淺槽重介分選機在精煤除雜系統中的應用

劉丹

山西焦煤西山煤電馬蘭礦選煤廠 山西 太原 030200

淺槽重介分選機是選煤廠生產經營中的重要設備之一，煤炭產業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對原煤中的大塊矸石進行洗選，降低矸石對重介質旋流器、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雜物、棉紗等雜質。精煤中含有的雜質會直接影響精煤品質，為降低精煤中雜質含量，部分選煤廠在洗選環節增加除鐵器，但是此種設備難以有效去除木質雜物等。若采用人工分揀方式則面臨工作強度大、作業環境惡劣等問題，因此在煤炭洗選流程中增設自動化除雜設備，可進一步降低精煤產品中雜質含量，提高產品品質。本文以山西焦煤西山煤電馬蘭礦選煤廠為工程背景，設計提出采用淺槽重介分選機去除精煤中雜物，并依據現場情況對分選機進行改進，提高了應用效果[1]。

1 選煤廠概況

馬蘭礦選煤廠設計能力為 400 萬t/a，入洗原煤來自馬蘭礦，為優質肥煤。現工藝流程為無壓三產品重介-浮選聯合流程。礦井采掘的原煤在輸送到選煤廠準備車間前往往會采取預先處理方式去除雜質，但是仍會存在夾雜部分矸石，若未分選出進入到重介質旋流器、溜槽等分選設備中，會導致設備使用故障，影響選煤廠的正常生產秩序，為此，設計提出采用淺槽重介分選機進行分選。

2 淺槽重介分選機結構及分選流程

2.1 設備結構組成

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

2.2 分選工藝流程

在槽體內雜質、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輸，后經過脫水后即可銷售。密度較小的雜物漂浮在介質上層，在水平介質流作用下從排料端排出；含水雜物經過脫水后在雜物區存儲，具體雜質去除流程見圖1 所示。

圖1 分選機雜質去除流程

在分選過程中淺槽介質可采用清水，通過介質泵打入水平以及上升介質槽內；精煤以及雜物脫水均采用固定篩，篩下水經過管路回流至清水桶，從而實現淺槽介質循環使用[3]。

3 淺槽重介分選機優化設計

3.1 刮板優化設計

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

（1）刮板受到精煤阻力以及兩側鏈條牽引力作用，強度要求高；

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

傳統的刮板采用厚度 10 mm 鋼板沖孔而成，沖孔直徑在 13 mm，并在后部布置加強筋提高強度，為確保刮板強度開孔數量較小，開孔率整體較低，改進的刮板中間增加篩網（開孔10 mm×20 mm），兩側通過鋼板連接，在后部安裝加強鋼筋。傳統的刮板與改進后的刮板應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計結果

從表 1 看出，低速運行時，兩種刮板脫水效果相差不明顯；當速度較高時，改進后的精煤脫水效果變化不明顯，而傳統的刮板精煤脫水效果明顯變差。在實際生產中，刮板保持高速運行，因此改進后的刮板可更好滿足生產需要。

3.2 排料輪改進設計

分析精煤雜質，發現主要為木質雜物，少量雜物為塑料、棉紗，上述雜物均有質地軟、韌性且易破碎特點，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；橡膠形狀多為長條形，長度一般在500 mm 以內。采用淺槽重介分選機清除精煤雜質時，由于雜質密度較強，進入到淺槽槽體內時會上浮，但是當木質雜質吸水后密度增加，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，排料輪材質分別為橡膠制品（軟接觸）、鋁合金制品（硬接觸）。

在其他參數不變情況下，改變頂流流量對兩種類型排料輪應用效果進行比對分析。入料的精煤中雜質含量約為 10 kg/t。具體兩種排料輪應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）除雜效果明顯優于Ⅰ型排料輪（鋁合金材質），特別是在清理木質類雜物方面，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分離效果。現場應用過程中，Ⅰ型排料輪（鋁合金材質）被木塊卡堵從而出現變形情況，而Ⅱ型排料輪（橡膠排料輪）由于為柔性材質，運行整體較為穩定，未出現明顯變形情況。

表2 排料輪應用效果對比表

4 結論

精煤中含有的部分雜質會影響產品品質，為此提出將淺槽重介分選機應用到精煤雜質去除中。現場應用表明，淺槽重介分選機可有效去除精煤雜質，頂水流量會直接影響雜質去除效果。為降低槽底精煤含水率，對刮板結構進行改進；同時由于精煤中雜質類型主要為木質雜物，并伴隨有少量雜物為塑料、棉紗，部分雜質長度大，容易在排料口堵塞，從而影響雜質去除效果，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。