SKT排矸跳汰機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張 勇，韓春勝

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063000；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

SKT排矸跳汰機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張 勇1,2，韓春勝1,2

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063000；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

為了解決篩下空氣式跳汰機(jī)預(yù)排矸入料上限低的問題，對(duì)SKT跳汰機(jī)空氣室、排料系統(tǒng)、篩板結(jié)構(gòu)和相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行了合理改進(jìn)。改進(jìn)后的SKT排矸跳汰機(jī)成功地應(yīng)用于延安禾草溝二礦選煤廠預(yù)排矸系統(tǒng)，入料上限提高到200 mm，對(duì)25～200 mm粒級(jí)塊原煤排矸，矸石中精煤平均損失為0.23%，中煤平均損失為1.99%，取得了良好效果。

預(yù)排矸；塊煤；排矸跳汰機(jī)；排料輪；矸石帶煤

近年來，隨著采煤機(jī)械化程度的不斷提高，放頂煤開采技術(shù)以及大型化采煤設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使工作面斷層或夾矸大量混入原煤中，造成原煤中矸石含量大為增加，給原煤后續(xù)的分級(jí)、手選、破碎環(huán)節(jié)造成了巨大困難[1]。傳統(tǒng)的人工揀矸不僅效率低，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)于入選原煤中矸石含量高的大型選煤廠，人工揀矸已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)要求，必須采用機(jī)械化程度更高的排矸手段來滿足生產(chǎn)需求。

1 機(jī)械排矸工藝現(xiàn)狀

目前，常用的機(jī)械排矸工藝有動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸、重介質(zhì)分選機(jī)排矸、選擇性破碎機(jī)排矸、跳汰機(jī)排矸等。

(1)動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸工藝。該工藝具有工藝系統(tǒng)簡單，排矸能力強(qiáng)，入料上限大，投資少，運(yùn)營費(fèi)用低[2]，煤泥水處理系統(tǒng)簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是，相對(duì)于重介排矸和跳汰排矸，其分選效率較低，分選下限只能達(dá)到30 mm，在一定程度上制約了該工藝的推廣應(yīng)用。

(2)重介質(zhì)分選機(jī)排矸工藝。近年來，重介質(zhì)排矸工藝得到了眾多煤炭企業(yè)的青睞，尤其是重介質(zhì)淺槽分選機(jī)在近幾年得到了大量推廣。與其他排矸工藝相比，重介排矸工藝具有分選效率高，對(duì)煤質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng)，分選下限低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于難選和極難選煤有很好的分選效果。缺點(diǎn)是工藝系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備磨損嚴(yán)重，基建投資較大，生產(chǎn)成本高等。

(3)選擇性破碎機(jī)排矸工藝。該工藝要求煤與矸石硬度差別大，否則排矸效率較低。目前此工藝已較少使用。

(4)跳汰機(jī)排矸工藝。該工藝具有系統(tǒng)簡單，分選效率高，設(shè)備投資少，后期維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)分選密度和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)便于調(diào)整，可根據(jù)市場需求出兩產(chǎn)品或者三產(chǎn)品。目前，分選上限低是制約跳汰機(jī)排矸工藝推廣的主要因素。為解決此問題，中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司在其具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SKT系列跳汰機(jī)的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)行一系列的技術(shù)改進(jìn)，研制出SKT排矸跳汰機(jī)，成功地將分選上限提高到200 mm，并將之應(yīng)用于延安禾草溝二礦選煤廠預(yù)排矸系統(tǒng)中，取得了良好效果。

2 SKT排矸跳汰機(jī)

SKT排矸跳汰機(jī)是在SKT系列跳汰機(jī)基礎(chǔ)上研制開發(fā)出來的新型跳汰機(jī)。該機(jī)設(shè)計(jì)入料粒度范圍為13～200 mm，它既秉承了SKT系列跳汰機(jī)無背壓軟接觸數(shù)控蓋板風(fēng)閥、多室共用風(fēng)閥、單格室漏斗形組合式機(jī)體、無溢流堰漏斗倉式穩(wěn)靜排料以及智能控制等一系列優(yōu)勢技術(shù)，同時(shí)又在適應(yīng)寬粒級(jí)塊煤分選的關(guān)鍵技術(shù)上有了突破性改進(jìn)。

2.1 空氣室的改進(jìn)

