淺槽重介分選機(jī)（以下簡稱淺槽）用于大型選煤廠的塊煤排矸，也可以用于井下排矸，是煤礦地面選煤廠和井下選煤廠主要分選設(shè)備之一。近年來，不僅在我國動(dòng)力煤選煤廠得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)在非金屬礦的拋尾和垃圾分選等非煤領(lǐng)域也得到初步應(yīng)用。生產(chǎn)實(shí)踐表明，淺槽具有處理能力大，分選效果好，對(duì)煤質(zhì)波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)備為企業(yè)帶來了顯著經(jīng)濟(jì)效益，為我國動(dòng)力煤洗選做出了突出貢獻(xiàn)。
1 淺槽的發(fā)展及應(yīng)用 淺槽利用阿基米德原理，待分選物料在槽體中按密度進(jìn)行分選，槽體采用敞開式，并且用刮板排料。國內(nèi)淺槽的研究始于20世紀(jì)80年代，同期，平朔安太堡和安家?guī)X選煤廠從國外引進(jìn)了丹尼爾斯重介質(zhì)分選機(jī)，用于分選150～13mm塊煤，由于該設(shè)備具有易操作、易維護(hù)、低投資和高效率等特點(diǎn)，在我國很快得到認(rèn)可。在此之前，用于塊煤分選的重介質(zhì)分選機(jī)多為斜輪、立輪。 2000年左右，我國煤炭入選率約為20%，以煉焦煤洗選為主，動(dòng)力煤入選率較低。“十一五”、“十二五”期間，隨著環(huán)保壓力增加，空氣霧霾嚴(yán)重，國家加大環(huán)保力度，使煤炭產(chǎn)品市場競爭日益增加，動(dòng)力煤入選率快速提高，“十二五”期間我國煤炭入選率達(dá)到了50%，到“十三五”末期，煤炭入選率將達(dá)到70%，新增入選煤炭大部分為動(dòng)力煤。淺槽特點(diǎn)是處理量大，同時(shí)又具有較高的分選精度，所以在動(dòng)力煤分選中發(fā)揮了巨大作用。2002年，保德選煤廠首次在神東地區(qū)使用淺槽分選塊煤，在此之后，神東地區(qū)新建選煤廠基本為塊煤淺槽分選工藝。 2 淺槽相關(guān)問題解析 淺槽重介分選機(jī)（以下簡稱淺槽）用于大型選煤廠的塊煤排矸，也可以用于井下排矸，是煤礦地面選煤廠和井下選煤廠主要分選設(shè)備之一。近年來，不僅在我國動(dòng)力煤選煤廠得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)在非金屬礦的拋尾和垃圾分選等非煤領(lǐng)域也得到初步應(yīng)用。生產(chǎn)實(shí)踐表明，淺槽具有處理能力大，分選效果好，對(duì)煤質(zhì)波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)備為企業(yè)帶來了顯著經(jīng)濟(jì)效益，為我國動(dòng)力煤洗選做出了突出貢獻(xiàn)。 2.1 原煤泥化問題對(duì)淺槽的影響 近年來，隨著礦井煤質(zhì)變差，原煤泥化嚴(yán)重，循環(huán)水系統(tǒng)濃度增加，重介質(zhì)懸浮液黏度急劇上升，導(dǎo)致淺槽介質(zhì)流系統(tǒng)堵塞嚴(yán)重，分選環(huán)境惡化，而淺槽介質(zhì)流是否暢通，決定了物料的分層效果及分選精度，是整個(gè)分選過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。 神東洗選中心各選煤廠基本為塊煤淺槽分選工藝，由于上升流堵塞導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作的情況普遍存在，且造成了一系列不良后果，最終導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，精煤回收率下降，洗選成本上升，人力資源浪費(fèi)，淺槽壓煤風(fēng)險(xiǎn)增大等。因此，在對(duì)神東洗選中心淺槽分選工藝系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，通過對(duì)入料性質(zhì)和淺槽結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)上升流影響的研究和試驗(yàn)，得出了最終的解決方案，并對(duì)現(xiàn)場淺槽分選機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)及工藝系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。