浅谈提高浅槽分选效率的措施研究

浅谈提高浅槽分选效率的措施研究

田娜

神华集团神东煤炭集团洗选中心陕西神木719315

摘要：本文简要介绍了浅槽分选机的种类、结构特点和及工作原理，分析了影响浅槽分选机分选效率的主要因素，并对生产中存在的主要问题提出了针对性的改进措施。

关键词：介浅槽；分选机；分选效率

一、前言

重介质选矿的过程是按阿基米德浮力原理进行的。通常所选用的重介质密度是介于被选物料中轻产物和重产物两者的密度之间，重介质本身的性质（如密度、粘度）对分选过程起决定性影响，是轻重颗粒形成分层的主导因素。

重介质有较好的分选效果，目前重介质分选工艺在选煤界已得到广泛的推广应用。

二、浅槽分选机的种类

根据工作原理，重介质分选设备可分为两类：一类是在重力场中工作的重介质分选机，通常用于分选块煤，如刮板分选机（俗称浅槽）、斜轮分选机、立轮分选机等；另一类是在离心力场中工作的重介质旋流器，通常用于分选末煤或不分级煤。而重力场中工作的重介分选机又可细分，如下表：

重介质分选设备在其发展过程中有过许多不同的设计形式，尽管有些未得到推广，另一些则广泛应用至今，但各种分选机都应该满足以下基本技术要求：

（1）可在较宽的密度范围内精确分选；

（2）分选粒度范围宽，对密度组成的变化有良好的适应性；

（3）分选区内介质的密度稳定；

（4）介质循环量（介煤比）小；

（5）处理能力大，空间占比小；

（6）结构简单，运行可靠，耐磨。

三、浅槽的工作原理及其特点

3.1浅槽的工作原理

重介质分选机是将被分选原煤在一定密度的悬浮液中按密度差异进行分层和分离的设备。其工艺过程是：经预先筛分后的原煤（一般大于13mm或6mm而小于这个个下限时应采用重介旋流器）进入充满重介质悬浮液的槽体中进行分选。悬浮液的密度自动调节。密度小于悬浮液的物料（精煤）浮至液面，在水平流的作用下，随排料口的溢流排出；密度大于悬浮液的物料（矸石和高灰分煤）沉至槽底，由排矸刮板、立轮或斜轮提升到排料口排出，从而得到两种不同密度的产品。所不同的是，刮板分选机利用上升流，而立轮和斜轮分选机则是利用下降流来维持悬浮液的稳定。

图一

重介质浅槽分选机内悬浮液通过两个部位给入分选槽体内。从下部给入的为上升流，通过带孔的底板进入槽内，可以使其分散均匀。上升流的作用是保持悬浮液稳定、均匀，同时有分散入料的作用。从侧面给入的为水平流，通过布料箱的反击和限制，可以使水平流全宽、均匀的进入分选槽内。水平流的作用是保持槽体上部的悬浮液密度稳定，同时形成由入料端向排料端的水平介质流，对上浮精煤起运输的作用。

当入料原煤进入分选槽后，在调节挡板的作用下全部浸入悬浮液中。此时在浮力的作用下开始出现分层。精煤等低密度物浮在上层，矸石等高密度物下沉到槽子底部。在下沉的过程中，与矸石混杂的低密度物由于上升流的作用而充分分散后，继续上浮。

在水平流的作用下，浮在悬浮液上部的低密度物由排料溢流口排出成为精煤产品。在刮板的作用下，沉到槽底的高密度物由机头溜槽排出成为矸石产品。从而完成原煤的分选过程，如图一：

3.2浅槽的结构（以卢德维琪为例）

重介刮板分选机主要由槽体、排矸刮板及其驱动装置等部分组成。

槽体是钢外壳的槽式结构，槽底铺设一层带孔的耐磨衬板，底板外并列6个介质漏斗提供上升介质流，以免介质在槽体内沉淀。入料端一侧设有水平介质槽，由9个介质管道提供水平流，以保证物料层向排料方向运行速度并维持液面高度，槽体内两侧下部各有一条为刮板链导向的轨道。

排矸刮板由驱动装置、头轮组、随动轮组、尾轮组、刮板链组成。驱动装置由电动机、减速机及传动链组成，用于驱动排矸刮板将沉入底部的高密度物提升至排料口排出。头轮轴采用滚动轴承支撑，阻力小、转动灵活，随动轴和尾轮组分别用轴承固定在槽体侧板上，为防止刮板链垂度过大，尾部还设有螺旋拉紧装置。

四、影响浅槽效率的部分因素

4.1原煤入料粒度

虽然物料在分选机中的分层过程主要取决于它的密度，但是它的分层速度却是物料粒度及物料与介质密度差的函数。粒度越大，密度差越大，物料的分层速度快；粒度小，物料的分层速度越慢。因此在实际生产过程中往往有一部分细粒级煤在分选机中来不及分层就排出，降低了分选效率。其中入料煤泥的增多最能影响其效率，同时带介严重，影响介质回收。

同时还有一点，既箱体的容积浓度，也称悬浮液的结构化。它也是影响浅槽分选效率的重要因素之一，由于它本身产生的原因，作者把它归到入料粒度一栏，没有单列。当容积浓度太高时，悬浮液粘度变大，将会结构化，起不到分选效果。而容积浓度太低时，加重质颗粒沉降速度过快，也导致悬浮液在密度方面，失去作为分选介质的作用。据研究，重介质选矿所川悬浮液的容积浓度，不应小于10，即作为分选介质时，悬浮液固体容积浓度的下限值x大于10。

