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摘 要：针对隆德煤矿选煤厂重介浅槽分选机在停机时，悬浮液中含有介质和不同颗粒的浮煤，介质通过底流进行回流时，由于底流板孔径较小，经常发生堵塞现象，这样就造成浅槽分选机长时间空转现象，从停煤到浅槽分选机停机的时间大约需要40分钟，造成设备的磨损和大量的设备耗电损失；当合介泵停止运转，浅槽内的浮煤随着介质液位的下降，落到浅槽底部，刮板将精煤和矸石输送到矸石筛排至矸石仓，从而造成成本增加、资源浪费。针对此种情况，我厂组成技术攻关小组，研究出了一套浅槽悬浮液回收装置，减少了机器空转时间，节约了生产成本，杜绝了资源浪费，并取得了国家专利。
关键词：浅槽重介分选机 悬浮液 回收装置
引言：
近年来，随着国民经济的发展对能源的依赖度越来越高，煤炭是我国的主要能源，消费量一直占能源的70%左右，大量生产和消费煤炭无论对我国还是对全球来说，对环境都造成了很大的污染，为此国家鼓励和提倡发展清洁煤技术，选煤是清洁煤技术的基础，但我国洗煤加工相对落后，煤入洗率不足30%，近年来，我国选煤工业迅猛发展，选煤技术进步速度加快，选煤新技术新工艺是摆在我们选煤系统的工作人员的一道课题，本文所述的是我厂研制的重介质浅槽分选机悬浮液回收装置，现已获得国家专利，希望对同行业有所帮助，为我国的选煤和环保事业添砖加瓦。
一、概括
神木县隆的矿业有限责任公司选煤厂位于陕西省榆林市神木县西南部，隶属于榆林市神木县大保当镇管辖，隆德煤矿选煤厂设计能力为800Mt/a，>13mm级块煤入洗，整个系统由筛分车间、准备车间、主洗车间和储运车间四个车间组成，煤岩类型以半亮型，半暗型为主，即低变质烟煤，各煤层最高内在水分（MHC）为6.53—11.73%，综合平均值为7.62-10.59%之间，属中高全水分煤，本区各煤层原煤灰分综合平均值在5.96-9.07之间，属特低灰分煤层，块煤总的浮沉特性为：低密度物产率高灰分低，中间密度级产率低，高密度物产率低灰分高，只需通过排矸就能得到灰分合格的产品，采用2台700t/h重介浅槽分选。
二、浅槽分选机悬浮液回收装置的研究方案
针对上述摘要所述浅槽悬浮液回收所存在的问题，根据重介质分选的基本原理——阿基米德原理，和连通器的基本原理，大、中、小块煤颗粒浮沉实验，我厂经过多次模拟实验和现场试验，研制了一套浅槽分选机悬浮液回收装置，其技术方案是：从浅槽分选机出料端中前部和底刮板上方的300mm箱体上开孔（孔径为200mm）通过管道接通从固定筛下方空间直接连接到精煤脱介筛上层筛板，管道上安装一个气动阀门，当浅槽分选机工作运行时，关闭气动阀门，当需要停机时，开启气动阀门，浅槽浮选机内的悬浮液（包括介质和不同粒度的煤和矸石）通过此管道直接排到精煤脱介筛第一层筛板上，（第一层精煤脱介筛筛板孔径为30mm）大于30mm的精块煤从一层筛板进入运输系统，小于30mm的块精煤和悬浮液进入到二层筛板（第二层筛板孔径为2mm），2～30mm的精末煤通过离心机进入到运输系统，重介进入重介回收桶，矸石由刮板排到矸石脱介筛后输送至矸石仓。
2.1.1 浅槽重介回收装置结构示意图（图1）
图1
2.1.2 淺槽重介回收装置结构示意图说明
[1]附图标示1是浅槽分选机，是主要洗选设备。
[2]附图表示2是浅槽分选机浮选精煤出料口，主要是浅槽分选机中悬浮液和浮选精煤的出料。
[3]附图标示3是浅槽分选机悬浮液回收装置，主要起到快速排料，提高运行效率的作用。
[4]附图标示4是精煤脱介筛，主要是在装置中起到介质、浮煤的回收和脱介作用。
[5]附图标示5是精煤脱介筛激振器，用以产生激励力的装置，是利用机械振动的重要部件，主要是带动精煤脱介筛振动。
