淺槽重介分選機（以下簡稱淺槽）用于大型選煤廠的塊煤排矸，也可以用于井下排矸，是煤礦地面選煤廠和井下選煤廠主要分選設備之一。近年來，不僅在我國動力煤選煤廠得到廣泛應用，同時在非金屬礦的拋尾和垃圾分選等非煤領域也得到初步應用。生產實踐表明，淺槽具有處理能力大，分選效果好，對煤質波動適應性強和生產成本低等優點。該設備為企業帶來了顯著經濟效益，為我國動力煤洗選做出了突出貢獻。
1 淺槽的發展及應用 淺槽利用阿基米德原理，待分選物料在槽體中按密度進行分選，槽體采用敞開式，并且用刮板排料。國內淺槽的研究始于20世紀80年代，同期，平朔安太堡和安家嶺選煤廠從國外引進了丹尼爾斯重介質分選機，用于分選150～13mm塊煤，由于該設備具有易操作、易維護、低投資和高效率等特點，在我國很快得到認可。在此之前，用于塊煤分選的重介質分選機多為斜輪、立輪。 2000年左右，我國煤炭入選率約為20%，以煉焦煤洗選為主，動力煤入選率較低。“十一五”、“十二五”期間，隨著環保壓力增加，空氣霧霾嚴重，國家加大環保力度，使煤炭產品市場競爭日益增加，動力煤入選率快速提高，“十二五”期間我國煤炭入選率達到了50%，到“十三五”末期，煤炭入選率將達到70%，新增入選煤炭大部分為動力煤。淺槽特點是處理量大，同時又具有較高的分選精度，所以在動力煤分選中發揮了巨大作用。2002年，保德選煤廠首次在神東地區使用淺槽分選塊煤，在此之后，神東地區新建選煤廠基本為塊煤淺槽分選工藝。 2 淺槽相關問題解析 淺槽重介分選機（以下簡稱淺槽）用于大型選煤廠的塊煤排矸，也可以用于井下排矸，是煤礦地面選煤廠和井下選煤廠主要分選設備之一。近年來，不僅在我國動力煤選煤廠得到廣泛應用，同時在非金屬礦的拋尾和垃圾分選等非煤領域也得到初步應用。生產實踐表明，淺槽具有處理能力大，分選效果好，對煤質波動適應性強和生產成本低等優點。該設備為企業帶來了顯著經濟效益，為我國動力煤洗選做出了突出貢獻。 2.1 原煤泥化問題對淺槽的影響 近年來，隨著礦井煤質變差，原煤泥化嚴重，循環水系統濃度增加，重介質懸浮液黏度急劇上升，導致淺槽介質流系統堵塞嚴重，分選環境惡化，而淺槽介質流是否暢通，決定了物料的分層效果及分選精度，是整個分選過程中至關重要的環節。 神東洗選中心各選煤廠基本為塊煤淺槽分選工藝，由于上升流堵塞導致設備無法正常工作的情況普遍存在，且造成了一系列不良后果，最終導致產品質量不穩定，精煤回收率下降，洗選成本上升，人力資源浪費，淺槽壓煤風險增大等。因此，在對神東洗選中心淺槽分選工藝系統進行了深入研究，通過對入料性質和淺槽結構參數對上升流影響的研究和試驗，得出了最終的解決方案，并對現場淺槽分選機結構參數及工藝系統進行了優化。例如對布流板孔的布置方式、開孔率、結構進行優化，對上升流介質斗內部結構參數進行改進，對上升流管路布置方式和結構進行改進，對淺槽上下游脫水脫介分級設備進行改進等措施，解決了淺槽分選系統上升流易堵塞的問題，節約了人力成本和生產成本，為其他采用塊煤淺槽工藝的選煤廠解決同類問題提供了指導和借鑒。 2.2 淺槽入料粒度下限問題 降低淺槽入料粒度下限可以最大程度回收精煤。以前，各動力煤選煤廠多為200～25mm粒級入淺槽分選，＜25mm粒級不分選。隨著弛張篩分級工藝在選煤廠的推廣應用，分選粒度可以低至6mm，＞6mm原煤入淺槽分選，＜6mm原煤不入選。將淺槽的分選粒度下限降低到6mm，最大程度地提高了精煤產率。但是，較寬的分選粒度范圍，使產品中錯配物增加，分選效果變差。首先，密度不同的物料在淺槽實現按密度分選，必須使最大顆粒與最小顆粒的粒度比小于等沉顆粒的等沉比，降低淺槽分選粒度下限后，較寬的分選粒度范圍會導致分選失敗。其次，由于末煤量的增加，顆粒上粘連煤泥量會增加，懸浮液中次生煤泥量增加，從而增加懸浮液黏度，使脫介篩的脫介效果變差，介耗增加。再次，降低淺槽入料粒度下限后，小顆粒物料的干擾沉降速度較低，要想保證一定的分選精度，物料分選時間就需增加，從而降低了處理能力。 針對這個問題，可控制入料粒度的上限，盡量縮小入料粒度范圍，同時減少介質循環量，以延長分選時間，在一定程度上保證分選效果；可采取加大分流量的方法，控制懸浮液中煤泥含量，控制懸浮液黏度，消除不利因素；還可增加淺槽分選長度，確保原煤在懸浮液中的分選效果。一般末煤分選長度過短，煤流容易發生“短路”，增加分選長度，相對增加了原煤在懸浮液中的分選時間，有助于提高分選效果。另外，采用分段洗選的方法，將之前的寬入料粒級變為兩個窄粒級，使之分別進入較大塊煤淺槽和較小塊煤淺槽，可解決入料粒度范圍寬引起的一系列問題。 