淺槽重介分選機(jī)常見問題與解決方案

王 蒙

(陜西煤化選煤技術(shù)有限公司，陜西 西安 710000)

淺槽重介分選機(jī)于20世紀(jì)40年代開始在國外得到應(yīng)用，從最初的DSM型分選機(jī)、麥克納利-特朗普分選機(jī)、巴沃依分選機(jī)等[1-2]，到近些年比較流行的丹尼爾分選機(jī)、彼得斯分選機(jī)等，其結(jié)構(gòu)在不斷改進(jìn)與完善。我國對淺槽重介分選機(jī)的研究始于20世紀(jì)50年代，研究進(jìn)展較為緩慢；近些年，這方面的研究投入在不斷加大，淺槽重介分選機(jī)國產(chǎn)化技術(shù)日漸成熟。

從2002年孫家溝選煤廠首次采用淺槽重介分選機(jī)分選塊煤開始，神東地區(qū)新建選煤廠基本都以淺槽重介分選機(jī)作為塊煤分選設(shè)備；此后，淺槽重介分選機(jī)在大同煤礦集團(tuán)、陜煤化集團(tuán)、淮南煤業(yè)集團(tuán)、華亭煤業(yè)集團(tuán)等公司的選煤廠得到大量推廣應(yīng)用。由于淺槽重介分選機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、處理能力大、分選精度高等優(yōu)點(diǎn)，已成為我國選煤廠常用的塊煤分選設(shè)備之一[3-4]。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，淺槽重介分選機(jī)也存在一些問題，導(dǎo)致正常生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。為此，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況和理論研究，對淺槽重介分選機(jī)常見問題原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決方案，以提高其運(yùn)行流暢性。

1 淺槽重介分選機(jī)

1.1 結(jié)構(gòu)組成

淺槽重介分選機(jī)主要由槽體、水平流管、上升流漏斗、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、拉緊裝置、排料刮板組等組成[5]，結(jié)構(gòu)如圖1所示。槽體是一個(gè)槽式鋼結(jié)構(gòu)外殼，槽體長邊兩側(cè)布置有入料箱和溢流堰，入料箱底部布置有水平流管。上升流通過槽體底部的上升流漏斗進(jìn)入槽體，主要作用是使物料分散與分層；槽體底部的漏斗表面鋪設(shè)有帶孔的耐磨襯板；槽體長邊兩側(cè)下方分別鋪設(shè)有一條刮板鏈導(dǎo)向軌，確保刮板沿著軌道運(yùn)動。排料刮板組由頭輪組、尾輪組、兩組隨動輪組、刮板、鏈條、導(dǎo)軌、連接板等組成。刮板通過連接板固定在兩側(cè)鏈條之間，而鏈條懸掛在頭輪組、尾輪組和隨動輪組兩側(cè)的鏈輪上，鏈條下端嵌入導(dǎo)軌槽；頭輪組、尾輪組、隨動輪組均由軸、兩片鏈輪、輪轂、滾動軸承組成，并通過軸承座固定在槽體側(cè)板的相應(yīng)位置。驅(qū)動裝置由電動機(jī)、減速機(jī)和三角帶等組成[2]，主要作用是為設(shè)備運(yùn)行提供動力。

1—上升流漏斗；2—水平流管；3—尾輪機(jī)構(gòu)；4—槽體；5—排料刮板；6—刮板鏈；7—減速機(jī)與電機(jī)；8—頭輪機(jī)構(gòu)

1.2 工作原理

淺槽重介分選機(jī)是根據(jù)阿基米德原理，將待選原煤在一定密度的懸浮液中按密度差異進(jìn)行分選與分離的設(shè)備。在淺槽重介分選機(jī)工作時(shí)，待選原煤從入料端進(jìn)入充滿重介懸浮液的槽體，一部分重介懸浮液從水平流管進(jìn)入槽體，同時(shí)另一部分重介懸浮液從槽體底部的上升漏斗進(jìn)入槽體，分別形成水平流和上升流。在上升流的沖擊作用下，待選原煤均勻分散在槽體內(nèi)，密度小于重介懸浮液密度的顆粒上浮，并在水平流作用下從出料端排出；密度大于重介懸浮密度的顆粒下沉，沉到槽底后被刮板輸送機(jī)送出槽體。

