洗煤廠重介淺槽分選機改造及應用效果分析

李軍文

（沁和能源集團有限公司端氏煤礦，山西 沁水 048205）

1 永紅煤礦洗煤廠工程概況

沁和能源集團永紅煤礦位于山西省沁水縣嘉峰鎮嘉峰村，井田面積9.339 8 km2，地質儲量11401.1萬t，井田內有3 號、9 號、15 號三個可采煤層，總厚度5.98 m 左右，年產原煤120 萬t，主提升采用國內先進的大傾角皮帶運輸，煤炭自井下開采不落地，直接由皮帶輸送到年入洗能力60 萬t 的永紅煤礦洗煤廠，洗選加工后直接上專用線外運。

原煤運輸至洗煤車間后進行破碎、分級作業，-13 mm 原煤直接出售，而200～50 mm 之間的塊煤進入重介淺槽分選機進行排矸，50～13 mm 末煤進行入無壓三產品重介質旋流器分選。因此，塊煤重介淺槽分選工藝在該煤礦的分選作業中占有重要地位。

2 重介淺槽分選機及應用現狀分析

2.1 重介淺槽分選機

重介淺槽分選機是一種塊煤重介質分選設備[1-2]。隨著市場對煤炭產品質量要求的提高和國家環保法規的嚴格執行，我國動力煤入洗率明顯提髙。近年來，淺槽分選機在我國洗煤廠尤其是動力煤洗煤廠得到廣泛應用，不僅用于塊煤分選，還用于大型洗煤廠塊煤預排矸以提高后續分選系統生產能力和效率。重介淺槽分選機設備具有以下特點：分選上限高、分選粒級寬、單臺設備處理能力大、工藝環節少；對入選原煤量及粒度適應性強；分選時間短、次生煤泥量少；結構簡單，在新建洗煤廠已得到廣泛的應用[3-6]。

2.1.1 結構

永紅煤礦洗煤廠采用的是QG 型淺槽分選機，該分選機分選粒度范圍一般為200～13 mm，入料粒度上限可達300 mm，分選粒度下限可達6 mm，分選密度為1.3～1.9 g/cm3，可能偏差（E 值）為0.02～0.04 g/cm3。QG 型淺槽分選機主要由驅動部分、排矸部分、槽體、入介部分組成，如圖1 所示。

圖1 QG 型淺槽分選機結構示意圖

1）驅動部分。驅動部分由電動機、減速機、聯軸器、傳動皮帶或傳動鏈組成，為淺槽分選機提供動力。

2）槽體。槽體設計為鋼槽式結構，在其底部鋪設一定數量小孔耐磨襯板，在排矸滑道的槽體側壁布置耐磨桿，位于入料側有入料調整板及入料口。同時在槽體尾部設置精煤和矸石擋板，可有效防止物料進入。

3）排矸部分。排矸部分主要由排矸刮板、刮板鏈、頭輪總成、托輪總成、尾輪總成、排矸滑道以及尾部的鏈輪張緊裝置組成。

4）入介部分。入介部分分為水平介質槽和上升介質漏斗，上升介質流用于保持槽內懸浮液的穩定，以免介質在槽體內沉淀；水平介質流用于維持液面高度并隨溢流排出輕產物。

2.1.2 特點

1）根據原煤粒度級別和分選槽內部流場特性，可設計合適的結構參數及工藝方案可保證分選槽內流場的最優狀態。

2）設備結構簡單，處理能力大，淺槽分選機槽寬決定處理能力，每米槽寬處理能力達100 t/h，最大處理能力達900 t/h，一般只需1 臺分選設備即可滿足塊煤分選需要。

3）分選精度高，對煤質波動和原煤可選性適應能力強。在實踐應用中，塊煤分選排矸可能偏差平均在0.03 g/cm3左右，數量效率在98%以上。

4）分選時間短，產生的煤泥量少。分選試驗證明，50～13 mm 粒級的矸石在重分懸浮液中下沉及被排出的平均時間20 s，該粒級精煤上浮并被排出溢流堰的平均時間為12 s。