跳汰機(jī)空氣室的作用是通過低壓風(fēng)將空氣室內(nèi)的水壓到跳汰室內(nèi)，從而形成脈動(dòng)水流，由脈動(dòng)水流將床層舉起，從而對(duì)原煤進(jìn)行分選。考慮到塊煤分選對(duì)脈動(dòng)水流的振幅要求較大，為了能使13～200 mm粒級(jí)原煤組成的床層充分松散與分層，跳汰機(jī)的上升水流應(yīng)該快速地將床層舉起，使其達(dá)到足夠的高度以滿足分選要求，因此SKT排矸跳汰機(jī)將SKT系列跳汰機(jī)的空氣室向下擴(kuò)大，并采用了新型節(jié)能導(dǎo)流板(圖1)來滿足13～200 mm粒級(jí)原煤洗選對(duì)脈動(dòng)水流振幅的要求，同時(shí)將原SKT跳汰機(jī)的圍板提高，以防止洗選水外溢。

圖1 SKT新型節(jié)能導(dǎo)流板Fig.1 New energy-saving deflector of SKT

2.2 排料系統(tǒng)的改進(jìn)

SKT排矸跳汰機(jī)排料仍采用SKT系列跳汰機(jī)的無溢流堰漏斗倉式穩(wěn)靜排料專利技術(shù)。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是：取消溢流堰，可防止分好層的物料撞擊和翻越溢流堰造成二次混雜；增設(shè)活動(dòng)溢流堤，從而可靈活調(diào)節(jié)各段底部床層厚度；加深料倉，阻止水流在排料道中上下竄動(dòng)而影響排料穩(wěn)定；排料輪采用強(qiáng)制性主動(dòng)排料，排料輪轉(zhuǎn)速可通過變頻無級(jí)調(diào)整并與排料量呈線性對(duì)應(yīng)，既可保證跳汰機(jī)連續(xù)、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地控制排料量[3]，又有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高效率。

為了保證大塊矸石排料順利，SKT排矸跳汰機(jī)在保留了無溢流堰漏斗倉式穩(wěn)靜排料專利技術(shù)的同時(shí)，又根據(jù)實(shí)際入選原煤的粒度，采取了如下一系列改進(jìn)：加大排料道的寬度，采用大直徑新型排料輪，將排料上限由120 mm提高到200 mm；加大了排料輪護(hù)板重量，以確保排料輪在不轉(zhuǎn)的情況下排料道內(nèi)物料不會(huì)漏掉；調(diào)整了護(hù)板的安裝位置，以保證護(hù)板完全抬起后，粒度200 mm左右的矸石能夠順利排走。

2.3 篩板結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

SKT排矸跳汰機(jī)仍采用開孔率高的不銹鋼焊接條縫篩板，但篩孔尺寸比普通SKT系列跳汰機(jī)的篩孔要大。此外，考慮到原煤中矸石含量高、粒度大的特點(diǎn)，為避免因跳汰機(jī)內(nèi)矸石床層移動(dòng)速度慢而影響處理能力， 將SKT排矸跳汰機(jī)的篩板傾角提高到5°。

2.4 工藝參數(shù)的改進(jìn)

跳汰洗煤工藝以其系統(tǒng)簡單可靠，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，長期以來一直是我國應(yīng)用最廣的選煤方法之一[4]。跳汰機(jī)是跳汰工藝系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，普通SKT跳汰機(jī)配套風(fēng)機(jī)的最大壓力一般是0.039 2 MPa，為了保證13～200 mm粒級(jí)原煤分選時(shí)床層充分地松散與分層，SKT排矸跳汰機(jī)選用了最大壓力為0.049 2 MPa的風(fēng)機(jī)。

3 SKT排矸跳汰機(jī)的現(xiàn)場應(yīng)用

禾草溝二礦選煤廠位于延安市禾草溝二號(hào)煤礦工業(yè)廣場內(nèi),隸屬于車村煤業(yè)集團(tuán)，是一座原設(shè)計(jì)處理能力為0.6 Mt/a的礦井型選煤廠，生產(chǎn)采用重介、浮選聯(lián)合分選工藝。隨著礦井生產(chǎn)能力的提升，該選煤廠需擴(kuò)能到0.9 Mt/a。通過對(duì)入選原煤篩分浮沉資料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)二號(hào)礦井生產(chǎn)的3#原煤含矸率高(表1)，達(dá)到50%以上，如果將3#原煤中25～200 mm粒級(jí)的矸石排掉，可以使重介旋流器滿足擴(kuò)能后的生產(chǎn)需求；同時(shí)，預(yù)先排除25 mm以上的塊矸石，可降低矸石的泥化程度，提高主洗設(shè)備的分選效果。經(jīng)綜合分析后，禾草溝二礦選煤廠選用了 SKT-2.4 m2排矸跳汰機(jī)作為預(yù)排矸系統(tǒng)的主洗設(shè)備。

