浅槽重介分选机在精煤除杂系统中的应用

刘丹

山西焦煤西山煤电马兰矿选煤厂 山西 太原 030200

浅槽重介分选机是选煤厂生产经营中的重要设备之一，煤炭产业的科技力量日新月异，越来越多的科技力量投入浅槽重介分选机的升级改造中。提高了选煤效率选煤厂普遍采用重介浅槽分选机对原煤中的大块矸石进行洗选，降低矸石对重介质旋流器、溜槽以及弧形筛冲击压力，但是在煤炭洗选过程中精煤中仍混有木质杂物、棉纱等杂质。精煤中含有的杂质会直接影响精煤品质，为降低精煤中杂质含量，部分选煤厂在洗选环节增加除铁器，但是此种设备难以有效去除木质杂物等。若采用人工分拣方式则面临工作强度大、作业环境恶劣等问题，因此在煤炭洗选流程中增设自动化除杂设备，可进一步降低精煤产品中杂质含量，提高产品品质。本文以山西焦煤西山煤电马兰矿选煤厂为工程背景，设计提出采用浅槽重介分选机去除精煤中杂物，并依据现场情况对分选机进行改进，提高了应用效果[1]。

1 选煤厂概况

马兰矿选煤厂设计能力为 400 万t/a，入洗原煤来自马兰矿，为优质肥煤。现工艺流程为无压三产品重介-浮选联合流程。矿井采掘的原煤在输送到选煤厂准备车间前往往会采取预先处理方式去除杂质，但是仍会存在夹杂部分矸石，若未分选出进入到重介质旋流器、溜槽等分选设备中，会导致设备使用故障，影响选煤厂的正常生产秩序，为此，设计提出采用浅槽重介分选机进行分选。

2 浅槽重介分选机结构及分选流程

2.1 设备结构组成

浅槽重介分选机是通过物料密度差异实现分选。浅槽结构包括传动部分、入介部分、排矸部分及槽体等。槽体为具有一定坡度金属槽，在两侧有入料及溢流槽；在槽底布置上升介质槽（漏斗状），为浅槽提供上升介质，以便提高分选精度；沿着槽体布置有滑轨作为刮板链通道，实现矸石外运。精煤中杂物密度多在1g/cm3以内，因此理论上采用浅槽重介分选机可有效去除精煤杂质。相对于其他设备，浅槽重介分选机结构简单，同时具备较宽阔的分选空间，有助于设备检修，能够较好地控制产品品质[2]。

2.2 分选工艺流程

在槽体内杂质、精煤等受到浮力、重力以及上升水流等作用，密度较大的精煤浅槽底部沉积并通过刮板运输，后经过脱水后即可销售。密度较小的杂物漂浮在介质上层，在水平介质流作用下从排料端排出；含水杂物经过脱水后在杂物区存储，具体杂质去除流程见图1 所示。

图1 分选机杂质去除流程

在分选过程中浅槽介质可采用清水，通过介质泵打入水平以及上升介质槽内；精煤以及杂物脱水均采用固定筛，筛下水经过管路回流至清水桶，从而实现浅槽介质循环使用[3]。

3 浅槽重介分选机优化设计

3.1 刮板优化设计

精煤对水分要求较高，为降低后续脱水压力，采用传统的刮板不能满足需要。将浅槽重介分选机用以精煤杂质去除中，底部刮板应满足以下要求：

（1）刮板受到精煤阻力以及两侧链条牵引力作用，强度要求高；

（2）精煤水分有较高要求，因此刮板应有较大开孔率。但是开孔率过高则会降低刮板强度，因此需寻找开孔率、强度两者之间的平衡点。

传统的刮板采用厚度 10 mm 钢板冲孔而成，冲孔直径在 13 mm，并在后部布置加强筋提高强度，为确保刮板强度开孔数量较小，开孔率整体较低，改进的刮板中间增加筛网（开孔10 mm×20 mm），两侧通过钢板连接，在后部安装加强钢筋。传统的刮板与改进后的刮板应用效果对比情况如表1所示。

表1 刮板链不同速度精煤含水率统计结果

从表 1 看出，低速运行时，两种刮板脱水效果相差不明显；当速度较高时，改进后的精煤脱水效果变化不明显，而传统的刮板精煤脱水效果明显变差。在实际生产中，刮板保持高速运行，因此改进后的刮板可更好满足生产需要。

3.2 排料轮改进设计

分析精煤杂质，发现主要为木质杂物，少量杂物为塑料、棉纱，上述杂物均有质地软、韧性且易破碎特点，同时杂物密度集中在 0.9～1.2 g/cm3；杂物形状差异较大，木质杂物中形状最多为块状或者长棍状，长度可超过1000 mm；棉纱形状多为球形，直径在200 mm以内；橡胶形状多为长条形，长度一般在500 mm 以内。采用浅槽重介分选机清除精煤杂质时，由于杂质密度较强，进入到浅槽槽体内时会上浮，但是当木质杂质吸水后密度增加，从而存在不能完全悬浮于液面上排出的问题。若杂物无法及时排出，则会引起排料口堵塞的情况，为此提出在溢流堰口布置排料轮，不仅可提高杂物排料效率，而且可降低用水量。在溢流端布置排料轮，排料轮材质分别为橡胶制品（软接触）、铝合金制品（硬接触）。

在其他参数不变情况下，改变顶流流量对两种类型排料轮应用效果进行比对分析。入料的精煤中杂质含量约为 10 kg/t。具体两种排料轮应用效果对比情况如表 2 所示。

从表2中可看出采用浅槽重介分选机清除精煤中杂物可行性较高；在保持顶水流量不变情况下，Ⅱ 型排料轮（橡胶排料轮）除杂效果明显优于Ⅰ型排料轮（铝合金材质），特别是在清理木质类杂物方面，Ⅱ型排料轮效果更为显著；增加顶水流量时可提高精煤杂质分离效果。现场应用过程中，Ⅰ型排料轮（铝合金材质）被木块卡堵从而出现变形情况，而Ⅱ型排料轮（橡胶排料轮）由于为柔性材质，运行整体较为稳定，未出现明显变形情况。

表2 排料轮应用效果对比表

4 结论

精煤中含有的部分杂质会影响产品品质，为此提出将浅槽重介分选机应用到精煤杂质去除中。现场应用表明，浅槽重介分选机可有效去除精煤杂质，顶水流量会直接影响杂质去除效果。为降低槽底精煤含水率，对刮板结构进行改进；同时由于精煤中杂质类型主要为木质杂物，并伴随有少量杂物为塑料、棉纱，部分杂质长度大，容易在排料口堵塞，从而影响杂质去除效果，为此，可通过排料轮提高杂物去除效果，并通过对比分析最终确定排料轮类型为橡胶排料轮。