例如對(duì)布流板孔的布置方式、開孔率、結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)上升流介質(zhì)斗內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)上升流管路布置方式和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)淺槽上下游脫水脫介分級(jí)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)等措施，解決了淺槽分選系統(tǒng)上升流易堵塞的問題，節(jié)約了人力成本和生產(chǎn)成本，為其他采用塊煤淺槽工藝的選煤廠解決同類問題提供了指導(dǎo)和借鑒。 2.2 淺槽入料粒度下限問題 降低淺槽入料粒度下限可以最大程度回收精煤。以前，各動(dòng)力煤選煤廠多為200～25mm粒級(jí)入淺槽分選，＜25mm粒級(jí)不分選。隨著弛張篩分級(jí)工藝在選煤廠的推廣應(yīng)用，分選粒度可以低至6mm，＞6mm原煤入淺槽分選，＜6mm原煤不入選。將淺槽的分選粒度下限降低到6mm，最大程度地提高了精煤產(chǎn)率。但是，較寬的分選粒度范圍，使產(chǎn)品中錯(cuò)配物增加，分選效果變差。首先，密度不同的物料在淺槽實(shí)現(xiàn)按密度分選，必須使最大顆粒與最小顆粒的粒度比小于等沉顆粒的等沉比，降低淺槽分選粒度下限后，較寬的分選粒度范圍會(huì)導(dǎo)致分選失敗。其次，由于末煤量的增加，顆粒上粘連煤泥量會(huì)增加，懸浮液中次生煤泥量增加，從而增加懸浮液黏度，使脫介篩的脫介效果變差，介耗增加。再次，降低淺槽入料粒度下限后，小顆粒物料的干擾沉降速度較低，要想保證一定的分選精度，物料分選時(shí)間就需增加，從而降低了處理能力。 針對(duì)這個(gè)問題，可控制入料粒度的上限，盡量縮小入料粒度范圍，同時(shí)減少介質(zhì)循環(huán)量，以延長分選時(shí)間，在一定程度上保證分選效果；可采取加大分流量的方法，控制懸浮液中煤泥含量，控制懸浮液黏度，消除不利因素；還可增加淺槽分選長度，確保原煤在懸浮液中的分選效果。一般末煤分選長度過短，煤流容易發(fā)生“短路”，增加分選長度，相對(duì)增加了原煤在懸浮液中的分選時(shí)間，有助于提高分選效果。另外，采用分段洗選的方法，將之前的寬入料粒級(jí)變?yōu)閮蓚€(gè)窄粒級(jí)，使之分別進(jìn)入較大塊煤淺槽和較小塊煤淺槽，可解決入料粒度范圍寬引起的一系列問題。 2.3 淺槽分選鄰近密度產(chǎn)物的問題 在淺槽實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)分選密度附近物料偏多，原煤可選性級(jí)別為難選甚至極難選時(shí)，會(huì)造成懸浮在槽體中的物料偏多，且越積越多，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生壓槽事故。因此，當(dāng)遇到大量懸浮物無法排出的情況時(shí)，可以微調(diào)分選密度，使懸浮在槽體中的物料盡快上浮或下沉，以解決物料在槽體內(nèi)的積聚問題。 2.4 主動(dòng)排料機(jī)構(gòu)在淺槽中的適應(yīng)性 淺槽主動(dòng)排料機(jī)構(gòu)，即在淺槽溢流堰位置增設(shè)快速排料裝置，加快精煤排出速度。淺槽處理的塊煤粒度上限是200mm，生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生因破碎粒度控制不嚴(yán)而出現(xiàn)超大塊原煤進(jìn)入現(xiàn)象，引起精煤無法排出槽體，堵塞溢流堰甚至發(fā)生溢槽事故。因此設(shè)置一套精煤主動(dòng)排料機(jī)構(gòu)，就可避免此類事故的發(fā)生。 主動(dòng)排料機(jī)構(gòu)不僅可以提高溢流區(qū)排料粒度上限，還可以降低介質(zhì)循環(huán)量。目前，淺槽的介質(zhì)循環(huán)量約為200～250m3/h，而設(shè)置有排料機(jī)構(gòu)的立輪和斜輪分選機(jī)每米槽寬的介質(zhì)循環(huán)量約為100m3/h。因此，淺槽在增加主動(dòng)排料機(jī)構(gòu)后，預(yù)計(jì)可減少一半的介質(zhì)循環(huán)量，同時(shí)可節(jié)省電耗并延長介質(zhì)泵和相應(yīng)管路的使用壽命。另外，主動(dòng)排料機(jī)構(gòu)減少水平流，使流場更加穩(wěn)定，更有利提高分選效果。 2.5 溢流堰返流問題 淺槽正常分選或停車時(shí)，部分物料因水平流的壓力較大有可能一直漂浮在液面上無法排出。在選擇淺槽配套的合格介質(zhì)泵時(shí)，如果合格介質(zhì)泵揚(yáng)程過高，在給介時(shí)，有可能發(fā)生沖擊流場形成漩渦，導(dǎo)致溢流堰處往回返料，雖然可以通過降低合格介質(zhì)泵的頻率或調(diào)低合格介質(zhì)泵出料管路閥門的開度來降低給介壓力，但合介流量會(huì)受到影響，出現(xiàn)因流量偏小而導(dǎo)致溢流堰處堵料的問題。