重介淺槽分選機結構優化及效果分析

鄭鵬博，葉光森，齊景鋒

（陜西陜煤渝北煤業有限公司榆林選煤分公司，陜西 榆林 719000）

小保當選煤廠為礦井型動力煤選煤廠，年處理原煤28.0 Mt/a（其中小保當一號礦井15.00 Mt/a，小保當二號礦井13.00 Mt/a），小時處理原煤量為5 303.03 t/h。預測的原煤灰分為14.75%，硫分≤0.50%，全水分為14%。選煤方法為150-13（6）mm 塊煤采用重介淺槽分選機分選，-13mm 末煤不入洗（預留場地）工藝。工藝流程為150～13 mm 塊煤重介淺槽分選，-13mm 末煤不分選（預留末煤分選或分選下限改為6mm 的可能），0.5～0.25 mm 粗煤泥采用弧形篩+煤泥離心機回收，0.25～0 mm細煤泥采用篩網沉降離心機+快開隔膜壓濾機回收。但由于小保當選煤廠分選環境工況較為復雜，重介淺槽分選機處于超長時間狀態運行，導致設備在使用過程中常出現滑道襯板脫落問題，出現影響正常生產的故障現象，給選煤廠的生產運行帶來諸多不便。為解決小保當選煤廠重介淺槽分選機出現的問題，就需要在充分了解淺槽重介結構及原理的基礎上，分析其使用中出現的故障問題，對淺槽重介結構進行優化改進，增強分選機的使用壽命，改善使用性能，促進其在選煤中合理應用，使其充分發揮技術作用。同時也為后續企業提高淺槽分選機的運行可靠性，實現降本增效提供參考[1-2]。

1 重介淺槽分選機結構與及原理

1.1 重介淺槽分選機的結構

重介淺槽分選機作為實現煤矸分離的重要設備，因其具有結構簡單、處理量大及排矸效果較好等優點，廣泛的應用于煤礦企業中，不僅成為了動力煤選煤廠的主要排矸設備，還很大比例上替代了煉焦煤選煤廠的塊煤手選作業[3-4]。其結構主要由槽體、驅動裝置、上升流及水平流入口、排矸刮板系統等組成（見圖1，圖2）[5-6]。槽體為鋼外殼槽式結構，用以創造穩定的重懸浮液分選空間，實現連續穩定的分選過程。在槽體底部并排設有多個上升介質漏斗，且其上加設有一層帶孔的耐磨襯板，以形成均勻穩定的上升流。在槽體側面設有入料口，水平流以平行的流態從入料口下方的水平介質橫槽中排出，以保障物料從槽體另一側的溢流口排出，并維持槽內液面的高度。

圖1 重介淺槽結構簡圖

圖2 重介淺槽結構模型

排矸刮板系統由頭輪組、尾輪組、鏈條、刮板、導軌、兩組隨動輪組、連接板、緊鏈裝置等組成。鏈條固定在頭輪組、尾輪組以及兩組隨動輪組上，刮板嵌入到兩側鏈條之間。頭輪組、尾輪組及隨動輪組通過軸承座固定在槽體側板。

驅動裝置由電機、減速器、三角帶等組成。

1.2 重介分選原理

重介淺槽分選機主要是依據阿基米德原理利用物料密度的差異對煤炭進行分選。重介懸浮液由煤泥、水及磁鐵礦粉組成，其中以磁鐵礦粉作為重介質，適當的煤泥可以起到提高懸浮液穩定性的作用。對于矸石泥化較為嚴重的原料，需要進行選前脫泥，從而消除過量煤泥對分選效率的影響。

運轉時，重介懸浮液通過底部的上升介質漏斗被泵送到分選槽內，進而產生了能使懸浮液處于懸浮狀態的上升流；懸浮液通過水平介質管被泵送到槽體內，形成了協助物料向溢流口流動的水平流；在水平流和上升流的共同作用下，如果在淺槽槽體內物料的密度小于重介懸浮液的密度時，稱為輕物料，輕物料會繼續懸浮上升在淺槽槽體內，然后隨著懸浮的溢流物流出，通過溢流槽進入到出料溜槽及后續的脫介篩脫介。如果在淺槽槽體內物料的密度大于重介懸浮的密度時，稱為重物料，重物料就會落到淺槽槽體的底部，然后刮板輸送機將落到槽體底部的物料運送到矸石脫介篩進行脫介[7]。

2 重介淺槽故障分析

重介淺槽分選機在改造前，其滑道結構為分體式滑道結構，滑道作為重介分選機的關鍵部件，其作用主要是為了保障鏈條具有平穩的運動軌跡，由于在鏈條運動中，與滑道之間會產生較大的摩擦，滑道作為最頻繁摩擦的部位，長時間高強度的運行會致使滑道產生嚴重的磨損現象，使得鏈條未能按照既定軌跡運行，嚴重時會發生斷鏈故障，為保障重介淺槽分選機的正常運行，需要對損壞的滑道及時進行修復[8-9]。

原結構滑道、襯板均采用螺栓結構固定，這種固定方式雖然在一定程度上起到了效果，但長期的使用容易造成緊固的螺栓發生嚴重的磨損和腐蝕情況，進而會導致滑道產生二次振動，損壞槽體結構，嚴重時會導致滑道及襯板發生結構性脫落。

