选煤设备论文.doc

32我国选煤设备的现状及发展趋势摘要 随着我国煤炭开采的机械化程度不断的提高，和煤炭资源的采掘难度加大导致了如洗原煤的不定性越来越大，随着我国矿产资源开发工艺的进一步发展，对选煤设备产品的要求也越来越高，大型化、安全可靠性、节能环保等成为产品改进方向。这也是我国选煤设备企业需要面临的一个深刻的话题。国际上发达国家选煤机械企业在充分考虑“人性化”这一点上做得十分的到位，国内企业也需要改变技术创新重点，以市场需求为重点，研发市场需要的设备。关键词：破碎机、筛分机、重介质旋流器、重介质分选机、跳汰机、浮选机目录引言3第一章 中国选煤设备的现状 41.筛分机械的现状 4 2.碎机机械 6 3重介质旋流器 8 4. 重介质分选机125.跳汰机176.浮选设备22第二章我国选煤设备的发展趋势25 1.选煤设备自动化发展26 2.破碎设备的趋势27 3.重介质旋流器选煤设备28 4.重介质设备的趋势28 5.跳汰设备的趋势29 总结31致谢31 引言煤炭是我国最主要的能源，在已探明的化石能源资源总量中，煤炭占94.3%，石油和天然气仅占5.7%。我国又是煤炭生产和消费大国，在一次能源消费结构中，煤炭约占70%。2003年我国煤炭产量达17.36亿吨，今年前3季度产煤已达到13亿吨，全年预计将达到19亿吨，新能源技术开发和产业建设短期内不足以形成规模化供应。长期以来，国内70%的燃料和工业动力、60%的化工原料和60%的民用商品能源，都是由煤炭提供的。随着国民经济和社会的发展，能源需求不断增加，对煤炭的需求量也将越来越大，在今后50年内我国以煤炭作为主要能源的格局不会有根本性变化。大量的原煤直接燃烧造成的煤烟型为主的大气污染，严重制约了我国国民经济的持续健康发展。2002年我国烟尘排放量为1012Mt，SO2排放量为1926Mt，酸雨面积已超过国土面积的30%，而燃煤造成的烟尘和SO2排放量分别占到70%和85%。为了减少环境污染，提高煤炭的转化燃烧率，国家和用户对煤炭质量和品种的要求日趋严格，使围绕煤炭洁净加工与利用的洁净煤技术形成蓬勃发展的态势。发展选煤是保护环境的需要，是煤炭工业可持续发展战略的重要组成部分。众所周知，我国是煤炭生产和消耗大国，在一次能源构成中煤炭占据3/4的高额比重，而且这样的态势直到21世纪初叶不会改变。然而，大量燃用煤炭已引起严重的环境问题，且将随煤炭生产量和消耗量的增加而日趋严重。为了保护环境，为了煤炭工业的可持续发展，煤矿必须向社会提供洁净能源。发展洁净煤技术是煤炭工业的必然选择。选煤是洁净煤技术的源头和基础，是现阶段最为成熟，最为经济的手段。因此，在洁净煤技术起步时期，首先要加速发展选煤。随着大气污染防治法实施力度的加强，电厂等用煤大户必将转向采购优质煤炭。洗选煤市场份额的增大，将为选煤的发展拓宽道路。以市场经济为主体的产煤国家的多年经验证明，在市场经济条件下，对于多数煤矿来说，选煤厂是不可缺少的生产环节。选煤是使用物理、物理化学方法，将原煤分成不同质量、规格产品的加工过程。选煤可以出去煤中的杂质，包括矸石和50%70%的硫，提高煤炭产品的质量、增加煤炭品种、减少无效运输、提高热效率、节约能源、减少SO2、NOx和烟尘的排放量。选煤还是综合利用资源，提高煤炭企业经济效益的重要手段。因此，选煤已成为煤炭工业现代化生产中不可缺少的重要环节和洁净煤技术中的源头技术，是煤炭深加工的基础和前提。发展煤炭洗选加工既可满足国民经济快速、健康发展，对煤炭的需求又能使煤炭污染在总量上有所减少，改变生态环境恶化状况，实现经济与环境的协调发展。我国选煤工业起步较晚，20世纪50年代才开始建立起自己的选煤工业，经历了两次快速发展时期。