2.3 淺槽分選鄰近密度產物的問題 在淺槽實際應用中，當分選密度附近物料偏多，原煤可選性級別為難選甚至極難選時，會造成懸浮在槽體中的物料偏多，且越積越多，嚴重時會發生壓槽事故。因此，當遇到大量懸浮物無法排出的情況時，可以微調分選密度，使懸浮在槽體中的物料盡快上浮或下沉，以解決物料在槽體內的積聚問題。 2.4 主動排料機構在淺槽中的適應性 淺槽主動排料機構，即在淺槽溢流堰位置增設快速排料裝置，加快精煤排出速度。淺槽處理的塊煤粒度上限是200mm，生產中經常發生因破碎粒度控制不嚴而出現超大塊原煤進入現象，引起精煤無法排出槽體，堵塞溢流堰甚至發生溢槽事故。因此設置一套精煤主動排料機構，就可避免此類事故的發生。 主動排料機構不僅可以提高溢流區排料粒度上限，還可以降低介質循環量。目前，淺槽的介質循環量約為200～250m3/h，而設置有排料機構的立輪和斜輪分選機每米槽寬的介質循環量約為100m3/h。因此，淺槽在增加主動排料機構后，預計可減少一半的介質循環量，同時可節省電耗并延長介質泵和相應管路的使用壽命。另外，主動排料機構減少水平流，使流場更加穩定，更有利提高分選效果。 2.5 溢流堰返流問題 淺槽正常分選或停車時，部分物料因水平流的壓力較大有可能一直漂浮在液面上無法排出。在選擇淺槽配套的合格介質泵時，如果合格介質泵揚程過高，在給介時，有可能發生沖擊流場形成漩渦，導致溢流堰處往回返料，雖然可以通過降低合格介質泵的頻率或調低合格介質泵出料管路閥門的開度來降低給介壓力，但合介流量會受到影響，出現因流量偏小而導致溢流堰處堵料的問題。因此在選擇合格介質泵時，一定要考慮壓力過大而導致的溢流堰返流問題。 2.6 出入溜槽設計問題 淺槽入料溜槽銜接分級篩或脫粉篩，出料溜槽連接固定篩及脫介篩。溜槽設計是否合理，是煤流是否順暢的必要條件。在生產實踐中，淺槽入料溜槽連接一臺或兩臺入料篩，入料篩寬度小于淺槽入料寬度的情況居多，應沿淺槽入料全寬布置入料，使煤流沿入料全寬均勻給入淺槽，一則充分利用淺槽入料寬度，保證處理能力，二則消除入料位置的漩渦，使分選流場穩定。 淺槽出料溜槽也存在同樣問題，應沿溢流堰全寬布置溜槽。精煤脫介篩寬度一般小于淺槽溢流堰寬度，在設計中需要一個收口，此收口應遠離淺槽溢流堰。例如，在寧煤金鳳選煤廠設計中，淺槽溢流出口溜槽由于收口過近，以致于降低了設備的處理能力，而且在被遮擋住的溢流堰內，懸浮液形成了漩渦，對物料分選不利。 2.7 設備的可靠性問題 淺槽作為塊煤重介系統的核心設備，應具備較高的可靠性，一是采用可靠的零部件；二是減少故障點；三是在實現功能的前提下，盡量簡化機械結構。淺槽驅動結構的設計及選型（如電機、減速器等）一定要采用可靠性高的產品，聯軸器、減速器與主軸的聯接為空心軸聯接，安裝精度要求較高，一般生產現場達不到制造廠的安裝條件，不利于設備檢修。由此可根據淺槽工況特點，采用拆卸方便且體積更小的蛇形彈簧聯軸器聯接。安裝時，允許有不同的軸度，方便驅動裝置檢修。軸承潤滑可采用先進可靠的集中潤滑系統，實現對主、從動軸及調節軸軸承集中定時定量供油脂，保證所有軸承的正常運行。張緊裝置可采用油脂張緊或絲杠張緊。 2.8 易損件問題 淺槽易損件的更換是現場維護的重要內容，因此易損件性價比和便捷更換是淺槽日常維護的基本要求。淺槽易磨損部件較多，鏈條、鏈輪、刮板、襯板以及滑軌等都屬于易損件，如果不充分考慮性價比，將會使運行成本增加。加強對鏈條耐磨性的研究，選用優質的合金材料，采用特殊的熱處理工藝，可提高易損件的性價比。第一代滑軌均采用耐磨材料整體鑄造，由于硬度較高，鑄造后加工成本偏高，因此往往將毛坯作為成品使用，在現場更換時，因鑄造精度差而出現無法安裝的情況。目前第二代滑軌采用可加工普通材料母體+特殊材料護板的形式，使成本得到降低，安裝更為方便。 3 結 論 (1) 在當前技術條件下，淺槽的大型化和自動化已基本實現，部分選煤廠實現了無人值守。但我國煤炭資源分布廣，煤質差別大，采用單一結構參數和工藝布置來應對物料分選，不能最大程度發揮淺槽的優勢，對物料的洗選也不具有針對性。應根據入料粒度組成、鄰近密度物含量、介質系統中煤泥含量等，有針對性地對淺槽結構進行精細化和個性化設計。 (2) 設備智能化主要包含兩方面內容：一是設備本身的智能檢測，例如淺槽張緊裝置可以根據鏈條受力情況自主調整松緊，鏈條鏈輪嚙合時接觸面積檢測壽命，按上下滑軌之間間距來自主檢測更換時間等；二是塊煤分選系統的智能化，通過對介質系統的黏度、煤泥含量、物料粒度變化等大數據進行分析，自主調節介質循環量、上升流和水平流比例等參數，使分選效果趨近于完美。