[6]附图标示6是精煤脱介筛第一层孔径为30mm的筛板，主要用于30mm级块精煤的分选。
[7]附图标示7是精煤脱介筛第二层孔径为2mm的筛板，主要用于2mm～30mm级块精煤的分选。
[8]附图标示8是精煤脱介筛稀介段的介质回收管道，主要用于精煤脱介筛的稀介质的回收。
[9]附图标示9是精煤脱介筛合介段的介质回收管道，主要用于精煤脱介筛的合介质的回收。
[10]附图标示10是浅槽分选机与精煤筛链接管道上的手动气动阀门，主要在装置中起到控制悬浮液流出或封堵作用和在装置中起到控制阀门的开关作用。
[11]附图标示11是是浅槽分选机介质上升流管道，主要作用是为浅槽提供上升流，而上升流的作用是保持悬浮液稳定和均匀，同时起分散入料的作用。
[12]附图标示12是浅槽分选机介质水平流管道，主要作用是为浅槽提供水平流，而水平流的作用是保持槽体上部悬浮液密度的稳定性，同时形成由入料溜槽向精煤出料溜槽的水平介质流，对密度小于悬浮液的精煤起冲击、推动和排出作用。
三、浅槽悬浮液回收装置的可行性验证
通过对浅槽悬浮液回收装置的回收时间（排料系统的时差），回收质量（精煤回收率和含矸率）检测此设备是否满足现场要求。
3.1.1本厂悬浮液回收装置的理论计算
T=V/Q
式中：
V——浅槽内悬浮液的体积；
{隆德公司选煤厂所采用的浅槽为美国彼得斯，浅槽内所载悬浮液：G（高）=1650mm；W（宽）=1600mm；L（长）=10700mm}；
Q——浅槽回收装置管道流量为112m3/h；（经选煤厂流量计多次测量所得数据）；
T——停机排料时间（重介浅槽内悬浮液回收装置排空悬浮液所需时间）；
3.1.2 由上述公式计算：
T=V/Q =28/122=0.25h=15min
{其T单位为h（小时），V单位m3（立方米），Q单位m3/h（立方米每小时）}；
经厂内技术小组现场测试与时间计算对比，重介浅槽悬浮液回收装置满足现场要求。
3.1.3悬浮液中矿粒的受力分析：
G0 =V （δ-ρ）g0
式中：
G0——矿粒在悬浮液中所受的合力（等于矿粒的重量与同体积介质重量之差）；
V——矿粒的的体积（m3）
δ——矿粒的密度（kg/m2）
ρ——重介质悬浮液的平均密度（kg/m2）
g——重力加速度（m2/s）
矿粒的密度大于介质密度（δ>ρ）时，矿粒的重量大于重介质悬浮液的浮力，矿粒下沉。
矿粒的密度小于介质密度（δ<ρ）时，矿粒的重量小于重介质的浮力，矿粒上浮。
综上所述，当浅槽停止入料后，上升流和水平流停止，悬浮液中的矸石无论颗粒大小由于密度比重介大都会下沉，合格煤密度较小颗粒的上浮，密度较大的缓慢下降，而此悬浮液回收装置排完浅槽中的悬浮液大约需要15分钟，所以完全可达到产品的合格率。
四、浅槽悬浮液回收装置的效果监测
4.1.1表1为安装回收装置前数据：
4.1.2表2为安装回收装置后数据：
五、浅槽悬浮液回收装置经济效益评估
5.1.1安装回收装置后，能减少设备运转时间25分钟左右，单次9台设备（包括：精煤筛、矸石皮带机、精煤皮带机、磁选机等）停车可降低能耗390度电左右（电度表检测），每度电按照工业用电0.7元计算，全年可节约电费11.07万元（390度*300天*0.7度/元）。
5.1.2安装回收装置单次单台停车约多回收浅槽内精煤3吨，我厂共计2台浅槽，全年可多回收精煤1800吨（3吨*2台*300天），每吨精煤按400元计算，每年可创造经济效益72万元左右（1800吨*400元）。
由上综合计算，安装使用浅槽悬浮液回收装置后神木县隆的矿业有限责任公司选煤厂每年可创造经济效益83万元左右。
六、结论
浅槽悬浮液回收装置已获得获得国家级专利（证书编号：第5609871号）；
证书号：第5609871号；
实用新型专利证书；
实用新型名称：一种浅槽悬浮液回收装置；
发明人：王雄、戈雁有、郝小军、闫胜雄、高步飞；