一般块煤重介质分选下限为13mm。当分选密度较小如δp<1450kg/m3时，悬浮液的粘度较小，重介质分选下限可以降至8mm(甚至6mm)。当分选密度较高时，例如当δp>1600kg/m3，重介质悬浮液固体浓度高，结构化明显，静止粘度较高，以致一些较细的颗粒即便是矸石，也只浮在重介质的表面上。所以细粒级物料在块煤分选机中得不到有效的分选，大部分进入精煤，污染精煤质量。因此，在这方面考虑块煤分选系统中预先有效地脱除细粒级也是非常必要的。

4.2水平流和上升流的流量大小

因悬浮液密度是决定分选机实际分选密度的最主要指标。上升介质流过大(如表面出现“翻花”现象)则会影响重产物的下沉，过小则会出现分选槽内介质明显分层，两者都会降低分选效果。水平流过小则轻产物流动缓慢，影响分选机的处理能力，过大则会缩短物料的有效分选时间，降低分选精度。

所以分选带各处的密度应保持稳定。密度偏离规定范围，影响产品质量，并增大矿物的损失。所以运动部件运动不宜过快，流动速度不宜过快，避免涡流破坏分选带介质密度稳定。所以操作过程中，上升流和水平流的调整要合理，确保按稳定的密度分选。

4.3浅槽结构方面

1、物料在分选槽中完成分层过程，合理选择长宽比。分选槽是分选机的重要部件，其长度必须保证物料有足够的分层时间，宽度尽量满足入选物料上限的要求。因此正确安排长宽比，结构在满足分选质量前提下，最大限度使物料粒级加宽，简化工艺系统。

2、机械部分的影响，如频繁的故障、刮板上的眼孔的大小等都会影响其分选效率。

3、能迅速排出选后产品。其它条件相同时，迅速排出产品，则分选机处理能力大。

五、改进措施

针对影响浅槽分选效率的因素，以及神东选煤厂在使用浅槽分选机过程中遇到的相关问题，对提高浅槽分选效率提出了以下改进措施：

5.1入洗粒度方面

1、原煤给料尽量均匀，粒度大的量和粒度小的量要掺比平均，原煤仓岗位工应及时观察，合理调配给煤机。

2、筛分设备应准备大小粒度不同的筛板，根据原煤变化及时更换，同时注意筛分设备的入筛量，入筛量不应超过原煤筛的筛分能力。

3、及时关注原煤的水分变化。如果原煤外表水分较大，应及时清理筛板，防止筛板堵塞，导致筛分效率下降，从而较多细粒度物料及煤泥进入浅槽，影响分选效果。

4、容积浓度方面的考虑。合介在由浅槽经脱介筛到合介桶段，宜设分流阀门（分到稀介桶）。通过及时分流，方便寻求进入容积浓度的煤泥及其他物质含量与分流出去的合介达到一个平衡，使容积浓度达到一个比较合适的状态，降低悬浮液结构化的形成，从而提高分选效率。

5.2介质流方面

介质流是目前控制影响浅槽分选效率因素中最直接的一点，因此在日常生产中观察浅槽的上升流及水平流的情况是非常必要的。未加煤时，水平流若畅通应在溢流口处有明显溢流现象，加料后物料应正常向前行走，不应在原地打转，若出现此情况，一般为水平流阀门关的太小，或水平流布料箱有阻塞现象。为此，应定期检查和清洗水平管和布料箱。另外合格介质桶液位低也会限制水平流流量。

不带料时，上升流应有气泡翻出，并有不明显的翻花为宜。若无此现象，可怀疑上升流管有阻塞或布流板孔阻塞问题，应尽快进行清理。上升流太大，会在槽内翻花，造成煤流不畅。当给料量太大或煤质有大的变化时，可适当调大上升流。

上升流和水平流阻塞时，一般多为介质中混有块煤；而块煤进入系统的途径多为下列几种：杂物进入、固定筛或脱介筛筛板损坏、磁选机入料箱阻塞、块煤返流进入磁选精矿槽。当系统正常时，一般为第二种情况居多，故检查筛板工作至关重要。

最后要控制上升流和水平流，要尽量使悬浮液达到动稳定状态。

5.3浅槽结构方面

1、浅槽链速过高，致使刮板在刮除槽内沉物的同时，悬浮液带走量较高，槽内悬浮液的扰动剧烈，造成强涡流，影响分选。

2、链板脱介孔直径大小及分布设计不合理，随沉物带走的悬浮液得不到及时脱除，大量介质刮出分选槽进入介质净化回收系统，增加了密度控制系统操作的难度。

3、矸石上升行程短，大量悬浮液还没有来得及从脱介孔漏出，变随沉物进入矸石脱介筛，增大了介质净化回收的工作量，也增加了介耗。

以上问题是浅槽分选机使用中常见的影响分选效率的现象。具体的改进措施有：将浅槽驱动改造为变频驱动，可较宽范围调整刮板链速，解决槽中悬浮液的强漩涡流现象同时减小运转件的磨损程度，提高设备使用寿命；调整刮板脱介孔大小及分布，一般增大为Ø16，工艺上增强了刮板的脱节效果，使沉物所带走的悬浮液能够较早的在槽体脱介段完成脱除。

结束语

实践证明，重介浅槽分选机具有分选效率高、分选密度范围宽、设备处理量大，介耗低、易于实现自动化、生产率高等特点。但在实际应用中，应及时根据原煤参数变化，及时调整生产组织策略，并消除设备运行隐患，提高设备性能可靠性，最大化的创造经济效益。

参考文献：

[1]谢广元，《选矿学》，徐州：中国矿业大学出版社，2001．

[2]王新文.潘永秦.刘文礼，《选煤机械》；冶金工业出版社，2017

[3]张玉祥.彼德斯重介浅槽分选机分选原理及应用[M].重介质选煤技术论文集[C].北京：中国煤炭加工利用协会，2009：12.