(shù)水平有重要意義。