专利号：ZL 2016 2 0435415.6；
专利权人：神木县隆的矿业有限责任公司
此专利的发明，不但节约了电费，降低了工人勞动强度和设备损耗，还可以多回收精煤产品，创造了83万元/年左右的经济效益，可在选煤行业进行推广应用。
参考文献：
[1]欧泽深.张文军.《重介质选煤技术》.中国矿业大学出版社，2011.8
关键词：浅槽重介分选机 悬浮液 回收装置
引言：
近年来，随着国民经济的发展对能源的依赖度越来越高，煤炭是我国的主要能源，消费量一直占能源的70%左右，大量生产和消费煤炭无论对我国还是对全球来说，对环境都造成了很大的污染，为此国家鼓励和提倡发展清洁煤技术，选煤是清洁煤技术的基础，但我国洗煤加工相对落后，煤入洗率不足30%，近年来，我国选煤工业迅猛发展，选煤技术进步速度加快，选煤新技术新工艺是摆在我们选煤系统的工作人员的一道课题，本文所述的是我厂研制的重介质浅槽分选机悬浮液回收装置，现已获得国家专利，希望对同行业有所帮助，为我国的选煤和环保事业添砖加瓦。
一、概括
神木县隆的矿业有限责任公司选煤厂位于陕西省榆林市神木县西南部，隶属于榆林市神木县大保当镇管辖，隆德煤矿选煤厂设计能力为800Mt/a，>13mm级块煤入洗，整个系统由筛分车间、准备车间、主洗车间和储运车间四个车间组成，煤岩类型以半亮型，半暗型为主，即低变质烟煤，各煤层最高内在水分（MHC）为6.53—11.73%，综合平均值为7.62-10.59%之间，属中高全水分煤，本区各煤层原煤灰分综合平均值在5.96-9.07之间，属特低灰分煤层，块煤总的浮沉特性为：低密度物产率高灰分低，中间密度级产率低，高密度物产率低灰分高，只需通过排矸就能得到灰分合格的产品，采用2台700t/h重介浅槽分选。
二、浅槽分选机悬浮液回收装置的研究方案
针对上述摘要所述浅槽悬浮液回收所存在的问题，根据重介质分选的基本原理——阿基米德原理，和连通器的基本原理，大、中、小块煤颗粒浮沉实验，我厂经过多次模拟实验和现场试验，研制了一套浅槽分选机悬浮液回收装置，其技术方案是：从浅槽分选机出料端中前部和底刮板上方的300mm箱体上开孔（孔径为200mm）通过管道接通从固定筛下方空间直接连接到精煤脱介筛上层筛板，管道上安装一个气动阀门，当浅槽分选机工作运行时，关闭气动阀门，当需要停机时，开启气动阀门，浅槽浮选机内的悬浮液（包括介质和不同粒度的煤和矸石）通过此管道直接排到精煤脱介筛第一层筛板上，（第一层精煤脱介筛筛板孔径为30mm）大于30mm的精块煤从一层筛板进入运输系统，小于30mm的块精煤和悬浮液进入到二层筛板（第二层筛板孔径为2mm），2～30mm的精末煤通过离心机进入到运输系统，重介进入重介回收桶，矸石由刮板排到矸石脱介筛后输送至矸石仓。
2.1.1 浅槽重介回收装置结构示意图（图1）
图1
2.1.2 淺槽重介回收装置结构示意图说明
[1]附图标示1是浅槽分选机，是主要洗选设备。
[2]附图表示2是浅槽分选机浮选精煤出料口，主要是浅槽分选机中悬浮液和浮选精煤的出料。
[3]附图标示3是浅槽分选机悬浮液回收装置，主要起到快速排料，提高运行效率的作用。
[4]附图标示4是精煤脱介筛，主要是在装置中起到介质、浮煤的回收和脱介作用。
[5]附图标示5是精煤脱介筛激振器，用以产生激励力的装置，是利用机械振动的重要部件，主要是带动精煤脱介筛振动。
[6]附图标示6是精煤脱介筛第一层孔径为30mm的筛板，主要用于30mm级块精煤的分选。
[7]附图标示7是精煤脱介筛第二层孔径为2mm的筛板，主要用于2mm～30mm级块精煤的分选。
[8]附图标示8是精煤脱介筛稀介段的介质回收管道，主要用于精煤脱介筛的稀介质的回收。
[9]附图标示9是精煤脱介筛合介段的介质回收管道，主要用于精煤脱介筛的合介质的回收。
