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動篩跳汰機在汾西礦業(yè)集團選煤中的應(yīng)用

1 概述

1998年，新陽煤礦選用了2臺國產(chǎn)DT14/2.8型液壓動篩跳汰機，但是由于該設(shè)備液壓系統(tǒng)復(fù)雜，液壓件質(zhì)量差，故障率高，操作維護困難，運行了2個月，就閑置不用了。2005年，新建礦井曙光煤礦選購了1臺德國ROMJIK液壓動篩跳汰機，該設(shè)備質(zhì)量可靠，故障率低，但是仍然存在液壓系統(tǒng)復(fù)雜，工人操作維護困難的問題。2006年，新陽煤礦拆除了2臺舊的國產(chǎn)TDl4/2.8型液壓動篩跳汰機，并針對新陽煤礦煤質(zhì)的具體情況合作研發(fā)并選用了2臺目前世界上跳汰面積和處理量最大的動篩跳汰機GDT23/4.6特大型機械動篩跳汰機，該機械動篩跳汰機結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，便于操作維護，自運行以來效果良好。2007年，又在柳灣、水峪、中興、曙光、賀西等煤礦推廣應(yīng)用了10臺，大幅促進了汾西礦業(yè)(集團)有限責(zé)任公司的煤質(zhì)工作。

2 動篩跳汰機原理與分析

動篩跳汰機是一種物料在水中靠密度分選的跳汰機，結(jié)構(gòu)如圖l所示。與空氣式跳汰機不同，動篩跳汰機不用壓縮空氣、沖水和頂水，而是用運動的動篩體將物料托起，然后使物料在水中自由沉降時靠密度不同實現(xiàn)分層。分層后的物料運動到篩體前端的溢流堰處，下面的重物料在排矸輪的作用下通過排矸口落入提升輪的后段料斗內(nèi)；上面的輕物料通過溢流堰落入提升輪的前段料斗內(nèi)。隨著提升輪的轉(zhuǎn)動，將輕、重物料從水中提起并脫水，然后通過各自溜槽排出機體。透篩物由箱體底部排料口經(jīng)脫水斗子提升機撈出。

 

機械動篩跳汰機共有3個動力系統(tǒng)：①主驅(qū)動系統(tǒng)主要驅(qū)動動篩體；②提升系統(tǒng)驅(qū)動提升輪；③排矸系統(tǒng)驅(qū)動排矸機構(gòu)。國產(chǎn)的和進口的液壓動篩跳汰機一樣，都有一個較復(fù)雜的液壓泵站，靠液壓泵站控制千斤頂和液壓馬達驅(qū)動動篩體和排矸輪。機械動篩跳汰機通過3個電機直接驅(qū)動動篩體、提升輪和排矸輪。

1)主驅(qū)動系統(tǒng)。主驅(qū)動系統(tǒng)由主驅(qū)動電機驅(qū)動，通過減速機總成減速，經(jīng)曲柄輪總成和擺軸總成傳動，變化為擺軸的往復(fù)擺動，擺軸的擺動通過可調(diào)連桿連接動篩體，就形成了動篩體的上、下往復(fù)運動。機械驅(qū)動機構(gòu)總成如圖2所示。

 
機械動篩跳汰機采用曲柄連桿傳動機構(gòu)，通過變頻電機直接驅(qū)動，機構(gòu)簡單可靠，運動特性好，且上升下降速比、振幅和頻率均連續(xù)可調(diào)。

2)提升輪驅(qū)動系統(tǒng)。提升機構(gòu)由電機、減速機和提升輪等組成。提升輪分前、后2段，分別盛裝由動篩體分離的塊煤和矸石。提升機構(gòu)由驅(qū)動電機經(jīng)減速機總成傳動，與提升輪外圓的銷排嚙合，從而控制其轉(zhuǎn)動，將物料從機體內(nèi)轉(zhuǎn)動提升出來。根據(jù)不同的入料條件和分選產(chǎn)物比例，提升機構(gòu)驅(qū)動電機可以由變頻電機進行控制，從而實現(xiàn)提料速度的控制。在動篩體的分選能力接近上限的情況下，仍然可以通過適當(dāng)提高提升輪轉(zhuǎn)速來應(yīng)對塊煤和矸石比例相差較大的情況，避免在提升輪內(nèi)部的煤與矸石二次混合情況。

3)排矸系統(tǒng)。動篩跳汰機的排矸效果直接影響著整機分選效果。GDT機械動篩跳汰機的控制系統(tǒng)通過監(jiān)測主驅(qū)動機構(gòu)負荷來判斷動篩體內(nèi)矸石量的多少，采用PLC控制變頻調(diào)速電機，實現(xiàn)了以電信號反饋進行排矸調(diào)速的自動控制，實時控制矸石床層的厚度。

4)主要參數(shù)。從目前的實際應(yīng)用情況對比，液壓動篩跳汰機和機械動篩跳汰機的主要性能參數(shù)基本相近，都能達到如下參數(shù)范圍：

 

 從建設(shè)投資、運營成本、壽命和可靠性等方面考慮，GDT系列機械動篩跳汰機具有較大的優(yōu)勢，其綜合耗電量0.2～0.5 kW／t；耗水量0.03～0.07m3／t；選煤成本1～2元/t，是目前塊煤排矸中工藝最簡單、運行最可靠、成本最低的下藝設(shè)備，適用于在井口原煤系統(tǒng)中排矸，或是在采用重介或跳汰工藝的大型選煤廠的準備車間頂排矸。
3 機械動篩跳汰機的應(yīng)用與創(chuàng)新改進

