消除動篩跳汰機卡矸、堵篩現象的應用研究

2015-11-12 04:20:48王夢東

山西焦煤科技 2015年6期

王夢東

(1.太原理工大學，山西太原 030025;2.西山煤電集團公司技術中心，山西太原 030053)

西山煤電集團官地礦選煤廠為一座設計生產能力為3.0 Mt/a的礦井型選煤廠，采用動篩跳汰機械排矸、重介無壓三產品旋流器分選、煤泥壓濾回收工藝，主要產品為優質動力煤和高爐噴吹煤。動篩跳汰機采用德國 KHD公司生產的 ROMJIG20.50.08.08型液壓式動篩跳汰機，分選+50 mm的原煤。生產中，動篩跳汰機發揮了很大的作用［1］，減輕了人工揀矸的繁重勞動，也為重介旋流器創造了良好的分選條件，但存在動篩篩床卡矸和堵篩嚴重、矸石帶煤損失大的問題。

1 動篩跳汰機卡矸、堵篩原因分析

官地礦選煤廠動篩篩床采用了20 mm×100 mm長方形孔，條狀顆粒易卡死在篩床上，經現場觀察，一般5%～10%的篩面上有卡矸現象，造成堵篩、開孔率降低，分選效果隨之變差。觀察還發現，透篩物中有大量的大塊物料，有的尺寸長度＞100 mm，這是因為一些扁平狀的物料透過篩孔形成的，這些大塊透篩物是造成卡矸和堵篩的主要原因。

跳汰機因為篩床的作用，跳汰過程類似于濕法篩分情形，即產生一定量的透篩物。按照篩分原理，物料透篩情況與物料性質(如粒度、形狀、含泥量等)、篩面工作參數(如篩面運動特性、篩面長度和寬度、振幅、頻率、傾角、篩孔形狀等)及操作管理(如給料適當、均勻以及維護等)有關。在物料性質、操作管理一定的情況下，篩下物與篩面工作參數有關。因此，不改變篩面運動特性、篩面長度和寬度、振幅、頻率、傾角等參數時，動篩透篩情況與篩孔形狀有直接的關系［2］.

目前，動篩跳汰機所用篩床孔形通常為長方形，用棒條上、下排列焊接而成，可稱之為直條長方形孔篩床，見圖1.這種孔形篩床結構簡單，強度高，開孔率能滿足需要(達50%多)，對水流的阻力也小，但由于其簡單的孔形，在應用中透篩物量較大。

圖1 動篩跳汰機直條長方形孔篩床圖

顆粒透篩情況見圖2.

圖2 不同形狀顆粒透篩情況圖

當物料為細粒時，屬于易篩粒，透篩容易;而當物料呈扁平狀或長條狀時，即使尺寸較大，在合適的條件下，顆粒受到不斷地上下振動，極易穿過篩床而成為篩下物。在實際接取的透篩物中，除了細粒外，透篩物含有大量的條狀或扁平狀顆粒，經觀察發現，細粒大多為煤，條狀或扁平狀粗粒則為矸石，造成這種情況的原因是使用了直條長方形孔，恰好適合扁平狀矸石透過。

因此，為了減小透篩量，應該重新設計孔形，以徹底改變篩床結構形狀，使其不再是扁平結構，可限制矸石透過，不僅減少了透篩物量，而且還可減少在透篩發生過程中出現的卡篩和堵篩現象。

2 圓弧形孔篩床結構合理性分析

篩孔形狀決定了不同形狀物料的透篩能力。比如圓形孔和方形孔篩面，其篩下物形狀比較均勻，多為多角形，且相比篩孔尺寸要小一些;而長方形孔篩面的篩下物形狀不規則，扁平狀偏多一些。分析長方形孔、平行四邊形、斜條波浪形和圓弧形等各種篩孔形狀，在開孔率有所增長，不影響跳汰分選效果，以及篩床低制作成本和高成品保證的情況下，為了獲得對長條狀矸石等大塊物料的透篩限制，圓弧形孔篩床具有更大的優勢。因此，將圓弧形孔篩床確定為研究對象［3］.