2.2 應用現狀

永紅煤礦洗煤廠QG 型淺槽分選機工作參數為：洗選煤種為貧煤，粒度為200～50 mm，重介懸浮液密度為1.7 g/mL，排矸密度為1.7 g/mL，上升流流量為478.5 L/h，水平流流量為1 435.5 L/h。對該洗煤廠QG 型淺槽分選機發生的故障進行分析總結，主要分為以下類型：

1）介質系統故障：主要表現為重介懸浮液密度高于設定數值；重介懸浮液密度低于設定數值；上升流、水平流流動波動。

2）刮板輸送機故障：主要表現為刮板鏈出現斷鏈、卡鏈問題；設備驅動裝置故障，電機、減速器等零部件表現出的異常、高溫等問題。

3）雜質問題導致的故障：在原煤中常常伴隨有大型鐵器、鋼線繩、電纜皮帶扣等異常物件，會影響到分選機的正常運行。

4）電氣裝置故障：主要表現為失速保護裝置的誤動作；變頻器過電保護動作。

重介淺槽分選機基于以上問題導致故障頻發，常需停機檢修，嚴重影響洗煤廠的洗煤效率，必須要進行針對性的改造。

3 重介淺槽分選機的優化改造設計

針對永紅煤礦洗煤廠QG 型淺槽分選機故障頻發問題，該洗煤廠購置2 臺SSC800 分級破碎機從而提高大塊煤矸石破碎能力的措施，該措施在一定程度上減少了大塊煤和矸石進入QG 型淺槽分選機，但是經SSC800 分級破碎機破碎的片狀矸石增加，會增加刮板鏈與淺槽底板的卡阻現象，從整體上來看，對QG 型淺槽分選機的故障改善效果不佳，必須進一步設計改造優化方案。

3.1 改造優化方案

1）安裝傾斜擋板。經破碎機破碎的片狀矸石如果大量進入到托架下方，就會導致刮板運輸故障，可以考慮設置一個傾斜擋板將片狀矸石擋到托架外即可避免刮板運輸事故的發生。在給料溜槽位置加裝傾斜擋板，厚度×寬度=8 mm×400 mm，此時掉落的片狀矸石全部下落在傾斜擋板上，其無法與托架間發生接觸，較好地避免了刮板運輸故障的發生。

2）合理地控制刮板與底板間距。為了減少刮板與底板間間距，避免刮板與底板間隙在運行時出現較大變化，在刮板輸送機的起弧段和爬坡段的底板位置區域加裝一層耐磨層，可以減少刮板與底板間間距，如圖2 所示。水平段刮板與底板間間距為20 mm；而起弧段刮板與底板間間距為為42 mm，加裝一層14 mm 的耐磨層；而爬坡段刮板與底板間間距為34 mm，加裝一層16 mm 的耐磨層。加裝后，刮板與底板間的間隙間距調整為20 mm、28 mm、18 mm，該間隙間距較為合理，可以大幅度降低片裝矸石對刮板運輸機正常工作的影響，降低設備的故障率。

圖2 刮板與底板間距合理控制示意圖

3）加裝斷鏈保護裝置。設備以往的失速保護裝置性能不佳，無法及時有效地保障設備的安裝，新增設一個新型斷鏈保護裝置，同時在刮板機頭輪距離刮板鏈30 mm 位置處安裝兩個接近開關，實現對刮板鏈的監測，如圖3 所示。

圖3 新型斷鏈保護裝置結構示意圖

3.2 應用效果

按上述改造優化方案對永紅煤礦洗煤廠原QG型淺槽分選機進行改造安裝和調試后，進行了實踐應用，效果理想。改造后，重介淺槽分選機刮板鏈卡鏈故障發生較少，對比之前故障率降低了85%，設備故障維修時間降低至1 h/月以下；改造后設備未發生一起斷軸、聯軸器聯軸螺栓故障、驅動裝置故障等其故障。因此，改造后的重介淺槽分選機故障率大幅度降低，運行效率大幅度提高，同時降低了洗煤生產成本，為企業創造了較好的安全經濟效益。