动筛跳汰机在汾西矿业集团选煤中的应用

1 概述

1998年，新阳煤矿选用了2台国产DT14/2.8型液压动筛跳汰机，但是由于该设备液压系统复杂，液压件质量差，故障率高，操作维护困难，运行了2个月，就闲置不用了。2005年，新建矿井曙光煤矿选购了1台德国ROMJIK液压动筛跳汰机，该设备质量可靠，故障率低，但是仍然存在液压系统复杂，工人操作维护困难的问题。2006年，新阳煤矿拆除了2台旧的国产TDl4/2.8型液压动筛跳汰机，并针对新阳煤矿煤质的具体情况合作研发并选用了2台目前世界上跳汰面积和处理量最大的动筛跳汰机GDT23/4.6特大型机械动筛跳汰机，该机械动筛跳汰机结构简单，运行可靠，便于操作维护，自运行以来效果良好。2007年，又在柳湾、水峪、中兴、曙光、贺西等煤矿推广应用了10台，大幅促进了汾西矿业(集团)有限责任公司的煤质工作。

2 动筛跳汰机原理与分析

动筛跳汰机是一种物料在水中靠密度分选的跳汰机，结构如图l所示。与空气式跳汰机不同，动筛跳汰机不用压缩空气、冲水和顶水，而是用运动的动筛体将物料托起，然后使物料在水中自由沉降时靠密度不同实现分层。分层后的物料运动到筛体前端的溢流堰处，下面的重物料在排矸轮的作用下通过排矸口落入提升轮的后段料斗内；上面的轻物料通过溢流堰落入提升轮的前段料斗内。随着提升轮的转动，将轻、重物料从水中提起并脱水，然后通过各自溜槽排出机体。透筛物由箱体底部排料口经脱水斗子提升机捞出。

 

机械动筛跳汰机共有3个动力系统：①主驱动系统主要驱动动筛体；②提升系统驱动提升轮；③排矸系统驱动排矸机构。国产的和进口的液压动筛跳汰机一样，都有一个较复杂的液压泵站，靠液压泵站控制千斤顶和液压马达驱动动筛体和排矸轮。机械动筛跳汰机通过3个电机直接驱动动筛体、提升轮和排矸轮。

1)主驱动系统。主驱动系统由主驱动电机驱动，通过减速机总成减速，经曲柄轮总成和摆轴总成传动，变化为摆轴的往复摆动，摆轴的摆动通过可调连杆连接动筛体，就形成了动筛体的上、下往复运动。机械驱动机构总成如图2所示。

 
机械动筛跳汰机采用曲柄连杆传动机构，通过变频电机直接驱动，机构简单可靠，运动特性好，且上升下降速比、振幅和频率均连续可调。

2)提升轮驱动系统。提升机构由电机、减速机和提升轮等组成。提升轮分前、后2段，分别盛装由动筛体分离的块煤和矸石。提升机构由驱动电机经减速机总成传动，与提升轮外圆的销排啮合，从而控制其转动，将物料从机体内转动提升出来。根据不同的入料条件和分选产物比例，提升机构驱动电机可以由变频电机进行控制，从而实现提料速度的控制。在动筛体的分选能力接近上限的情况下，仍然可以通过适当提高提升轮转速来应对块煤和矸石比例相差较大的情况，避免在提升轮内部的煤与矸石二次混合情况。

3)排矸系统。动筛跳汰机的排矸效果直接影响着整机分选效果。GDT机械动筛跳汰机的控制系统通过监测主驱动机构负荷来判断动筛体内矸石量的多少，采用PLC控制变频调速电机，实现了以电信号反馈进行排矸调速的自动控制，实时控制矸石床层的厚度。

4)主要参数。从目前的实际应用情况对比，液压动筛跳汰机和机械动筛跳汰机的主要性能参数基本相近，都能达到如下参数范围：

 

 从建设投资、运营成本、寿命和可靠性等方面考虑，GDT系列机械动筛跳汰机具有较大的优势，其综合耗电量0.2～0.5 kW／t；耗水量0.03～0.07m3／t；选煤成本1～2元/t，是目前块煤排矸中工艺最简单、运行最可靠、成本最低的下艺设备，适用于在井口原煤系统中排矸，或是在采用重介或跳汰工艺的大型选煤厂的准备车间顶排矸。
3 机械动筛跳汰机的应用与创新改进

