淺槽重介分選機（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，不僅在我國動力煤選煤廠得到廣泛應(yīng)用，同時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)實踐表明，淺槽具有處理能力大，分選效果好，對煤質(zhì)波動適應(yīng)性強和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。該設(shè)備為企業(yè)帶來了顯著經(jīng)濟效益，為我國動力煤洗選做出了突出貢獻。
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80年代，同期，平朔安太堡和安家?guī)X選煤廠從國外引進了丹尼爾斯重介質(zhì)分選機，用于分選150～13mm塊煤，由于該設(shè)備具有易操作、易維護、低投資和高效率等特點，在我國很快得到認可。在此之前，用于塊煤分選的重介質(zhì)分選機多為斜輪、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，動力煤入選率快速提高，“十二五”期間我國煤炭入選率達到了50%，到“十三五”末期，煤炭入選率將達到70%，新增入選煤炭大部分為動力煤。淺槽特點是處理量大，同時又具有較高的分選精度，所以在動力煤分選中發(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（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，不僅在我國動力煤選煤廠得到廣泛應(yīng)用，同時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)實踐表明，淺槽具有處理能力大，分選效果好，對煤質(zhì)波動適應(yīng)性強和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。該設(shè)備為企業(yè)帶來了顯著經(jīng)濟效益，為我國動力煤洗選做出了突出貢獻。 2.1 原煤泥化問題對淺槽的影響 近年來，隨著礦井煤質(zhì)變差，原煤泥化嚴重，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，淺槽壓煤風(fēng)險增大等。因此，在對神東洗選中心淺槽分選工藝系統(tǒng)進行了深入研究，通過對入料性質(zhì)和淺槽結(jié)構(gòu)參數(shù)對上升流影響的研究和試驗，得出了最終的解決方案，并對現(xiàn)場淺槽分選機結(jié)構(gòu)參數(shù)及工藝系統(tǒng)進行了優(yōu)化。例如對布流板孔的布置方式、開孔率、結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，對上升流介質(zhì)斗內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)進行改進，對上升流管路布置方式和結(jié)構(gòu)進行改進，對淺槽上下游脫水脫介分級設(shè)備進行改進等措施，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，各動力煤選煤廠多為200～25mm粒級入淺槽分選，＜25mm粒級不分選。隨著弛張篩分級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)品中錯配物增加，分選效果變差。首先，密度不同的物料在淺槽實現(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，物料分選時間就需增加，從而降低了處理能力。 針對這個問題，可控制入料粒度的上限，盡量縮小入料粒度范圍，同時減少介質(zhì)循環(huán)量，以延長分選時間，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，相對增加了原煤在懸浮液中的分選時間，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變?yōu)閮蓚€窄粒級，使之分別進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 在淺槽實際應(yīng)用中，當(dāng)分選密度附近物料偏多，原煤可選性級別為難選甚至極難選時，會造成懸浮在槽體中的物料偏多，且越積越多，嚴重時會發(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，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 主動排料機構(gòu)在淺槽中的適應(yīng)性 淺槽主動排料機構(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而出現(xiàn)超大塊原煤進入現(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)置一套精煤主動排料機構(gòu)，就可避免此類事故的發(fā)生。 主動排料機構(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)置有排料機構(gòu)的立輪和斜輪分選機每米槽寬的介質(zhì)循環(huán)量約為100m3/h。因此，淺槽在增加主動排料機構(gòu)后，預(yù)計可減少一半的介質(zhì)循環(huán)量，同時可節(jié)省電耗并延長介質(zhì)泵和相應(yīng)管路的使用壽命。另外，主動排料機構(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，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，如果合格介質(zhì)泵揚程過高，在給介時，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，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)計問題 淺槽入料溜槽銜接分級篩或脫粉篩，出料溜槽連接固定篩及脫介篩。溜槽設(shè)計是否合理，是煤流是否順暢的必要條件。在生產(chǎn)實踐中，淺槽入料溜槽連接一臺或兩臺入料篩，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)計中需要一個收口，此收口應(yīng)遠離淺槽溢流堰。例如，在寧煤金鳳選煤廠設(shè)計中，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；三是在實現(xiàn)功能的前提下，盡量簡化機械結(jié)構(gòu)。淺槽驅(qū)動結(jié)構(gòu)的設(shè)計及選型（如電機、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，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，允許有不同的軸度，方便驅(qū)動裝置檢修。軸承潤滑可采用先進可靠的集中潤滑系統(tǒng)，實現(xiàn)對主、從動軸及調(diào)節(jié)軸軸承集中定時定量供油脂，保證所有軸承的正常運行。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)場維護的重要內(nèi)容，因此易損件性價比和便捷更換是淺槽日常維護的基本要求。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比，將會使運行成本增加。加強對鏈條耐磨性的研究，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，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化已基本實現(xiàn)，部分選煤廠實現(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)對物料分選，不能最大程度發(fā)揮淺槽的優(yōu)勢，對物料的洗選也不具有針對性。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，有針對性地對淺槽結(jié)構(gòu)進行精細化和個性化設(shè)計。 (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間等；二是塊煤分選系統(tǒng)的智能化，通過對介質(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。