重介淺槽分選機在斜溝煤礦選煤廠的應用改造

曹 宇，曹 令

(山西西山煤電斜溝煤礦選煤廠， 山西 興縣 035300)

斜溝煤礦選煤廠為礦井型洗選廠，入洗能力15.0 Mt/a，該廠生產工藝系統主要分為塊煤、末煤、煤泥3部分。其中,塊煤分選系統引進澳大利亞LUDOWICI礦山設備有限公司的型號為DMB8013的重介淺槽分選機,用于150～50 mm粒級的塊煤排矸。自投入運行以來，重介淺槽分選機陸續出現運行穩定性差、鏈條卡阻損壞故障率高、分選效率較低且分選工藝指標不穩定等問題。

1 工作原理及設備參數

重介淺槽分選機利用阿基米德原理，通過渣漿泵將密度為(1.80±0.02) kg/L的重介質懸浮液以上升流和水平流的方式輸送至分選槽內，上升流使物料分散,水平流實現物料輸送。原料煤塊在槽內按密度分層，精煤(輕產物)上浮，水平流帶動精煤經過溢流堰排出；矸石(重產物)下沉，通過刮板排出。

重介淺槽分選機主要由槽體、頭輪、尾輪、過渡輪、刮板、鏈條、電機及減速機組成，其構造圖見圖1. 設備的供介方式包括水平流和上升流，斜溝煤礦選煤廠采用的DMB8013型淺槽分選機基本參數如下：處理量800 t/h，介質循環量2 000 m3/h，刮板寬度1 370 mm，最大排矸量300 t/h，Ep值0.03.

2 運行過程中出現的問題

1) 刮板(厚度10 mm)在運轉過程中受拉拽出現彎曲變形，連帶引起鏈條跳脫、錯位等事故，影響設備正常洗選生產。

2) 鏈板、傳動軸均無異常情況時，仍舊反復出現跳鏈的狀況。

3) 設備原設計構造較簡單，日常運行工況主要依靠人工觀測，在線監測手段不足，如斷鏈、跳鏈、設備超負荷卡阻等情況，缺乏有效的實時監測。

4) 原設計的鏈條滑道為耐磨陶瓷鑲嵌組成，因矸石撞擊、振動等原因，導致脫落的陶瓷易卡入鏈條軌道，對此提前將鏈條滑道更換成整體的鑄鐵耐磨軌道。但后續生產時原煤中片狀矸石以及雜物較多，從篩下溜槽進入淺槽分選機時，時常會直接卡嵌到內側鏈條和滑道內，造成設備運行負荷增大、損壞鏈條等。

5) 生產過程中經常在分選槽底部起弧板處卡入矸石，造成刮板變形、驅動電機負荷增大、驅動軸錯位、軸瓦崩斷等。

6) 日常生產過程中槽體內經常出現浮煤堆積現象，槽內堆積寬度甚至達到1～1.5 m，該范圍內的煤塊流動緩慢甚至長時間處于靜止狀態，需要懸浮液和煤流反復沖刷帶動才能排出設備[1]，分選效率受影響，且降低了設備有效處理量。生產工藝效果檢查均方差δ為2.096，數量效率86.11%，可能偏差Ep值0.055.

3 改進措施

1) 原設計中在刮板背面有增加強度的鋼筋，但強度較低不能滿足生產實際需求。因此將鋼筋更換成與刮板厚度一致且長度為115 cm的角鐵，見圖2，焊接成三角支撐，使刮板的實際抗彎曲強度增加超過一倍，且單個增重僅為1.7 kg左右，設備運行負荷增量不大。

圖2 背板角鐵加固圖

2) 因驅動電機和減速機位于設備機體上端，原架設的基座平臺由12#槽鋼構成，剛度不夠，運轉一段時間后出現平臺整體振動偏移和部分連接開焊的狀況，鏈輪傳動角度出現偏差，引起反復跳鏈的現象[2]. 對此，改換成20A型工字鋼搭建驅動設備平臺并將其與淺槽基座焊接相連，減少運行振動造成的偏移影響。

