消除动筛跳汰机卡矸、堵筛现象的应用研究

王梦东

(1.太原理工大学，山西 太原 030025;2.西山煤电集团公司技术中心，山西 太原 030053)

西山煤电集团官地矿选煤厂为一座设计生产能力为3.0 Mt/a的矿井型选煤厂，采用动筛跳汰机械排矸、重介无压三产品旋流器分选、煤泥压滤回收工艺，主要产品为优质动力煤和高炉喷吹煤。动筛跳汰机采用德国 KHD公司生产的 ROMJIG20.50.08.08型液压式动筛跳汰机，分选+50 mm的原煤。生产中，动筛跳汰机发挥了很大的作用［1］，减轻了人工拣矸的繁重劳动，也为重介旋流器创造了良好的分选条件，但存在动筛筛床卡矸和堵筛严重、矸石带煤损失大的问题。

1 动筛跳汰机卡矸、堵筛原因分析

官地矿选煤厂动筛筛床采用了20 mm×100 mm长方形孔，条状颗粒易卡死在筛床上，经现场观察，一般5%～10%的筛面上有卡矸现象，造成堵筛、开孔率降低，分选效果随之变差。观察还发现，透筛物中有大量的大块物料，有的尺寸长度＞100 mm，这是因为一些扁平状的物料透过筛孔形成的，这些大块透筛物是造成卡矸和堵筛的主要原因。

跳汰机因为筛床的作用，跳汰过程类似于湿法筛分情形，即产生一定量的透筛物。按照筛分原理，物料透筛情况与物料性质(如粒度、形状、含泥量等)、筛面工作参数(如筛面运动特性、筛面长度和宽度、振幅、频率、倾角、筛孔形状等)及操作管理(如给料适当、均匀以及维护等)有关。在物料性质、操作管理一定的情况下，筛下物与筛面工作参数有关。因此，不改变筛面运动特性、筛面长度和宽度、振幅、频率、倾角等参数时，动筛透筛情况与筛孔形状有直接的关系［2］.

目前，动筛跳汰机所用筛床孔形通常为长方形，用棒条上、下排列焊接而成，可称之为直条长方形孔筛床，见图1.这种孔形筛床结构简单，强度高，开孔率能满足需要(达50%多)，对水流的阻力也小，但由于其简单的孔形，在应用中透筛物量较大。

图1 动筛跳汰机直条长方形孔筛床图

颗粒透筛情况见图2.

图2 不同形状颗粒透筛情况图

当物料为细粒时，属于易筛粒，透筛容易;而当物料呈扁平状或长条状时，即使尺寸较大，在合适的条件下，颗粒受到不断地上下振动，极易穿过筛床而成为筛下物。在实际接取的透筛物中，除了细粒外，透筛物含有大量的条状或扁平状颗粒，经观察发现，细粒大多为煤，条状或扁平状粗粒则为矸石，造成这种情况的原因是使用了直条长方形孔，恰好适合扁平状矸石透过。

因此，为了减小透筛量，应该重新设计孔形，以彻底改变筛床结构形状，使其不再是扁平结构，可限制矸石透过，不仅减少了透筛物量，而且还可减少在透筛发生过程中出现的卡筛和堵筛现象。

2 圆弧形孔筛床结构合理性分析

筛孔形状决定了不同形状物料的透筛能力。比如圆形孔和方形孔筛面，其筛下物形状比较均匀，多为多角形，且相比筛孔尺寸要小一些;而长方形孔筛面的筛下物形状不规则，扁平状偏多一些。分析长方形孔、平行四边形、斜条波浪形和圆弧形等各种筛孔形状，在开孔率有所增长，不影响跳汰分选效果，以及筛床低制作成本和高成品保证的情况下，为了获得对长条状矸石等大块物料的透筛限制，圆弧形孔筛床具有更大的优势。因此，将圆弧形孔筛床确定为研究对象［3］.

圆弧形孔筛床由下部的横向筛条和上部的连续双向折弯的圆弧线波浪形筛条构成，见图3.它具有斜条波浪形孔筛床的基本特点，其加工制造也与斜条波浪形孔筛床相似，但比同面积斜条波浪形孔筛床的孔隙有效长度减少更多，更有利于限制物料透筛。

圆弧波浪式孔筛床所用筛条均选用了圆钢，这比一般的上部筛条为倒梯形结构有较大的优越性，具体表现为:有利于形成流线型通道，水流阻力小，不会引起筛床振动。由两两相对的筛条构成的圆弧波浪式条缝(见图4)，其形状为从中间部位向上向下以圆弧状向外侧渐开的曲线，其中部缝隙最窄，有利于防止物料被卡住并堵塞筛孔，这样形成了理想的流线型水流通道(孔隙)。如果把开孔的水流通道看作是一个流体小孔，则此种小孔形状近似为薄壁小孔。筛床上下摆动时，水流通过近似为薄壁小孔的水流通道，无论是向上或是向下流动，都有利于减少水流的阻力损失，确保水流畅通无阻，使其具有较好的透水性，这是确保分选效果的重要措施。

图3 圆弧形孔筛床孔形结构简图

图4 圆截面筛条的水流特性、卡堵筛示意图

新旧筛床外形对照图见图5.

