淺槽重介分選機(jī)在精煤除雜系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉丹

山西焦煤西山煤電馬蘭礦選煤廠 山西 太原 030200

淺槽重介分選機(jī)是選煤廠生產(chǎn)經(jīng)營中的重要設(shè)備之一，煤炭產(chǎn)業(yè)的科技力量日新月異，越來越多的科技力量投入淺槽重介分選機(jī)的升級改造中。提高了選煤效率選煤廠普遍采用重介淺槽分選機(jī)對原煤中的大塊矸石進(jìn)行洗選，降低矸石對重介質(zhì)旋流器、溜槽以及弧形篩沖擊壓力，但是在煤炭洗選過程中精煤中仍混有木質(zhì)雜物、棉紗等雜質(zhì)。精煤中含有的雜質(zhì)會直接影響精煤品質(zhì)，為降低精煤中雜質(zhì)含量，部分選煤廠在洗選環(huán)節(jié)增加除鐵器，但是此種設(shè)備難以有效去除木質(zhì)雜物等。若采用人工分揀方式則面臨工作強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境惡劣等問題，因此在煤炭洗選流程中增設(shè)自動化除雜設(shè)備，可進(jìn)一步降低精煤產(chǎn)品中雜質(zhì)含量，提高產(chǎn)品品質(zhì)。本文以山西焦煤西山煤電馬蘭礦選煤廠為工程背景，設(shè)計(jì)提出采用淺槽重介分選機(jī)去除精煤中雜物，并依據(jù)現(xiàn)場情況對分選機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，提高了應(yīng)用效果[1]。

1 選煤廠概況

馬蘭礦選煤廠設(shè)計(jì)能力為 400 萬t/a，入洗原煤來自馬蘭礦，為優(yōu)質(zhì)肥煤?，F(xiàn)工藝流程為無壓三產(chǎn)品重介-浮選聯(lián)合流程。礦井采掘的原煤在輸送到選煤廠準(zhǔn)備車間前往往會采取預(yù)先處理方式去除雜質(zhì)，但是仍會存在夾雜部分矸石，若未分選出進(jìn)入到重介質(zhì)旋流器、溜槽等分選設(shè)備中，會導(dǎo)致設(shè)備使用故障，影響選煤廠的正常生產(chǎn)秩序，為此，設(shè)計(jì)提出采用淺槽重介分選機(jī)進(jìn)行分選。

2 淺槽重介分選機(jī)結(jié)構(gòu)及分選流程

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)組成

淺槽重介分選機(jī)是通過物料密度差異實(shí)現(xiàn)分選。淺槽結(jié)構(gòu)包括傳動部分、入介部分、排矸部分及槽體等。槽體為具有一定坡度金屬槽，在兩側(cè)有入料及溢流槽；在槽底布置上升介質(zhì)槽（漏斗狀），為淺槽提供上升介質(zhì)，以便提高分選精度；沿著槽體布置有滑軌作為刮板鏈通道，實(shí)現(xiàn)矸石外運(yùn)。精煤中雜物密度多在1g/cm3以內(nèi)，因此理論上采用淺槽重介分選機(jī)可有效去除精煤雜質(zhì)。相對于其他設(shè)備，淺槽重介分選機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，同時具備較寬闊的分選空間，有助于設(shè)備檢修，能夠較好地控制產(chǎn)品品質(zhì)[2]。

2.2 分選工藝流程

在槽體內(nèi)雜質(zhì)、精煤等受到浮力、重力以及上升水流等作用，密度較大的精煤淺槽底部沉積并通過刮板運(yùn)輸，后經(jīng)過脫水后即可銷售。密度較小的雜物漂浮在介質(zhì)上層，在水平介質(zhì)流作用下從排料端排出；含水雜物經(jīng)過脫水后在雜物區(qū)存儲，具體雜質(zhì)去除流程見圖1 所示。

圖1 分選機(jī)雜質(zhì)去除流程

在分選過程中淺槽介質(zhì)可采用清水，通過介質(zhì)泵打入水平以及上升介質(zhì)槽內(nèi)；精煤以及雜物脫水均采用固定篩，篩下水經(jīng)過管路回流至清水桶，從而實(shí)現(xiàn)淺槽介質(zhì)循環(huán)使用[3]。

3 淺槽重介分選機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 刮板優(yōu)化設(shè)計(jì)

精煤對水分要求較高，為降低后續(xù)脫水壓力，采用傳統(tǒng)的刮板不能滿足需要。將淺槽重介分選機(jī)用以精煤雜質(zhì)去除中，底部刮板應(yīng)滿足以下要求：