20世纪70年代以“洗煤保钢”为主要内容的选煤大发展，是原煤入选比例由1970年的10%增长到1980年的17%，基本满足了我国钢铁工业对炼焦煤质的要求;2000年以来，选煤工业进入新的快速发展时期。到2005年，我国煤炭产量大21.3亿吨，原煤入选量7.04亿吨，原煤入选比例达到33%。一我国选煤设备的现状1.筛分机械的现状筛分是利用多孔工作面将颗粒大小不同的混合物进行分级的作业。利用筛粉可以把物料加工成成品(独立的筛分)；也可以为下道工序作准备(预备筛分)；可以为破碎作业服务(辅助筛分)；也可以脱水、脱泥、脱介。筛分机械的种类很多。在工业上，一般是根据其运动特征进行分类的。根据这种分类方法，筛分机械主要可分为以下五种：固定筛、滚轴筛、摇动筛、振动筛和圆筒筛。在选煤厂的生产系统中，很多作业需要筛分机去完成。例如：煤的准备筛分、检查筛分以及煤的脱水、脱泥、脱介质等。由于使用范围广，所以目前我国煤用筛分机的类型几乎包括了上述全部形式振动筛分机械是利用振动的多孔工作面，将颗粒大小不同的混合物料按粒度进行分级，也常用于物料的脱水、脱介及清洗物料表面的污泥。它一般安装在给料设备的下边，给料机应均匀地供料。振动筛种类繁多，一般常用的有惯性振动筛（简称振动筛）、共振筛；根据物料特性而设计的有弧形筛、弛张筛、概率筛、滚轴筛；振动筛驱动形式有振动电机、普通电机一偏心轴、普通电机一偏心块三种形式。1.1惯性振动筛惯性振动筛是借高速回转着的不平衡重产生离心力使筛箱振动，从而筛面上物料层松散使细粒级通过筛孔排出。近年来惯性振动筛由于其性能较好、结构和维护工作都较简单，故在选煤、选矿厂得到推广应用，受到各国的重视，尤其是直线振动筛发展很快。美国和日本等国一般根据质点的运动轨迹将惯性振动筛分为圆运动振动筛和直线振动筛。 a圆运动振动筛圆运动振动筛是利用不平衡重激振器使筛箱振动的筛子，其运动轨迹一般为圆形。它普遍应用于煤炭、矿山厂的预先筛分、准备筛分以及脱水作业中。由于其筛面的圆形振动轨迹，使筛面上的物料不断地翻转和松散，因而圆振动筛具有以下特点：细粒级有机会向料层下部移动，并通过筛孔排出；卡在筛孔中的物料可以跳出，防止筛孔堵塞；筛分效率较高；可以变化筛面倾角，从而改变物料沿筛面的运动速度，提高筛子的处理量；对于难筛物料可以使主轴反翻，从而使振动方向同物料运动方向相反，物料沿筛面运动速度降低（在筛面倾角与主轴转速相同的情况下），以提高筛分效率。 b直线振动筛直线振动筛是靠两根带不平衡重的轴作同步异向旋转而产生振动的筛子。其筛面呈水平或倾斜安装，运动轨迹一般为直线，故称之为直线振动筛或水平振动筛。直线振动筛具有下列特点：它的动力平衡与物料在筛面上的运动情况较好；物料在筛面上的移动不是依靠筛子的倾角而是依靠激振力，故筛面一般水平安装，所以厂房高度较低；全封闭、不堵孔和坚固耐用，筛面有两层、三层和四层之分；由于筛箱运动中有较大的加速度，所以特别适合于煤炭的脱水、脱泥、脱介以及物料的分级。1.2共振筛共振筛从50年代应用于煤炭和矿石中，该筛的振动系统是在接近共振区的条件下工作的，即筛子的工作频率接近其本身的自振频率。它既可用作煤和矿的预先筛分和最终筛分，也可以脱水、脱泥和脱介。共振筛因利用了共振原理，具有下列特点：在共振频率附近，使用较小的激振力来驱动较大面积的筛箱；可以节省传动系统的功率消耗，并减少轴承等机件的受力；利用了非线性振动系统，筛子的瞬时加速度大，故对分级、脱水等作业有益。但由于其在安装上要求高，技术上比较复杂，国外共振筛的发展较缓慢，如西德除部分生产厂使用外已不再推广应用了。