[10]附图标示10是浅槽分选机与精煤筛链接管道上的手动气动阀门，主要在装置中起到控制悬浮液流出或封堵作用和在装置中起到控制阀门的开关作用。
[11]附图标示11是是浅槽分选机介质上升流管道，主要作用是为浅槽提供上升流，而上升流的作用是保持悬浮液稳定和均匀，同时起分散入料的作用。
[12]附图标示12是浅槽分选机介质水平流管道，主要作用是为浅槽提供水平流，而水平流的作用是保持槽体上部悬浮液密度的稳定性，同时形成由入料溜槽向精煤出料溜槽的水平介质流，对密度小于悬浮液的精煤起冲击、推动和排出作用。
三、浅槽悬浮液回收装置的可行性验证
通过对浅槽悬浮液回收装置的回收时间（排料系统的时差），回收质量（精煤回收率和含矸率）检测此设备是否满足现场要求。
3.1.1本厂悬浮液回收装置的理论计算
T=V/Q
式中：
V——浅槽内悬浮液的体积；
{隆德公司选煤厂所采用的浅槽为美国彼得斯，浅槽内所载悬浮液：G（高）=1650mm；W（宽）=1600mm；L（长）=10700mm}；
Q——浅槽回收装置管道流量为112m3/h；（经选煤厂流量计多次测量所得数据）；
T——停机排料时间（重介浅槽内悬浮液回收装置排空悬浮液所需时间）；
3.1.2 由上述公式计算：
T=V/Q =28/122=0.25h=15min
{其T单位为h（小时），V单位m3（立方米），Q单位m3/h（立方米每小时）}；
经厂内技术小组现场测试与时间计算对比，重介浅槽悬浮液回收装置满足现场要求。
3.1.3悬浮液中矿粒的受力分析：
G0 =V （δ-ρ）g0
式中：
G0——矿粒在悬浮液中所受的合力（等于矿粒的重量与同体积介质重量之差）；
V——矿粒的的体积（m3）
δ——矿粒的密度（kg/m2）
ρ——重介质悬浮液的平均密度（kg/m2）
g——重力加速度（m2/s）
矿粒的密度大于介质密度（δ>ρ）时，矿粒的重量大于重介质悬浮液的浮力，矿粒下沉。
矿粒的密度小于介质密度（δ<ρ）时，矿粒的重量小于重介质的浮力，矿粒上浮。
综上所述，当浅槽停止入料后，上升流和水平流停止，悬浮液中的矸石无论颗粒大小由于密度比重介大都会下沉，合格煤密度较小颗粒的上浮，密度较大的缓慢下降，而此悬浮液回收装置排完浅槽中的悬浮液大约需要15分钟，所以完全可达到产品的合格率。
四、浅槽悬浮液回收装置的效果监测
4.1.1表1为安装回收装置前数据：
4.1.2表2为安装回收装置后数据：
五、浅槽悬浮液回收装置经济效益评估
5.1.1安装回收装置后，能减少设备运转时间25分钟左右，单次9台设备（包括：精煤筛、矸石皮带机、精煤皮带机、磁选机等）停车可降低能耗390度电左右（电度表检测），每度电按照工业用电0.7元计算，全年可节约电费11.07万元（390度*300天*0.7度/元）。
5.1.2安装回收装置单次单台停车约多回收浅槽内精煤3吨，我厂共计2台浅槽，全年可多回收精煤1800吨（3吨*2台*300天），每吨精煤按400元计算，每年可创造经济效益72万元左右（1800吨*400元）。
由上综合计算，安装使用浅槽悬浮液回收装置后神木县隆的矿业有限责任公司选煤厂每年可创造经济效益83万元左右。
六、结论
浅槽悬浮液回收装置已获得获得国家级专利（证书编号：第5609871号）；
证书号：第5609871号；
实用新型专利证书；
实用新型名称：一种浅槽悬浮液回收装置；
发明人：王雄、戈雁有、郝小军、闫胜雄、高步飞；
专利号：ZL 2016 2 0435415.6；
专利权人：神木县隆的矿业有限责任公司
此专利的发明，不但节约了电费，降低了工人勞动强度和设备损耗，还可以多回收精煤产品，创造了83万元/年左右的经济效益，可在选煤行业进行推广应用。
参考文献：
[1]欧泽深.张文军.《重介质选煤技术》.中国矿业大学出版社，2011.8