3 重介淺槽結構改造方案

結合前述，對現有重介淺槽分選機滑道的工藝、技術、配套裝備和現場工況檢修難題等問題充分調研的基礎上，為實現重介淺槽分選機技改升級，解決重介淺槽分選機螺栓磨損、滑道及襯板結構性脫落等問題，提出了兩種重介淺槽滑道改造方案。

3.1 重介淺槽分選機整體滑道改造

為優化及解決上述問題將現有分體滑道結構改造為整體式滑道，國內各選煤廠使用的重介淺槽分選機大部分是整體滑道結構，由于整體滑道和分體滑道存在差異（安裝孔及滑道高度不同），見圖3。需將現有槽體兩側幫滑道及側襯板安裝孔上移，原安裝孔堵死后重新打孔（圖4），以此解決滑道的故障問題。

圖3 滑道改造對比圖

圖4 槽體側板安裝孔

整體式滑道為現有重介淺槽分選機常見結構，相較于分體滑道提高了滑道結構強度，一定程度上減少了滑道及側板襯板結構的脫落，但由于滑道作為最頻繁摩擦的部位，即使滑道發生部分磨損時，仍需要進行整體的更換，且整體滑道重量比較重（單件滑道襯板重量是整體滑道的約1/8 重），改造時間較長，需要長時間進行停機維修，已不符合新時代選煤廠生產需求。

3.2 重介淺槽分選機T 型槽滑道改造

針對滑道問題，將現有分體滑道替換為新型分體滑道（見圖5，圖6），新型滑道卡槽結構變更為穩定性最高的T 型槽結構（安裝圖見圖7），其尺寸為：

圖5 滑道結構詳圖

圖6 滑道剖面結構

圖7 新式T 型槽滑道安裝示意圖

①平直段長7 382 mm，單側滑道由8 套上滑道和8 套下滑道組成，上下滑道母體配套襯板、壓板和固定螺栓為1 套；②變坡段單側滑道由上下兩套弧形滑道組成，與平直段相同，上下滑道母體配套襯板、壓板和固定螺栓為1 套；③機頭部分滑道長度為2 885 mm，單側滑道由3 套上滑道和3 套下滑道組成，機頭部分滑道與平直段滑道的夾角為40°，上下滑道母體配套襯板、壓板和固定螺栓為1 套；④平直段、變坡段、機頭部分各上下滑道工作面間距為60 mm，中間配置鏈板高45 mm 的滾子鏈。靠近槽體兩內側有10 mm 后的耐磨襯板，防止鏈條與槽體摩擦。

滑道襯板采用高鉻鑄鐵，襯板和母體的連接采用雙保險連接，在滑道和襯板采用T 型槽連接的基礎上，再用壓塊固定、密合，使用螺栓為連接壓塊、母體、襯板的定制加強長螺栓，螺栓把壓塊、母體、襯板三者連為一體，牢固的固定在槽體內側，有效的防止襯板脫落。整套滑道除母體、襯板、連接螺栓之外還有壓板，壓板上用的螺栓為外六角螺栓，壓板上設置內六角沉頭螺栓孔，便于安裝和防止螺栓松動。滑道上所有的螺栓均配置防水墊和鎖緊螺母。該結構不僅能夠使結構部件結合更緊密，同時也方便對其進行拆卸，解決了老式分體滑道襯板脫落的問題。且改造時可根據滑道磨損情況，更換相應滑道母體及其對應的襯板即可，大大減少改造時間，并節約成本，體現了輕量化、便捷化、模塊化的設計標準。實現了選煤廠重介淺槽分選機滑道及襯板技術性能優化升級，進一步減輕員工勞動強度，提高生產效率，特別是在檢修環節，減少人工作業量及人員需求，達到減人增效的目的，同時消除安全隱患，安全成本也大幅下降。

4 應用效果分析

經過前文對重介淺槽分選機滑道機構的改造設計，將改進后的分選機進行實踐應用，實踐證明，整體式滑道結構雖然緩解了螺栓磨損問題，但整體式滑道的更換改造維修成本高，消耗了大量人力，且影響分選效率。新型分體滑道擁有T 型的卡槽結構，不僅使結構部件結合更加緊密，解決了老式分體滑道襯板脫落問題，而且新型滑道的安裝方式與老式相同，只需根據磨損情況，有選擇性的進行更換，使得設備配件維護周期降低20%。設備配件成本消耗降低10%。特別是在檢修環節大大減少人工作業量及人員需求，檢修時效提高50%。

5 結論

重介淺槽分選機作為動力煤選煤廠關鍵的排矸設備，隨著煤炭入洗需求量的不斷提升，重介淺槽分選機的滑道襯板磨損及脫落問題日益加劇，嚴重影響了工作質量和效率[10]，因此，針對重介淺槽分選機存在的問題，對滑道結構進行了改造。從改造結果可知，整體式滑道一定程度上減少了滑動及側板襯板結構的脫落，但改造及維修成本較高；T 型槽滑道改造有效解決了滑道及襯板發生結構性脫落的問題，保障了重介淺槽分選機的連續穩定運行，提高了生產效率，降低了改造及維修成本，對于企業實現降本增效具有重要意義。同時在煤炭行業產業轉型升級和高質量發展的背景下，選煤廠重介淺槽底部滑道及襯板進行工藝適應性改造，符合國家能源產業升級的發展政策，研發成功可有效減少洗選檢修人員對設備的檢修頻率與時長，減少設備配件的維護更好時長與勞動強度，提高生產效率，具有良好社會效益。在整個選煤行業都具備非常好的推廣價值，對提高我國選煤廠配裝技術水平有重要意義。