典型共振筛有波兰ZDR型振动筛：它是波兰近十年来发展的新型共振筛，与CDR型共振筛相比，结构上变化不大，仅处理量有所提高，但其振动大，要求有高质量的橡胶弹簧元件，故仍处在试验研究阶段。该筛的型号有ZDR-1.8型和ZDR-2.2型共振筛，筛分面积为17m2和21m2。1.3其它类型的振动筛（1）等厚筛我国现有的ZD型直线等厚筛系列，有7种基本规格，总筛分效率一般在85%以上，限上限下率一般为5%10%。ZD系列等厚筛适用于需要精确分级的煤炭及类似比重物料的干湿式筛分，处理量较大，筛分深度可至6mm。（2）概率筛分机概率筛分机通过采用大筛孔、大倾角和多层筛面结构，使物料近似筛分而提高筛机处理能力和干式筛分的深度。QGS型琴弦概率筛是在GS型煤用概率筛的基础上，吸收琴弦筛的特点研制的。该筛能有效地对潮湿煤炭进行6mm干式分级，筛选产品能满足空气重介流态床分选机对人选煤的要求。琴弦筛网在共振状态下工作，筛孔不易堵塞。（3）GPS型高频振动细筛GPS-900-3型高频细筛是在吸收美国Derrick高频细筛技术的基础上研制的，该筛采用了叠层筛网(由三层孔径不同的不锈钢编织筛网叠合而成)、三路给矿(沿筛面长布置三个给矿器)和长圆筒形振动器(电机轴两端装由偏重块和调偏块组成的振子)振频2850次/分。目前已在黑色和有色金属闭路磨矿作业中，作为分级设备推广应用，分级总效率达60%70%。（4）电磁振动旋流筛电磁振动旋流筛是一种结构简单的高效脱水脱泥设备。该筛无转动部件，无需润滑，不需动力，不仅用于选煤厂，还可推广用作污水处理和选矿厂及其它类似物料的脱水脱泥和分级设备。目前该筛已形成用于粗煤泥的C型和用于末煤的M型两种型号2碎机机械煤的破碎作业有两种系统：开路破碎系统和闭路破碎系统，开路破碎系统用于对破碎产物的粒度没有严格要求，或是破碎时不产生过大块的情况，闭路破碎系统又叫循环破碎系统，用于破碎产物必须严格保证小于规定尺寸，而破碎机本身又不能达到这个要求的情况。在闭路破碎系统中，破碎产物要经过筛子检查，筛上的煤块则重新返回破碎机破碎，直到通过筛孔为止。选煤厂中多采用开路破碎系统。 2.1颚式破碎机颚式破碎机是以挤压方式为主，兼有弯曲、冲击和磨剥作用的破碎机械。主要有简单摆动颚式破碎机和复杂摆动颚式破碎机两种类型。颚式破碎机的优点是工作可靠，能胜任坚硬物料的破碎。其缺点是由于间断工作、自重排料，故处理能力低；破碎煤时，粉煤较齿辊式破碎机多。颚式破碎机适用于矸石含量大而硬或黄铁多的原煤的破碎。选煤厂中常用的颚式破碎机主要为中、小型。 2.2齿辊破碎机齿辊破碎机是以劈碎作用为主，兼有冲击和弯曲等中国化工设备网作用的破碎机。选煤厂使用的有单齿辊破碎机和双齿辊破碎机两种，齿辊破碎机的优点是破碎产品粉化程度小，动力消耗较低。其缺点是辊齿易磨损，不能破碎坚硬物料，生产率较低。在选煤厂适用于对大块原煤的破碎，锤式破碎机是利用高速回转锤子的打击作用进行破碎的。适用于破碎脆性材料，可将煤破碎到(13-3mm 以下，而且可保证产物中不混入过大粒度的颗粒，在选煤厂中多用于中煤的中碎和细碎作业。锤式破碎机按转子数目分为单转子式和双转子式两类。单转子锤式破碎机又分为可逆转式和不可逆转式两种。选煤厂多使用单转子锤式破碎机。与其他类型破碎机比较，锤式破碎机的优点是结构简单、机构紧凑、生产能力大、破碎比大和动力消耗少等。主要缺点是物料水分高时蓖条易堵塞；锤头和蓖条的磨损也较快；此外，如果转子没有进行平衡，在高速回转时将产生有害的振动；如果锤头不符合打击平衡的要求，也将产生有害作用力，额外地消耗能量和降低轴承的寿命。中国化工设备网2.3反击式破碎机反击式破碎机也是利用冲击作用进行破碎的机器。