在新阳煤矿的实际应用中，根据实地应用条件，新阳煤矿所采的是上下两组煤，块原煤中矸石所占的比例较大，但是两组煤的矸石含最不同，且差异较大。

根据这一特点，在这一特大型机械动筛跳汰机上，不仅应用了成熟的自动排矸技术，更创新地设计了提升轮中煤、矸料斗的容积比例，进一步优化了提升轮在工作时的质量分布比例，同时也大幅改善了提升轮传动装置的受力状态，增强了系统使用可靠性和寿命。并且将提升轮驱动电机改为变频调速，以便根据物料的变化调节提升速度。

根据设备的分选原理，重点研究了系统入料对分选效果的影响。动筛跳汰机的筛板长度是根据物料从筛板的一端进入筛体、经若干次在水中的沉降作用后，实现分层的这一时间和距离综合确定的。因此，在一定的振幅范围下，增大筛板长度对处理量的影响并不显著，只会增加系统能耗。根据动筛跳汰机在新阳煤矿的应用条件，对设备处理量要求大，所以增大了筛板的宽度。并根据槽体中水的扰流作用，创新地设计了筛板的结构和在宽度方向上变化的投筛率，这一改变提高了机械动筛跳汰机的处理量。

同时，现场使用中也发现，增大的筛板宽度也带来了入料的难度。为了避免较宽的筛板会导致物料沿筛面宽度方向形成不均匀的床层，继而影响动筛跳汰机的分选工艺效果，一是在动筛的入料前端设置了宽度为2 m的给料机；二是在入料溜槽处加设导料板，使来料进入动筛时沿宽度方向尽量分布均匀。针对机械驱动和传动系统的特点，增加了机构运动副之间的自动强制注油润滑系统，减少了维护工作量和机械磨损。

 4 应用效果

 

块原煤大于50 mm的物料全部进入动筛分选，从跳汰机单机试验结果可见：精煤中已基本无矸石，这部分块煤经破碎机破碎后，掺入筛下物进入原煤仓；矸石中含煤不大于3％。过去人工拣矸，被漏拣的矸石，破碎机通常破碎不了，只好调大破碎尺寸，造成矸石粒度大，这是经常造成原煤质量不好，不能保证分选的原因。自从应用了机械动筛跳汰机以后，杜绝了这类现象的发生，自投入使用的6个月内，动筛分选块原煤270万t，排除矸石37.5万t，运行平稳，高硫煤入料粒度50～250mm，灰分54.65％，选后产品煤的灰分32％，矸石灰分74.70％，数量效率95.03％，不完善度0.093。

应用GDT机械动筛跳汰机以来，选后精煤灰分显著降低，煤炭售价得到提升，同时由于有了煤质处理保证，矿井放顶煤开采回采率提高了3.2％。经统计，应用GDT机械动筛跳汰机的当年增加净收益约2500万元。同时，跳汰机的成功应用，彻底取代了过去的手工捡矸，改善了劳动环境并提高了生产效率。

5 应用中须注意的问题

各动筛车间投产初期，都会不同程度地出现一些矸石中带煤的现象，经过分析发现，主要原因一是设备安装时不注意，造成筛下的密封隔板间隙大，使得选后的煤与矸石又二次混合，造成污染；二是操作人员对设备性能不熟悉，刚开机时矸石床层没有形成，或没有达到厚度就开始排矸，或是入料间断时不及时停机，矸石床层外排，造成矸石床层不够厚，部分煤从矸石口排出。因此，设备安装后，需厂家技术人员认真调试，操作人员上岗前要搞好技术培训，并且严格要求，加强管理。

6 结语

山西汾西矿业(集团)有限责任公司针对所属煤矿的原煤大块矸石多、煤质不易保征的问题，在坑口或选煤厂的第一道工序采用机械动筛跳汰机进行块煤排矸处理。既可将其分选后块煤作商品煤直接销售，为块煤的分选处理提供了极为简单、可靠和低成本的解决方法，也可作为选煤厂的准备车间，保证了后续鄂西煤系统的入料粒度，减轻系统压力，减少了没备的磨损，降低了选煤的成本。GDT机械动筛跳汰机在山西汾西矿业(集团)有限责任公司得以广泛推广使用，并创造了可观的经济和社会效益。