因此在選擇合格介質(zhì)泵時(shí)，一定要考慮壓力過大而導(dǎo)致的溢流堰返流問題。 2.6 出入溜槽設(shè)計(jì)問題 淺槽入料溜槽銜接分級(jí)篩或脫粉篩，出料溜槽連接固定篩及脫介篩。溜槽設(shè)計(jì)是否合理，是煤流是否順暢的必要條件。在生產(chǎn)實(shí)踐中，淺槽入料溜槽連接一臺(tái)或兩臺(tái)入料篩，入料篩寬度小于淺槽入料寬度的情況居多，應(yīng)沿淺槽入料全寬布置入料，使煤流沿入料全寬均勻給入淺槽，一則充分利用淺槽入料寬度，保證處理能力，二則消除入料位置的漩渦，使分選流場穩(wěn)定。 淺槽出料溜槽也存在同樣問題，應(yīng)沿溢流堰全寬布置溜槽。精煤脫介篩寬度一般小于淺槽溢流堰寬度，在設(shè)計(jì)中需要一個(gè)收口，此收口應(yīng)遠(yuǎn)離淺槽溢流堰。例如，在寧煤金鳳選煤廠設(shè)計(jì)中，淺槽溢流出口溜槽由于收口過近，以致于降低了設(shè)備的處理能力，而且在被遮擋住的溢流堰內(nèi)，懸浮液形成了漩渦，對(duì)物料分選不利。 2.7 設(shè)備的可靠性問題 淺槽作為塊煤重介系統(tǒng)的核心設(shè)備，應(yīng)具備較高的可靠性，一是采用可靠的零部件；二是減少故障點(diǎn)；三是在實(shí)現(xiàn)功能的前提下，盡量簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)。淺槽驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及選型（如電機(jī)、減速器等）一定要采用可靠性高的產(chǎn)品，聯(lián)軸器、減速器與主軸的聯(lián)接為空心軸聯(lián)接，安裝精度要求較高，一般生產(chǎn)現(xiàn)場達(dá)不到制造廠的安裝條件，不利于設(shè)備檢修。由此可根據(jù)淺槽工況特點(diǎn)，采用拆卸方便且體積更小的蛇形彈簧聯(lián)軸器聯(lián)接。安裝時(shí)，允許有不同的軸度，方便驅(qū)動(dòng)裝置檢修。軸承潤滑可采用先進(jìn)可靠的集中潤滑系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主、從動(dòng)軸及調(diào)節(jié)軸軸承集中定時(shí)定量供油脂，保證所有軸承的正常運(yùn)行。張緊裝置可采用油脂張緊或絲杠張緊。 2.8 易損件問題 淺槽易損件的更換是現(xiàn)場維護(hù)的重要內(nèi)容，因此易損件性價(jià)比和便捷更換是淺槽日常維護(hù)的基本要求。淺槽易磨損部件較多，鏈條、鏈輪、刮板、襯板以及滑軌等都屬于易損件，如果不充分考慮性價(jià)比，將會(huì)使運(yùn)行成本增加。加強(qiáng)對(duì)鏈條耐磨性的研究，選用優(yōu)質(zhì)的合金材料，采用特殊的熱處理工藝，可提高易損件的性價(jià)比。第一代滑軌均采用耐磨材料整體鑄造，由于硬度較高，鑄造后加工成本偏高，因此往往將毛坯作為成品使用，在現(xiàn)場更換時(shí)，因鑄造精度差而出現(xiàn)無法安裝的情況。目前第二代滑軌采用可加工普通材料母體+特殊材料護(hù)板的形式，使成本得到降低，安裝更為方便。 3 結(jié) 論 (1) 在當(dāng)前技術(shù)條件下，淺槽的大型化和自動(dòng)化已基本實(shí)現(xiàn)，部分選煤廠實(shí)現(xiàn)了無人值守。但我國煤炭資源分布廣，煤質(zhì)差別大，采用單一結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝布置來應(yīng)對(duì)物料分選，不能最大程度發(fā)揮淺槽的優(yōu)勢，對(duì)物料的洗選也不具有針對(duì)性。應(yīng)根據(jù)入料粒度組成、鄰近密度物含量、介質(zhì)系統(tǒng)中煤泥含量等，有針對(duì)性地對(duì)淺槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化和個(gè)性化設(shè)計(jì)。 (2) 設(shè)備智能化主要包含兩方面內(nèi)容：一是設(shè)備本身的智能檢測，例如淺槽張緊裝置可以根據(jù)鏈條受力情況自主調(diào)整松緊，鏈條鏈輪嚙合時(shí)接觸面積檢測壽命，按上下滑軌之間間距來自主檢測更換時(shí)間等；二是塊煤分選系統(tǒng)的智能化，通過對(duì)介質(zhì)系統(tǒng)的黏度、煤泥含量、物料粒度變化等大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，自主調(diào)節(jié)介質(zhì)循環(huán)量、上升流和水平流比例等參數(shù)，使分選效果趨近于完美。