图5 新旧筛床结构对照图

从图5可见，原直条型筛床的筛孔为80 mm×18 mm的长方形孔口，这也是透筛物(片状物料)的穿透孔口;而新设计的圆弧形孔筛床尽管其筛孔面积与直条型筛床的筛孔面积相近，但由于形状的改变，实际透筛物(片状物料)的穿透孔口为40 mm×9.8 mm的长方形孔口，无论是长度、宽度或是面积，均大幅度减少，特别是其面积减少到原来面积的27%，这就是采用圆弧波浪式筛床能够大幅度减少透筛物的根本原因。

3 工艺效果分析

为了解使用圆弧波浪式筛床的动筛跳汰机的卡矸、堵筛情况，在生产正常情况下，对直条长方形孔筛床与圆弧波浪式筛床进行了原料煤、跳汰精煤、跳汰矸石和透筛物筛分、浮沉对比试验，对跳汰机工艺效果进行评定。

3.1 透筛物性质［4－5］

1)直条长方形孔筛床透筛物粒度组成。

动筛跳汰机透筛量的计算:人工在斗提机上随机采集数个整斗量，将其平均值作为一个斗子的提升量，经称重约为6 kg.当时记录的原煤小时上量为620～670 t，跳汰机小时上煤量为200～220 t.因此，跳汰机每小时每吨入料按1个斗子量计算的透筛量为

动筛跳汰机使用原直条长方形孔筛床时，透筛物筛分试验结果见表1，其粒度特性曲线见图6.

表1 直条长方形孔筛床时透筛物筛分试验报告表总灰:65.42%

由以上试验结果可以看出，透筛物粒度分布较均匀，其中＞50 mm产率为23.01%，所占比例稍大，即透筛物中超粒较严重，直条长方形孔筛床对大块的限制能力较弱;另外，＞50 mm灰分为70.86%，比其他各粒都高，说明其组成基本以矸石为主，没有必要返回系统再选。

图6 直条长方形孔筛板跳汰透筛物粒度特性曲线图

2)圆弧形孔筛床时跳汰透筛物粒度组成。

透筛物筛分试验报告见表2，粒度特性曲线见图7.

表2 圆弧形孔筛床时跳汰透筛物筛分试验报告表总灰:50.42%

由表2可知，＞50 mm产率为11.68%，灰分为57.87%，说明超粒较少，圆弧形孔筛床限制了大块颗粒的透筛。25～6 mm产率为50.23%，占了整个透筛物量的半数，同时由图7中筛上物累积分布曲线的形状呈下凹状可知，透筛物细粒多，这说明圆弧形孔筛床对粗粒透筛有限制能力。

3)小结。

透筛量折合成每小时每吨入料按1个斗子量计，由使用直条长方形孔筛床时的0.028 6 kg，减小到使用圆弧形孔筛床时的 0.020 0 kg，后者占前者69.93%，即透筛量减少了30%，且细粒含量增多，超粒比例降低，圆弧形孔筛床对大块矸起到了较强的限制作用。

图7 圆弧形孔筛板跳汰透筛物粒度特性曲线图

3.2 跳汰机工艺效果分析

在动筛跳汰过程中，会产生一定量的透筛物，因为量比较少，在产率计算中忽略，只按两产品计算。另外，据现有的数据资料，只进行100～25 mm粒级的产率计算，并不考虑分选过程中的粒度解离所引起的计算误差，即做100～25 mm近似精煤和矸石实际产率计算。采用格氏法产率计算。直条长方形孔与圆弧形孔筛床时，跳汰机分选产品分配曲线、跳汰机100～25 mm分选工艺效果分别见图8，图9，表3，表4.

图8 直条长方形筛板分选产品分配曲线图

由表3，4可知，在圆弧形筛床代替直条长方形孔筛床的条件下，动筛跳汰机的数量效率由52.87%提高到 86.76%，不完善度由0.350 减小到 0.211，可见分选效果有极大地改善和提高。

图9 圆弧形孔筛板分选产品分配曲线图

表3 直条长方形孔筛床时分选工艺效果表

表4 圆弧形孔筛床分选工艺效果表

4 结语

1)研究表明:造成动筛跳汰机筛床卡矸和堵筛的主要原因是存在大量的大块透筛物。

2)动筛跳汰中的透筛类似于湿法筛分过程，分析得到长方形孔筛床有利于扁平状矸石的透筛，圆弧形孔筛床则可克服前者的不足，减少大块透筛物的产生，大幅度阻止矸石透筛，从而可以有效解决筛床的卡矸和堵筛现象。

3)通过跳汰机使用直条长方形孔筛床和使用圆弧形孔筛床的对比工业性试验可知:圆弧形孔筛床可降低分选过程的不完善度，提高选煤效率，减小矸石带煤量，透筛物超粒数量减少且质量提高等。这些都极大地改善了动筛跳汰机的工艺效果，也拓展了动筛跳汰机的使用空间。

对动筛跳汰机筛床进行优化改造，用圆弧形孔代替直条长方形孔筛床，基本杜绝了大块透筛物的产生，消除了卡矸和堵筛现象，确保了分选效果。

［1］于尔铁.动筛跳汰机在我国的应用现状与展望［J］.煤质技术，2006(4):1－6.

［2］吴式瑜，岳胜云.选煤基本知识［M］.北京:煤炭工业出版社，1996:19－68.

［3］吴广明.圆弧波浪形筛板动筛跳汰机应用及效果分析［J］.煤炭科学技术，2012，40(5):125－128.

［4］武维承，刘彦丽，吴广明，等.动筛跳汰机透筛物处理工艺改造研究［J］.煤炭科学技术，2010，38(6):126－128.

［5］王 东，彭建喜，张良毕，等.四台选煤厂动筛透筛物处理工艺分析与改造［J］.选煤技术，2010(4):37－38.