反击式破碎机从结构形式看，有些象锤式破碎机，但有许多重要区别：反击式破碎机的锤头刚性地固定在转子上，破碎时能充分利用整个转子的能量，有利于破碎大块物料；有反击装置和较大的破碎腔，物料的破碎不仅靠锤头冲击，而且也利用物料与反击板的冲击以及物料在破碎腔内的相互碰撞；破碎机的底部没有蓖条，破碎产物的粒度由反击板和锤子间的间隙决定，所以能够避免潮湿物料堵塞篦条的现象，这种破碎机的优点：!利用冲击进行破碎，使物体沿脆弱面碎裂，破碎效率高，能量消耗少，产量大，产品粒度均匀；破碎比大，结构简单，制造方便；具有选择性破碎的特点，即密度大的物料破碎后粒度小，密度小的物料破碎后粒度大。反击式破碎机的主要缺点是锤头磨损较快，而且粉尘较大。反击式破碎机可用作物料的粗、中、细碎，在选煤厂可用在原煤和中煤的破碎上。3重介质旋流器旋流器选煤理论：煤炭颗粒这一物体处于水(悬浮液)中时,如果它的密度大于水(悬浮液)的密度就会上沉。重介质选煤就是利用阿基米德定律,即当一个物体置于液体中时受到液体对它的浮力,浮力的大小等于物体所排开液体的重量这原理而使介质中的轻重产物得以分离的。选煤过程就是将待分选的原煤置于内有一定密度悬浮液的分选设备中,低于悬浮液密度物料上浮成为轻产物,而高于悬浮液密度的物料下沉成为重产物。视悬浮液在分选设备中的运动形式(水平流动、螺旋运动),重介质分选设备分为重力分选和离心力分选(旋流器选煤)。由于分离过程是严格按被分选物料的密度进行的,所以,重介质选煤工艺的分选精度很高,可用于分选其他重力分选设备难于分选的难选煤和极难选煤。重介质旋流器按产品的外形分类，分为圆筒圆锥形和圆筒形重介旋流器；按给料方式分类，分为有压给料和无压给料重介质旋流器；按产品数目分类，分为两产品和三产品重介质旋流器3.1圆筒圆锥形重介质旋流器普通（圆筒圆锥形）重介质旋流器的结构，与分级或浓缩用的普通水力旋流器基本相同，区别仅在于给人的介质不是水，而是与重介质相混合物的悬浮液。被选物料在重介质旋流器内，基本上还是遵循阿基米德原理，按物料密度大小分层。颗粒的粒度及形状的差异对按密度分层有影响，但并不十分明显。分层最终结果是密度小的颗粒将向旋流器轴线中心方向云聚，然后，经溢流口排走；密度大的颗粒在分选过程中将向器壁方向聚集，然后，由底流口排出。当然，因旋流器内存在着向心液流，故很有可能使一些密度虽然高，但粒度却很细的颗粒，在分选过程中波向心液流掠至中央，混迹于溢流之中。但实际上因离心力很大，除非少数粒度极细物料外，绝大部分高密度物料仍将随底流而去。所以从整个分选结果来看，粒度与形状对按密度分选的影响是很小的。工业生产中所使用的重介质旋流器，分选粘度下限一般可到03mm，有的甚至达到0lmm。3.2两产品重介质旋流器无压给料圆筒形重介质旋流器的结构主体为一圆柱体，分选原煤与悬浮液分别给入旋流器内。原煤由顶部中心给入旋流器后，在离心力作用下，由轴心向器壁按密度分层。高密度重产物，随外螺旋流到达器壁，从底流口排出，低密度轻产物在离旋流器底流口不远处，受到不均匀密度层的阻挡，使接近并低于分选密度的颗粒无力穿透，而随内螺旋流由溢流口排出。3.3三产品重介质旋流器三产品重介质旋流器是由一台圆筒形旋流器和另一台圆锥形旋流器串联而成的。第一段为主选，采用低密度悬浮液分选，原煤和低密度悬浮液混合后，给入第一段旋流器，在离心力作用下，选出精煤和再选入料，并使悬浮液得到了浓缩。第二段为再选，分选出中煤和矸石两种产品。图1三产品重介质旋流器2004年5月山西神州煤电焦化股份有限公司与煤炭科学研究总院唐山分院合作，把晋阳选煤厂的技术改造工程与完成“十五”国家科技攻关课题的工业性实验任务结合起来，采用重介质旋流器选煤新工艺及设备。