圓弧形孔篩床由下部的橫向篩條和上部的連續雙向折彎的圓弧線波浪形篩條構成，見圖3.它具有斜條波浪形孔篩床的基本特點，其加工制造也與斜條波浪形孔篩床相似，但比同面積斜條波浪形孔篩床的孔隙有效長度減少更多，更有利于限制物料透篩。

圓弧波浪式孔篩床所用篩條均選用了圓鋼，這比一般的上部篩條為倒梯形結構有較大的優越性，具體表現為:有利于形成流線型通道，水流阻力小，不會引起篩床振動。由兩兩相對的篩條構成的圓弧波浪式條縫(見圖4)，其形狀為從中間部位向上向下以圓弧狀向外側漸開的曲線，其中部縫隙最窄，有利于防止物料被卡住并堵塞篩孔，這樣形成了理想的流線型水流通道(孔隙)。如果把開孔的水流通道看作是一個流體小孔，則此種小孔形狀近似為薄壁小孔。篩床上下擺動時，水流通過近似為薄壁小孔的水流通道，無論是向上或是向下流動，都有利于減少水流的阻力損失，確保水流暢通無阻，使其具有較好的透水性，這是確保分選效果的重要措施。

圖3 圓弧形孔篩床孔形結構簡圖

圖4 圓截面篩條的水流特性、卡堵篩示意圖

新舊篩床外形對照圖見圖5.

圖5 新舊篩床結構對照圖

從圖5可見，原直條型篩床的篩孔為80 mm×18 mm的長方形孔口，這也是透篩物(片狀物料)的穿透孔口;而新設計的圓弧形孔篩床盡管其篩孔面積與直條型篩床的篩孔面積相近，但由于形狀的改變，實際透篩物(片狀物料)的穿透孔口為40 mm×9.8 mm的長方形孔口，無論是長度、寬度或是面積，均大幅度減少，特別是其面積減少到原來面積的27%，這就是采用圓弧波浪式篩床能夠大幅度減少透篩物的根本原因。

3 工藝效果分析

為了解使用圓弧波浪式篩床的動篩跳汰機的卡矸、堵篩情況，在生產正常情況下，對直條長方形孔篩床與圓弧波浪式篩床進行了原料煤、跳汰精煤、跳汰矸石和透篩物篩分、浮沉對比試驗，對跳汰機工藝效果進行評定。

3.1 透篩物性質［4－5］

1)直條長方形孔篩床透篩物粒度組成。

動篩跳汰機透篩量的計算:人工在斗提機上隨機采集數個整斗量，將其平均值作為一個斗子的提升量，經稱重約為6 kg.當時記錄的原煤小時上量為620～670 t，跳汰機小時上煤量為200～220 t.因此，跳汰機每小時每噸入料按1個斗子量計算的透篩量為

動篩跳汰機使用原直條長方形孔篩床時，透篩物篩分試驗結果見表1，其粒度特性曲線見圖6.

表1 直條長方形孔篩床時透篩物篩分試驗報告表總灰:65.42%

由以上試驗結果可以看出，透篩物粒度分布較均勻，其中＞50 mm產率為23.01%，所占比例稍大，即透篩物中超粒較嚴重，直條長方形孔篩床對大塊的限制能力較弱;另外，＞50 mm灰分為70.86%，比其他各粒都高，說明其組成基本以矸石為主，沒有必要返回系統再選。

圖6 直條長方形孔篩板跳汰透篩物粒度特性曲線圖

2)圓弧形孔篩床時跳汰透篩物粒度組成。

透篩物篩分試驗報告見表2，粒度特性曲線見圖7.

表2 圓弧形孔篩床時跳汰透篩物篩分試驗報告表總灰:50.42%

由表2可知，＞50 mm產率為11.68%，灰分為57.87%，說明超粒較少，圓弧形孔篩床限制了大塊顆粒的透篩。25～6 mm產率為50.23%，占了整個透篩物量的半數，同時由圖7中篩上物累積分布曲線的形狀呈下凹狀可知，透篩物細粒多，這說明圓弧形孔篩床對粗粒透篩有限制能力。

3)小結。

透篩量折合成每小時每噸入料按1個斗子量計，由使用直條長方形孔篩床時的0.028 6 kg，減小到使用圓弧形孔篩床時的 0.020 0 kg，后者占前者69.93%，即透篩量減少了30%，且細粒含量增多，超粒比例降低，圓弧形孔篩床對大塊矸起到了較強的限制作用。

圖7 圓弧形孔篩板跳汰透篩物粒度特性曲線圖

3.2 跳汰機工藝效果分析

在動篩跳汰過程中，會產生一定量的透篩物，因為量比較少，在產率計算中忽略，只按兩產品計算。另外，據現有的數據資料，只進行100～25 mm粒級的產率計算，并不考慮分選過程中的粒度解離所引起的計算誤差，即做100～25 mm近似精煤和矸石實際產率計算。采用格氏法產率計算。直條長方形孔與圓弧形孔篩床時，跳汰機分選產品分配曲線、跳汰機100～25 mm分選工藝效果分別見圖8，圖9，表3，表4.