（1）刮板受到精煤阻力以及兩側(cè)鏈條牽引力作用，強(qiáng)度要求高；

（2）精煤水分有較高要求，因此刮板應(yīng)有較大開孔率。但是開孔率過高則會降低刮板強(qiáng)度，因此需尋找開孔率、強(qiáng)度兩者之間的平衡點(diǎn)。

傳統(tǒng)的刮板采用厚度 10 mm 鋼板沖孔而成，沖孔直徑在 13 mm，并在后部布置加強(qiáng)筋提高強(qiáng)度，為確保刮板強(qiáng)度開孔數(shù)量較小，開孔率整體較低，改進(jìn)的刮板中間增加篩網(wǎng)（開孔10 mm×20 mm），兩側(cè)通過鋼板連接，在后部安裝加強(qiáng)鋼筋。傳統(tǒng)的刮板與改進(jìn)后的刮板應(yīng)用效果對比情況如表1所示。

表1 刮板鏈不同速度精煤含水率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

從表 1 看出，低速運(yùn)行時，兩種刮板脫水效果相差不明顯；當(dāng)速度較高時，改進(jìn)后的精煤脫水效果變化不明顯，而傳統(tǒng)的刮板精煤脫水效果明顯變差。在實(shí)際生產(chǎn)中，刮板保持高速運(yùn)行，因此改進(jìn)后的刮板可更好滿足生產(chǎn)需要。

3.2 排料輪改進(jìn)設(shè)計(jì)

分析精煤雜質(zhì)，發(fā)現(xiàn)主要為木質(zhì)雜物，少量雜物為塑料、棉紗，上述雜物均有質(zhì)地軟、韌性且易破碎特點(diǎn)，同時雜物密度集中在 0.9～1.2 g/cm3；雜物形狀差異較大，木質(zhì)雜物中形狀最多為塊狀或者長棍狀，長度可超過1000 mm；棉紗形狀多為球形，直徑在200 mm以內(nèi)；橡膠形狀多為長條形，長度一般在500 mm 以內(nèi)。采用淺槽重介分選機(jī)清除精煤雜質(zhì)時，由于雜質(zhì)密度較強(qiáng)，進(jìn)入到淺槽槽體內(nèi)時會上浮，但是當(dāng)木質(zhì)雜質(zhì)吸水后密度增加，從而存在不能完全懸浮于液面上排出的問題。若雜物無法及時排出，則會引起排料口堵塞的情況，為此提出在溢流堰口布置排料輪，不僅可提高雜物排料效率，而且可降低用水量。在溢流端布置排料輪，排料輪材質(zhì)分別為橡膠制品（軟接觸）、鋁合金制品（硬接觸）。

在其他參數(shù)不變情況下，改變頂流流量對兩種類型排料輪應(yīng)用效果進(jìn)行比對分析。入料的精煤中雜質(zhì)含量約為 10 kg/t。具體兩種排料輪應(yīng)用效果對比情況如表 2 所示。

從表2中可看出采用淺槽重介分選機(jī)清除精煤中雜物可行性較高；在保持頂水流量不變情況下，Ⅱ 型排料輪（橡膠排料輪）除雜效果明顯優(yōu)于Ⅰ型排料輪（鋁合金材質(zhì)），特別是在清理木質(zhì)類雜物方面，Ⅱ型排料輪效果更為顯著；增加頂水流量時可提高精煤雜質(zhì)分離效果?，F(xiàn)場應(yīng)用過程中，Ⅰ型排料輪（鋁合金材質(zhì)）被木塊卡堵從而出現(xiàn)變形情況，而Ⅱ型排料輪（橡膠排料輪）由于為柔性材質(zhì)，運(yùn)行整體較為穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯變形情況。

表2 排料輪應(yīng)用效果對比表

4 結(jié)論

精煤中含有的部分雜質(zhì)會影響產(chǎn)品品質(zhì)，為此提出將淺槽重介分選機(jī)應(yīng)用到精煤雜質(zhì)去除中?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，淺槽重介分選機(jī)可有效去除精煤雜質(zhì)，頂水流量會直接影響雜質(zhì)去除效果。為降低槽底精煤含水率，對刮板結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)；同時由于精煤中雜質(zhì)類型主要為木質(zhì)雜物，并伴隨有少量雜物為塑料、棉紗，部分雜質(zhì)長度大，容易在排料口堵塞，從而影響雜質(zhì)去除效果，為此，可通過排料輪提高雜物去除效果，并通過對比分析最終確定排料輪類型為橡膠排料輪。