03NWXS1300/920型双供无压给料三产品重介质旋流器是新研制的重介质旋流器选煤新工艺的核心分选设备，它由圆筒形旋流器作为一段和由圆筒-圆锥型旋流器作为二段旋流器串联而成。其结构图如图1所示。采用CFD技术对重介质旋流器的流畅进行研究，并进行结构参数优化后，确定的主要结构参数为： 图2双供介无压给料三产品重介质旋流器结构示意图一段旋流器 二段旋流器直径 1300mm 直径 920mm圆筒长 4500mm 圆筒长 640mm 溢流管径 340-380mm 溢流管径 380-430mm 入介口直径 d1=120-136mm 底流管 245-285mmd2=240-258mm 锥角 20底流口直径 190-210mm给煤管直径 540mm其结构特点为：一段旋流器采用了圆筒型，而且是双给介入口（其中一个是稳定的大流量入口，一个是调节的小流量入口）。其结构是在采用激光测速仪和告诉录像及图像分析系统对圆筒型和圆筒圆锥型旋流器进行了旋流器内速度场和密度场的测定并利用CFD技术对重介质旋流器的流场进行数据模式的基础上确定的。研究结果表明，新结构的圆筒型旋流器内的速度场和密度场更均匀，对物料按悬浮液实际密度分选更有利，分选精度更高，产品质量控制也更容易。同时，双供介口使得其入料压力调整的更为方便，设备配套更容易。实现了悬浮液和被选物料分开给入旋流器，避免物料过粉碎现象，减少了动能损失，同时还便于设备布置。选择圆筒圆锥型旋流器作为二段洗选设备，有可能比用改变其底流口大小与溢流管插入深度相结合的办法来解决二段旋流器分选密度调结问题表1 双供介无压给料三产品重介质旋流器的分析结果表2 NZX700两产品重介质旋流器的分选结果 4.重介分选机 随着重介选矿工艺的发展，重介分选机的种类也越来越多并且趋向大型化。从分选粒度范围可分为块状物料分选机和粉状物料分选机两大类。块状物料分选机又可分为深槽型和浅槽形两类。现在广泛应用的是浅槽型重介分选机：如斜轮重介分选机、立轮重介分选机、刮板式重介分选机以及筒形重介分选机等等。国内外对大于6mm或13mm粒级块煤采用重悬浮液进行分选时；使用最多的设备有斜轮重介质分选机和立轮重介质分选机。4.1斜轮重介质分选机斜轮重介质分选机也称德留包依重介质分选机。该机兼用水平和上升介质流，选出两产品。其特点是生产能力大，入料粒级宽。从机械结构到工艺性能已属于成熟的块煤重介质分选设备。它还可以分选大决原煤，用以代替人工拣矸，消除繁重的体力劳动。 该分选机兼用水平介质流和上升介质流，在给料端下部位于分选带的高度引入水平介质流，在分选槽底部引入上升介质流。水平介质流不断给分选带补充合格悬浮液，防止分选带密度降低。上升介质流造成微弱的上升介质速度，防止悬浮液沉淀。水平介质流和上升介质流使分选槽中悬浮液的密度保持稳定均匀，并造成水平流运输浮煤。原煤送入分选机后按密度分为浮煤和沉煤两部分，浮煤由水平流运至溢流堰被排煤轮3刮出经固定筛一次脱介后进入下一脱水脱介作业。沉物下沉至分选槽底部由斜提升轮的叶板11提升至排料口排出。在提升过程中也进行一次脱介。图 3 斜轮重介质分选机三产品重介斜提升轮分选机由分选槽和斜提升轮等主要部件组成。该机斜轮由两个同心圆圈组成，中间由叶板隔成扇形隔室。在分选槽内分别给入高、低密度两种悬浮液，这两种悬浮液具有明显和稳定的分界面。从分选槽上部给入原煤，首先在上部低密度悬浮液中分选出精煤，由六角轮及时排出。沉物（中煤和矸石）在高、低密度分界面进行再分选。此时，中煤被分界面下部的高密度悬浮液，带到斜轮的内隔室提升，经中煤排料口排出。矸石沉入分选槽最下部，由斜轮的外隔室提升并从矸石排料口排出。4.2立轮重介分选机立轮重介分选机作为块煤分选设备，在国外应用较多。