2 常見問題與解決方案

2.1 上升流與水平流流量比例設(shè)置不合理

淺槽重介分選機(jī)的分選精度高，通常數(shù)量效率在95%以上，可能偏差在0.05以下[1,6-7]，精煤帶矸率在3%～5%之間，矸石帶煤率在1%～3%之間[8]。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，存在精煤帶矸率偏高(>5%)和矸石帶煤率偏高(>3%)的問題，這與上升流和水平流流量比例設(shè)置不合理存在直接關(guān)系。

(1)原因分析。根據(jù)淺槽重介分選機(jī)的工作原理可知，上升流與水平流的流量比例對其分選效果有著直接影響。當(dāng)上升流流量偏大時(shí)，影響矸石在重介懸浮液中的位置，導(dǎo)致矸石極易混入精煤，最終的結(jié)果是精煤帶矸率升高；當(dāng)上升流流量偏小時(shí)，直接使重介懸浮液不穩(wěn)定，物料實(shí)際分選密度下降，精煤極易進(jìn)入矸石，最終的結(jié)果是矸石帶煤率上升。當(dāng)水平流流量偏大時(shí)，原煤在槽內(nèi)分選時(shí)間縮短，導(dǎo)致設(shè)備分選精度下降；當(dāng)水平流流量偏小時(shí)，原煤在槽內(nèi)分選時(shí)間延長，直接影響設(shè)備處理能力。因此，實(shí)際生產(chǎn)中需要根據(jù)原煤煤質(zhì)、產(chǎn)品灰分等，合理確定上升流與水平流的流量比例。

(2)解決方案。根據(jù)黃亞飛等[9]的研究，水平流和上升流的流量比例對流場影響很大，通過調(diào)節(jié)流場可以改變淺槽重介分選機(jī)的分選精度和處理能力；上升流與水平流的流量比例大于1時(shí)，槽內(nèi)流場不利于原煤分選。根據(jù)模擬分析，上升流流量在10%～20%之間，水平流流量在80%～90%之間，即上升流與水平流的流量比例在1∶9與2∶8之間。但由于設(shè)備結(jié)構(gòu)、原煤煤質(zhì)、產(chǎn)品灰分等因素的影響，實(shí)際操作中會存在差異，一般上升流與水平流的流量比例在1∶3左右，實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)需要進(jìn)一步調(diào)整。

2.2 分選密度設(shè)置不合理

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，難免出現(xiàn)淺槽精煤的產(chǎn)率和灰分均偏低的問題，這不但影響精煤產(chǎn)量，浪費(fèi)煤炭資源，而且不利于實(shí)現(xiàn)選煤經(jīng)濟(jì)效益最大化，影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。根據(jù)理論分析，分選密度是影響精煤的產(chǎn)率和灰分的關(guān)鍵因素。

(1)原因分析。淺槽精煤的產(chǎn)率和灰分均與分選密度存在直接關(guān)系，而分選密度是由原煤浮沉試驗(yàn)結(jié)果和商品煤質(zhì)量共同決定的，理論上分選密度完全符合要求，但實(shí)際生產(chǎn)中難免存在偏差。如果實(shí)際分選密度偏低，則精煤的灰分和產(chǎn)率均偏低，而其發(fā)熱量有所提高；如果實(shí)際分選密度偏高，則精煤的灰分和產(chǎn)率均偏高，而其發(fā)熱量有所下降。實(shí)際上分選密度不宜過高，否則易使重介懸浮液“固化”，導(dǎo)致分選精度降低；分選密度也不宜過低，否則精煤的產(chǎn)率和灰分均偏低，進(jìn)而影響精煤產(chǎn)量。

(2)解決方案。在生產(chǎn)現(xiàn)場，淺槽重介分選機(jī)主要作為大塊煤分選或排矸設(shè)備使用，要求的分選密度較高。根據(jù)理論研究和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，淺槽重介分選機(jī)的分選密度可在1.30～1.90 g/cm3之間調(diào)節(jié)[1]。陽煤新大地公司選煤廠采用淺槽重介分選機(jī)對貧煤進(jìn)行分選，實(shí)際分選密度為1.80 g/cm3[10]；中馬村選煤廠采用淺槽重介分選機(jī)對無煙煤進(jìn)行分選，實(shí)際分選密度為1.63 g/cm3，這些分選密度均能滿足分選要求。因此，實(shí)際生產(chǎn)中需要根據(jù)原煤性質(zhì)和精煤灰分等合理設(shè)置分選密度，并結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.3 刮板彎曲變形

