正弦滚轴筛在井下煤矸分选中的应用

2022-12-16

矿井井下原煤含矸率一般在10%～20%左右,原煤中矸石的存在会严重降低主井有效提煤效率,采用井下煤矸分选技术,将井下原煤中矸石初步分选出来,降低原煤含矸率,有利于主井高效提升。利用分选出的矸石直接进行矸石充填开采或者是在井下制成膏体后对工作面进行膏体充填,可提高开采效率,回收“三下”压煤和边角残煤,对延长矿井服务年限、提高煤炭资源回收率、减少煤炭开采对地表沉降的影响具有重要意义。

井下TDS智能干选系统,由于其分选精度高、系统简单、稳定可靠、井巷工程量少等优点在煤炭工业中得到广泛引用。对原煤进行50mm分级筛分是井下煤矸分选系统中TDS智能干选前重要工序,是保证煤矸分选效果的关键步骤,因此选择合理、高效筛分设备是井下进行煤矸分选成功的基础。

由于井下工况较为复杂,原煤中容易掺杂杂物及超大块,因为采煤工艺的原因,原煤水分较大。所以原煤筛分工作环境比较复杂;其次,由于原煤分选时,必须经过筛分后才可以做进一步加工处理,一般会选择直接将筛分设备布置在主运皮带卸料处,这时一旦筛分设备出现故障,将会直接影响矿井生产;如果筛分不彻底,造成一部分末煤进入筛分设备,会极大的影响TDS的筛分效果。筛分设备选择时应充分考虑其可靠性。目前,振动筛和滚轴筛在原煤筛分应用中最为广泛。

1.振动筛

振动筛是借助振动器使筛箱在某一平面内震动,迫使筛面上的煤炭颗粒进行筛分,圆振动筛和直线振动筛应用最多。

(1)圆振动筛是通过振动器中的偏心块旋转产生的离心力,使筛箱、振动器等部分作连续的圆或近似圆的运动。物料随筛箱在倾斜的筛面上作连续抛掷运动;抛起时分层,落下时颗粒透筛;

(2)直线振动筛是利用振动电机激振筛箱,使物料在筛网上被抛起并向前作直线运动。从而达到对物料进行筛选和分级的目的。

振动筛优点如下:

(1)筛箱振动强烈,对物料的扰动大,提高筛分效率;

(2)构造简单、拆换筛面方便。

其缺点如下:

(1)筛机高度大,需要安装空间大;

(2)不可拆卸部分最大件尺寸大,下井、运输、安装困难;

(3)工作时噪音大且粉尘较重;

(4)原煤水分大时,容易堵孔;

(5)动载荷较大,对基础要求严格。

2.滚轴筛

滚轴筛的筛面由很多根平行排列的、其上交错地装有筛盘的辊轴组成。滚轴通过电机传动而旋转,其转动方向与物料流动方向一致。为了提高筛分效率,筛盘一般做成偏心或异形两种。目前应用效果最好的滚轴筛为正弦滚轴筛。

正弦滚轴筛是通过菱形筛盘作圆周运动产生类似正弦波的扰动,使筛分物变得松散的同时沿轴线运动。利用圆柱与菱形筛盘的有机结合,组成的筛网对物料进行筛选。为了清扫筛盘缠绕物和粘附物,在每个滚柱下方装有隐埋式刮刀,以保持筛孔通畅。为了避免单电机带动单轴导致的无法同步的问题,正弦滚轴筛通过齿轮组由单个电机带动多轴同时、同步转动。

正弦滚轴筛优点:

(1)无振动,降低巷道结构荷载;

(2)筛分效率高,相对于其他类型筛分设备,体积小,占用空间少;

(3)箱体采用全密封结构,几乎无粉尘外溢,噪音小;

(4)滚轮清扫刮刀设计,适合湿粘物料的筛分;

(5)可实现内部旁路,简化系统布置。

正弦滚轴筛缺点:

(1)圆周运动对物料的扰动小,湿粘物料不容易松散、分层、透筛;

(2)滚轮清扫刮刀易磨损、断裂;

(3)驱动点多,检修点多。

3.筛分设备的选择

以鲍店煤矿为例:鲍店煤矿井下煤矸分选系统主要用于对原煤进行50mm分级筛分,按来原煤量1400t/h选型计算,如果选择振动筛,建议选择圆振筛。根据单位面积处理能力按照65t/m2h计算,需要选择ACS3661单层圆振筛,筛板面积3.6m×6.1m,筛板倾角20°,单台处理能力1427t/h。筛分效率≥95%。其中,不可拆分最大件尺寸为2.5m×7m(侧板)。所需硐室最大高度为12m,宽度为9m。

如果选择滚轴筛,建议选择正弦滚轴筛。根据单位处理能力按照22t/(轴.m)计算,需要选择1.6ZS-40/7°型正弦滚轴筛,筛面有效宽度1.75m,40根轴。筛板倾角7°,单台处理能力1540t/h。筛分效率≥98%。其中,不可拆分最大件尺寸为2.2m×3m(筛面)。所需硐室最大高度为8.5m,宽度为6.6m。

由于滚轴筛筛分效率高,且设备尺寸相对较小,所需硐室较小,适合对井下原煤进行筛分。因此井下煤矸分选系统筛分设备选择正弦滚轴筛。