常见的有德国的大司卡TESKA）型和波兰的满萨（DISA）型立轮重介质分选机。我国70年代初期研制了JLI8型立轮重介质力选机。安装在汪家寨选煤厂，用来洗选跳汰机的中煤，获得良好效果。在此基础上80年代初又设计了JL2.5型立轮重介质分选机，用以处理50300m。粒级的块煤排矸。立轮重介质分选机与斜轮重介质分选机工作原理基本相同，其差别仅在于分选槽槽体型式和排矸轮安放位置等机械结构上有所不同。在相同处理量，立轮重介质分选机具有体积小、重量轻、功耗少、分选效率高及传动装置简单等优点。1迪萨（DISA）型立轮重介分机图4 DISA-3S型三产品重介质分选机迪萨（DISA）型立轮重介质分选机的特点，是提升轮采用环形皮带传动，重介质从入料口的下面和分选槽底部以水平流和上升流两种方式给人，其类型有DISA-IS、DISA-2S、DISA2SD三种两产品立轮重介质分选机和DISA3S三产品重介质分选机。我国引进DISA-1S型应用在吕家蛇选煤厂和大武口选煤厂。DISA1S型立轮重介质分选机，排矸溜槽位于分选槽侧面，属侧面排料式。若再选使用立轮重介分选机，其主选、再选两分选机的布置必须有一定的高差。DISAZS型立轮重介质分选机排矸轮位于分选槽中间的上方，属于中间排放式。分选槽较比DISAIS型稍宽。由于沉物排放溜槽的位置提高，故采用DISA2S为主、再选时，可将主、再选分选机布置在同一水平面上。 DISA3S型为三产品重介分选机，由两台两产品重介质分选机串联而成。如图所示。第一段用低密度悬浮液分选出精煤和中间产物。中间产物作为第二段入料，第二段用高密度悬浮液分选出中煤和矸石。2.太司卡（TESKA）型重介质分选机 原煤从分选机给料端给入，悬浮液从结料溜槽下方导入，形成水平流和下降流进行分选。浮煤随水平流至溢流堰处由刮板刮出，沉物下沉至分选槽底部由叶板提升至顶部经溜槽排出。该机采用链轮链条传动，传动机构设在机体底部，提升轮由4个托轮支撑，经链轮和链条（固定在提升轮外壳上）带动提升轮回转（一般为lrmin）。提升轮的外壳分两层，内层为筛板分成许多间隔用于脱介和分隔提升机物。外层则设有若干个悬浮液排放嘴（提升轮直径为6.5 m的重介分选机设有20个排放嘴）以排放沉物带走的悬浮液。位于分选槽底部的悬浮液也经过排放嘴流至循环（合格）介质桶中，这个部分在分选机中形成了下降介质流，其流量占总悬浮液的20（包括从密封圈间隙流出的一小部分悬浮液）。提升轮与分选槽间的密封装置是由充气橡胶圈涨紧和橡胶块用螺栓紧固的双重密封方式，如图630所示。橡胶圈类似轮胎由内部充气，压力为003004MPa。橡胶密封件应留有一定间隙，以不严重磨损为宜，一般为12mm。允许从间隙中流出少量悬浮液，以便润滑。流出的悬浮液应返回循环介质桶再用。 图5太司卡（TESKA）型重介质分选机5.跳汰机我国煤炭可选性从整体上说属中等可选和难选,有部分易选和极难选。从选煤业开始至今，由于重介选是一个相对新的工艺，并一直处在不断完善之中，又由于经济实力等原因，除干 选等特殊工艺外，一般都采用了成熟且技术经济比合适的跳汰选煤方法，并在实践中进一步 完善，如不断提高自动控制水平。从我们对各省矿区选煤工艺调查情况来看也说明了这一点。我国大部分选煤厂采用跳汰方法及其工艺，或与浮选、重介联合的选煤工艺。调查中发现，有的选煤厂由于管理科学、工艺合理，跳汰机虽然使用时间较长，也能正常工作，且能满足正常生产的需要。通过对156家选煤厂的调研发现,跳汰选煤仍为我国主要的选煤工艺,有140个选煤厂采用跳汰工艺（其中包括联合工艺），11个采用全重介，22个选煤厂采用跳汰重介浮选工艺，35个选煤厂采用跳汰浮选工艺。