SKT-2.4 m2排矸跳汰機(jī)于2014年8月正式投入生產(chǎn)，其排矸效果和機(jī)械性能良好，得到了現(xiàn)場的高度認(rèn)可。表2所示為該跳汰機(jī)選后產(chǎn)品的密度組成。

表1 2014年8、9兩月入選原煤的浮沉組成均值表Table 1 float-and-sink mean value of feeding raw coal in Aug. and Sep. 2014

表2 2014年8、9兩月跳汰洗精煤與矸石浮沉組成表Table 2 Float-and-sink test of clean coal and refuse in Aug. and Sep. 2014 g/cm3

由表2可知，SKT排矸跳汰機(jī)矸石中精煤含量平均為0.23%，中煤含量平均為1.99%，很好地滿足了現(xiàn)場對(duì)矸石帶煤不超過4%的要求。

跳汰預(yù)排矸系統(tǒng)改建完成后，實(shí)際生產(chǎn)中SKT-2.4 m2排矸跳汰機(jī)的平均入選量為60 t/h左右，達(dá)到了設(shè)計(jì)能力,且使原煤的入選量由原來的125 t/h左右提高到187.5 t/h左右。SKT-2.4 m2跳汰預(yù)排矸系統(tǒng)改建完成后，原煤經(jīng)過預(yù)先排矸后再進(jìn)入重介洗選系統(tǒng)，不僅提高了重介系統(tǒng)的分選效果，而且還降低了重介質(zhì)的消耗，同時(shí)也解決了主洗系統(tǒng)中三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器矸石段經(jīng)常堵塞的問題。原煤經(jīng)過預(yù)排矸，正常年份選煤廠銷售收入將增加9 352.8萬元，年增加利潤1 192萬元，為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

SKT排矸跳汰機(jī)在禾草溝二礦選煤廠的成功應(yīng)用，標(biāo)志著SKT排矸跳汰機(jī)在寬粒級(jí)分選領(lǐng)域取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。隨著煤炭市場的轉(zhuǎn)冷，煤炭價(jià)格的回落，煤炭企業(yè)效益大幅下滑，煤炭行業(yè)進(jìn)入了“微利”時(shí)代，因此煤企投資將更加謹(jǐn)慎。跳汰排矸工藝投資少，分選效率高，尤其是對(duì)于易選煤和中等可選煤，其分選效率和重介相當(dāng)，但投資和生產(chǎn)成本卻遠(yuǎn)低于重介，因此跳汰排矸工藝具有更強(qiáng)的市場競爭力和良好的應(yīng)用前景。

[1] 龐樹棟，李夢昆.動(dòng)篩排矸代替其他排矸方式的設(shè)計(jì)實(shí)踐[J].選煤技術(shù)，2002(5).

[2] 于爾鐵.論動(dòng)篩跳汰機(jī)發(fā)展前景[J].選煤技術(shù)，1997(1).

[3] 楊 康.跳汰選煤評(píng)述[J].選煤技術(shù)，2006(5).

[4] 楊 康，婁德安，李朝東，等.SKT跳汰機(jī)的創(chuàng)新與應(yīng)用[J].選煤技術(shù)，2014(5).

[5] 匡亞莉.選煤廠工藝設(shè)計(jì)與管理(設(shè)計(jì)篇)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.

[6] 謝廣元.選礦學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

Technical upgrade and application of the SKT jig for refuse removal

ZHANG Yong1,2,HAN Chun-sheng1,2

(1.China Coal Technology & Engineering Group Tangshan Research Institute Co.,Ltd.,Tangshan,Hebei 063000,China;2. Coal Preparation Engineering & Technology Research Center in Hebei Province ,Tangshan,Hebei 063012,China)

In order to solve problem of low feeding size into air chamber under the bed jig for refuse pre-preparation,the key parameters of SKT jig are upgraded such as discharging device,air chamber,sieve plate etc. upgraded SKT jig with maximum feed 200mm has been successfully applied to refuse pre-preparation system in Yan'an Hecaogou second mine coal preparation plant. The application shows that average loss of clean coal carried in refuse is 0.23%,and average loss of middings carried in refuse is 1.99%,when separting lump raw coal 25～200mm.

refuse pre-preparation; lump coal; jig for refuse pre-preparation; discharging device; product refuse with coal

1001-3571(2015)04-0032-03

TD942

A

2014-11-07

10.16447/j.cnki.cpt.2015.02.009

張 勇(1989—)，男，黑龍江省佳木斯市人，助理研究員，從事選煤廠設(shè)計(jì)和跳汰機(jī)的研究與開發(fā)工作。

E-mail：349741105@qq.com Tel：0315-7759458