3) 針對原設計斷鏈、跳鏈及設備超負荷卡阻等實時監測手段缺失的問題，通過增設失速保護裝置予以解決，見圖3. 在傳動尾輪處增加一個接觸器開關，探測尾輪上鐵片位置，當出現斷鏈、設備卡阻造成尾輪轉速低于正常值時，通過探測、信號傳輸反饋至PLC控制程序實現設備急停和報警，起到了一定的保護作用。同時將刮板驅動電機電流引入中控，實時監測運轉電流值，當出現超負荷電流劇增時，同樣通過PLC程序控制實現設備保護。

4) 針對塊原煤中片狀矸石以及雜物較多的情況，通過將下料溜槽出口端延長，將溜槽底板延伸至淺槽槽內450 mm位置，見圖4，避免了矸石雜物直接沖擊內側鏈條和軌道，減少矸石卡嵌的幾率。另外，定期檢查鏈條和軌道磨損情況，確保軌道間隙45 mm，滑軌厚度8 mm. 同時，因溜槽延伸，塊原煤來料直接進入槽內分選區[3]，實現了及時分選，提升了設備分選效率。

圖3 失速保護示意圖

圖4 延伸入料耐磨板實物圖

5) 沉入槽底的矸石(重產物)在刮板的推動下，經起弧板過渡提升至溜槽卸料口排出。槽底起弧角度為40°，起弧段底板與刮板間隙較大，達到30 mm，見圖5，極易卡入矸石、雜物，因此通過微調起弧角度、增加起弧底板厚度，將底板與刮板間隙縮小至(20±4)mm，減小了矸石雜物卡入幾率，實現了穩定有效排料。

圖5 槽底起弧段圖

6) 對于浮煤堆積及流動不暢的問題，主要有3方面原因：a) 實際來料分布以入料溜槽兩側居多,對應位置的水平流閥門開度不夠，流量不足、水平推動力不足。b) 上升流過大，在溢流堰內側產生擾流[4]，使上浮的塊精煤流動緩慢甚至原地打轉。c) 經常性出現超限塊煤(>300 mm)和雜物堆積卡阻溢流口，這些原因均能造成浮煤移動緩慢或停滯。

圖6 水平流控制閥門(分管分閥分控)圖

采用分閥分控實現對上升流和水平流的調整，見圖6. 通過反復實踐調節，在保障懸浮液密度穩定的前提下，上升與水平流量比為1∶3左右，液面水平流速在0.13～0.25 m/s時，即可實現良好的分選效果。此外，針對溢流口存在的超限顆粒、雜物卡阻等情況，通過及時排檢清理予以解決，同時加大手選除雜管理力度，減少進入設備內的雜物量。

4 改造效果

1) 利用角鐵、工字鋼等對淺槽機體和部件進行加固，增加零部件強度，提升設備運行穩定性。

2) 借助接觸器、監測運行電流等手段，對淺槽機體運行提供實時監測保護。

3) 通過延伸入料板、維護鏈條軌道以及槽底起弧板等，保障淺槽運行工況。

4) 完善介質流比例分配、基本參數調節以及清檢超限顆粒雜物，提高設備的分選和使用效率。

改造后對設備進行工藝檢查試驗可知：可能偏差為0.033，均方差為0.849，保持在1以下，數量效率為96.21. 改造后分選產品浮沉計算見表1.

表1 改造后分選產品浮沉計算表

5 結 語

通過現場適應性改造，重介淺槽分選機在生產過程中應用更加完備，運行過程中刮板變形、鏈條斷裂、物料卡阻、驅動電機超負荷等問題都得到改善，生產連續性和有效性得到提升，對提高淺槽分選性能具有重要意義。此外，更提升了分選效率，產品質量得到保障，提高了企業的效益。

Application and Transformation of Heavy Medium Shallow Trough Separator in Xiegou Coal Mine Coal Preparation Plant

CAO Yu, CAO Ling

AbstractAiming at the problems of poor operation stability of the heavy medium shallow groove separator, high damage or failure rate such as chain blocking, and low separation efficiency, the coal preparation plant of Xiegou Coal Mine focuses on the strength of the scraper, the gap between the bottom plate, the feeding and the flow adjustment control.

KeywordsHeavy medium shallow trough separator; Scraper strength; Arc starting section; Flow ratio