在新陽煤礦的實際應(yīng)用中，根據(jù)實地應(yīng)用條件，新陽煤礦所采的是上下兩組煤，塊原煤中矸石所占的比例較大，但是兩組煤的矸石含最不同，且差異較大。

根據(jù)這一特點，在這一特大型機械動篩跳汰機上，不僅應(yīng)用了成熟的自動排矸技術(shù)，更創(chuàng)新地設(shè)計了提升輪中煤、矸料斗的容積比例，進一步優(yōu)化了提升輪在工作時的質(zhì)量分布比例，同時也大幅改善了提升輪傳動裝置的受力狀態(tài)，增強了系統(tǒng)使用可靠性和壽命。并且將提升輪驅(qū)動電機改為變頻調(diào)速，以便根據(jù)物料的變化調(diào)節(jié)提升速度。

根據(jù)設(shè)備的分選原理，重點研究了系統(tǒng)入料對分選效果的影響。動篩跳汰機的篩板長度是根據(jù)物料從篩板的一端進入篩體、經(jīng)若干次在水中的沉降作用后，實現(xiàn)分層的這一時間和距離綜合確定的。因此，在一定的振幅范圍下，增大篩板長度對處理量的影響并不顯著，只會增加系統(tǒng)能耗。根據(jù)動篩跳汰機在新陽煤礦的應(yīng)用條件，對設(shè)備處理量要求大，所以增大了篩板的寬度。并根據(jù)槽體中水的擾流作用，創(chuàng)新地設(shè)計了篩板的結(jié)構(gòu)和在寬度方向上變化的投篩率，這一改變提高了機械動篩跳汰機的處理量。

同時，現(xiàn)場使用中也發(fā)現(xiàn)，增大的篩板寬度也帶來了入料的難度。為了避免較寬的篩板會導(dǎo)致物料沿篩面寬度方向形成不均勻的床層，繼而影響動篩跳汰機的分選工藝效果，一是在動篩的入料前端設(shè)置了寬度為2 m的給料機；二是在入料溜槽處加設(shè)導(dǎo)料板，使來料進入動篩時沿寬度方向盡量分布均勻。針對機械驅(qū)動和傳動系統(tǒng)的特點，增加了機構(gòu)運動副之間的自動強制注油潤滑系統(tǒng)，減少了維護工作量和機械磨損。

 4 應(yīng)用效果

 

塊原煤大于50 mm的物料全部進入動篩分選，從跳汰機單機試驗結(jié)果可見：精煤中已基本無矸石，這部分塊煤經(jīng)破碎機破碎后，摻入篩下物進入原煤倉；矸石中含煤不大于3％。過去人工揀矸，被漏揀的矸石，破碎機通常破碎不了，只好調(diào)大破碎尺寸，造成矸石粒度大，這是經(jīng)常造成原煤質(zhì)量不好，不能保證分選的原因。自從應(yīng)用了機械動篩跳汰機以后，杜絕了這類現(xiàn)象的發(fā)生，自投入使用的6個月內(nèi)，動篩分選塊原煤270萬t，排除矸石37.5萬t，運行平穩(wěn)，高硫煤入料粒度50～250mm，灰分54.65％，選后產(chǎn)品煤的灰分32％，矸石灰分74.70％，數(shù)量效率95.03％，不完善度0.093。

應(yīng)用GDT機械動篩跳汰機以來，選后精煤灰分顯著降低，煤炭售價得到提升，同時由于有了煤質(zhì)處理保證，礦井放頂煤開采回采率提高了3.2％。經(jīng)統(tǒng)計，應(yīng)用GDT機械動篩跳汰機的當(dāng)年增加凈收益約2500萬元。同時，跳汰機的成功應(yīng)用，徹底取代了過去的手工撿矸，改善了勞動環(huán)境并提高了生產(chǎn)效率。

5 應(yīng)用中須注意的問題

各動篩車間投產(chǎn)初期，都會不同程度地出現(xiàn)一些矸石中帶煤的現(xiàn)象，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，主要原因一是設(shè)備安裝時不注意，造成篩下的密封隔板間隙大，使得選后的煤與矸石又二次混合，造成污染；二是操作人員對設(shè)備性能不熟悉，剛開機時矸石床層沒有形成，或沒有達到厚度就開始排矸，或是入料間斷時不及時停機，矸石床層外排，造成矸石床層不夠厚，部分煤從矸石口排出。因此，設(shè)備安裝后，需廠家技術(shù)人員認真調(diào)試，操作人員上崗前要搞好技術(shù)培訓(xùn)，并且嚴格要求，加強管理。

6 結(jié)語

山西汾西礦業(yè)(集團)有限責(zé)任公司針對所屬煤礦的原煤大塊矸石多、煤質(zhì)不易保征的問題，在坑口或選煤廠的第一道工序采用機械動篩跳汰機進行塊煤排矸處理。既可將其分選后塊煤作商品煤直接銷售，為塊煤的分選處理提供了極為簡單、可靠和低成本的解決方法，也可作為選煤廠的準備車間，保證了后續(xù)鄂西煤系統(tǒng)的入料粒度，減輕系統(tǒng)壓力，減少了沒備的磨損，降低了選煤的成本。GDT機械動篩跳汰機在山西汾西礦業(yè)(集團)有限責(zé)任公司得以廣泛推廣使用，并創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟和社會效益。