在淺槽重介分選機(jī)運(yùn)行過程中，存在刮板彎曲變形的問題。在刮板彎曲變形后，兩鏈之間的間距縮短，容易引發(fā)脫鏈、跑斜等問題，影響正常的選煤生產(chǎn)，因此必須對其進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。

(1)原因分析。根據(jù)現(xiàn)場觀察和受力分析，刮板彎曲變形是排介孔分布不合理、筋板形式設(shè)計(jì)不合理所致。由于刮板原來采用均布扁孔設(shè)計(jì)，加之筋板強(qiáng)度不足，使用過程中容易出現(xiàn)彎曲變形故障[5]。為此，需要優(yōu)化這兩個(gè)因素。

(2)解決方案。在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，將刮板的開孔改為上下均勻圓孔，并將孔徑擴(kuò)大至16 mm，同時(shí)將加強(qiáng)筋板中間采用角鋼扣嚴(yán)焊接，以提高刮板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度[5,11]。改造前后的刮板結(jié)構(gòu)如圖 2所示。

圖2 改造前后的刮板結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 刮板鏈卡鏈與斷鏈

在淺槽重介分選機(jī)運(yùn)行過程中，也存在刮板鏈卡鏈與斷鏈的問題。在槽內(nèi)摩擦阻力增大的情況下，刮板鏈容易出現(xiàn)間歇性卡鏈，加之下滑道固定螺栓有時(shí)外露，刮板鏈運(yùn)行時(shí)極易與其發(fā)生碰撞，進(jìn)而發(fā)生卡鏈問題，甚至引發(fā)斷鏈?zhǔn)鹿?。刮板斷鏈后不但影響正常的選煤生產(chǎn)，而且容易引發(fā)安全生產(chǎn)事故。

(1)原因分析。刮板鏈?zhǔn)菧\槽重介分選機(jī)運(yùn)輸物料的重要結(jié)構(gòu)部件，在生產(chǎn)過程中物料中?；煊虚L條煤塊、木棍、鐵器、棉紗等雜物，這些雜物容易卡在槽底，進(jìn)而使槽內(nèi)摩擦阻力增大，引發(fā)卡鏈或堵鏈問題，嚴(yán)重時(shí)造成斷鏈?zhǔn)鹿?。此外，刮板鏈制造材料較脆，拉伸力不足是其斷裂的主要原因，如果要從根本上解決這個(gè)問題，就需對刮板鏈條的制造材料進(jìn)行優(yōu)選，并保證其受到的拉伸力均勻、充足。

(2)解決方案。由于多種因素的限制，國產(chǎn)刮板鏈的質(zhì)量有待提高，目前無法從制造材料方面徹底解決這個(gè)問題。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，要做好原料煤入選前的準(zhǔn)備工作，盡量減少雜物進(jìn)入槽內(nèi)。為此，在原料煤流經(jīng)的每一個(gè)轉(zhuǎn)載或分級環(huán)節(jié)增設(shè)孔徑不一的篦子和下料溜槽，以便于清理出大塊煤和雜物；同時(shí)加大巡回檢查力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)篦子上的雜物；強(qiáng)化對除鐵器的管理，及時(shí)清理除鐵器上的鐵器，確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常[2]。此外，要定期檢查刮板鏈，及時(shí)更換損壞的鏈條；如果刮板鏈過松，出現(xiàn)刮蹭橫梁的現(xiàn)象，則要及時(shí)調(diào)節(jié)，使其松弛有度；如果連接耳板與槽體側(cè)板之間的縫隙存在夾矸，則要及時(shí)清理縫隙內(nèi)的夾矸，并檢查耳板的磨損程度[12]。

3 結(jié)語

淺槽重介分選機(jī)具有分選精度高、可能偏差小、能耗低等特點(diǎn)，目前已在我國選煤廠得到廣泛應(yīng)用，通常作為塊煤分選設(shè)備使用。與其他塊煤分選設(shè)備相同，淺槽重介分選機(jī)在使用過程中也存在一些問題，只有結(jié)合理論和實(shí)踐分析，才能采取針對性的措施，提高設(shè)備運(yùn)行流暢性，保證選煤生產(chǎn)正常開展。