跳汰机是我国选煤厂一直使用的选煤设备。从水泥机壳跳汰机，到目前装备有电磁风阀、全自动排料系统、超声波床层检测、智能电控系统的筛下空气室跳汰机，跳汰机的应用已走过了发展-完善-成熟的阶段。近年来，随着重介质选煤工艺的大力推广，跳汰选煤工艺所占比例在下降，跳汰机的发展创新也相对缓慢。现阶段所追求的目标是设备大型化、智能化，提高单机处理能力、分选效率、控制装置的灵敏准确性、检测装置的精确性和整机可靠性。目前国内使用较多的国产跳汰机有X系列、SKT系列筛下空气室跳汰机，少数为CT、LTG系列筛侧空气室跳汰机和BM系列跳汰机。X系列跳汰机的跳汰面积445mz，SKT系列跳汰面积624m2。国外引进的有德国的巴达克跳汰机。巴达克跳汰机在性能及可靠性上略优于国产设备，但价格较高，目前国内使用不多。51：动筛跳汰机 目前国内实际使用的动筛跳汰机主要有三种：德国KHD Humbolt Wwdag公司生产的ROMJIG型液压动筛跳汰机（处理面积分别为2m2和4m2）、国产液压式动筛跳汰机、国产机械师动筛跳汰机；国产动筛跳汰机是在借鉴德国液压动筛跳汰机的基础上研制开发的，其核心部件液压站等均从德国进口。作为一种正在广泛推广应用的块煤排矸分选设备，在国内正在使用及待安装的动筛跳汰机，德国产液压式动筛跳汰机共有近40台，国产液压式动筛跳汰机有近20台，国产机械师动筛跳汰机有30余台。从工艺布置看，为达到稳定得分选效果，国产动筛跳汰机需要均匀给料，如果来料不稳定需在动筛跳汰机前设有缓冲仓。而德国动筛跳汰机分选效果基本不受来料影响，可不设缓冲仓，仅仅沿入口均匀给料即可，这样可简化工艺布置；从使用效果分析，德国产动筛跳汰机不论是其性能还是分选指标均好于国产动筛跳汰机。但不论是进口还是国产的动筛跳机用于块煤排矸机及分选都能满足设计需要，即代替人工选矸，降低工人劳动强度，并能获取较好的分选效果。动筛跳汰机工作原理：动筛跳汰机是直接靠外力驱动筛板在水介质中作上下运动，造成物料周期性松散，实现按密度分雪它与空气脉动跳汰机的区别在于：第一，它不用风，不用冲水和顶水；第二，松散度是由动筛的运动特性决定的。动筛跳汰机中水流不脉动，动筛上升时，颗粒相对于筛板总体上看是没有相对运动的。而水介质相对颗粒是向下运动的，动筛下降时，由于介质的阻力作用，水介质形成相对于动筛的上升流，颗粒在水介质中作干涉沉降，实现按密度分层。动筛机构在液压缸的驱动下，绕销轴作上、下往复运动。原料煤给入动筛机构后，在筛板上形成床层，动筛作上、下运动使床层得到松散，经过多次跳汰后，物料实现按密度分层。分层后的轻物料越过溢流堰，落入提升轮后段中，由提升轮提起倒在精煤溜槽中排出机外；重产品由排矸轮排出，落入提升轮前段中，由提升轮提起倒在矸石溜槽中排出机外；透筛细粒物料落入锥体底部，由排料闸门或脱水斗式提升机排出。动筛跳汰机的优点：（1）使用动筛跳汰机工艺简单，节省投资，与以往的重介排矸和传统的跳汰排矸相比，可节省成倍投资。工艺比较可见下图： 图6示意图（2）入料粒度大，上限可达350400mm，可解开原煤与矸石混合破碎这一难题。动筛跳汰机可在毛煤提升井口后吧矸石分离出来，为后面的破碎等工序创造条件，有效地避免了破碎机破碎矸石。尤其是对矸石易泥化的矿井更为有利。 （3）与采掘机械化程度提高相配套。目前，煤矿采掘机械化程度越来越高，遇到断层一般都会强行通过，瞬时矸石混入率迅速提高，用动筛跳汰机可大部分排除而不至于影响煤质。 （4）可取消人工选矸。对于矿井规模日趋扩大化，人工手选由于其效率低，劳动强度大，已无法适应现代化矿井生产的要求。使用动筛跳汰机选矸是解决这一问题的理想选择，可减员增效，提高矿井现代化程度，为建设高产高效矿井创造了条件。 （5）建设新型动力煤选煤厂。目前，我国煤炭的入选比例与世界先进国家相比还比较低，而动力煤洗选的比例特别低，因此，选择适合动力煤洗选的分选设备及工艺，将是提高动力煤入选比例及分选效果的最佳选择。经验表明，动力煤分选具有其固有的特点和要求： 动筛跳汰机示意图见图7。其分选过程如下：动筛机构5在液压缸6的驱动下，绕销轴13作上、下往复运动。原料煤给入动筛机构后，在筛板3上形成床层，动筛作上、下运动使床层得到松散，经过多次跳汰后，物料实现按密度分层。分层后的轻物料越过溢流堰8，落入提升轮后段10中，由提升轮提起倒在精煤溜槽11中排出机外；重产品由排矸轮1排出，落入提升轮前段9中，由提升轮提起倒在矸石溜槽12中排出机外；透筛细粒物料落入锥体底部，由脱水斗式提升机排出。 图7动筛跳汰机示意图52：skt跳汰机SKT跳汰机结构特点：SKT跳汰机主要由上机体、下机体、排料装置、浮标装置、筛下补水系统、风箱风阀及控制系统等部分组成(1)机体结构：该机为二段五室结构形式，一段为矸石段，分为二室，二段为中煤段，分为三室。空气室设在筛下，沿跳汰机的宽度方向布置，其长度等于跳汰机的宽度。空气室为U形结构，在跳汰过程中，洗水作U形振荡，能量消耗小，水面平稳，物料分层好，占地面积少。各室之间设有隔板，减少风室之间串风串水现象，洗水脉动特性更为合理，有力的保证了跳汰机的洗选效果，各空气室内设有隔板，防止空气室受压变形。机体下部为角锥形，以便使跳汰过程中分选出来的重物料和透筛物直接滑入底部由斗式提升机运走，下部角锥体的一侧装有检查孔，以便进入检修。(2)排料装置：在矸石段和中煤段排料道中各安装一个排料轮，(有时称叶轮)，通过调节电动机转速，来控制排料轮转速。为保证排料轮在不转时不漏料，转动时不卡料，排料轮上增设了活动护板。(3)浮标装置：浮标检测部分用以反应所需排出物料层的厚度，以便控制排料量。浮标距筛板的高度可通过增减浮标上套管内的重物调整，使浮标稳定在不同密度的床层内工作。(4)风箱与总供风管相连，通过各风管分别与筛下空气室相通。风箱装有立式锥形变径滑动风阀。采用多室共用风阀专业技术，进一步提高了数控风阀的工作性能，增强了供风的同步性，有效保证跳汰分层效果，减少事故点，降低维护量，降低了高压风的风量，减少了辅助设施的投资，节约能源，降低生产成本，操作简便。(5)筛下补水系统：水箱与总水管相连，用以补充筛下水。分水管上装有闸阀，用以控制各个筛下空气室的补充水量，筛下顶水沿机体的宽度均匀给入，有利于床层脉动平稳，提高分层精度。(6)控制系统：本机采用了PLC可编程控制器和触摸屏技术，可清晰直观的显示跳汰机各种工作状态。操作简易、轻松，按指令自动控制，大大提高了洗选。表3技术性能指标： 跳汰面积入料粒度处理能力不完善度数量效率高压风耗量低压风耗量4-35m0-100mm10-20t/m.hI0.1690%1.2m/min6-7m/m.min图8 skt跳汰机示意图6.浮选设备目前，国内选煤厂广泛采用的浮选设备主要有XJX型和XJM型浮选机，随着选煤技术的发展，这两种机型已不能完全满足大型化选煤厂的要求， 因此借鉴选矿行业的先进技术，对实现煤用浮选设备的大型化、高效化大有裨益。选矿用浮选机较有代表性的机型主要有XCFIIKYFII外充气机械搅拌式浮选机、BF型浮选机、JJFII浮选机、CLF粗颗粒浮选机等。这些浮选机结构独特，均可在煤泥浮选上有所作为。目前，XCFIIKYFII型浮选机单槽最大容积达160m3 ，可以满足大型或特大型选煤厂对浮选机大型化的要求；CLF粗颗粒浮选机可为解决选煤厂粗煤泥回收提供新的思路；JJFII型浮选机在处理细粒煤泥上相比其他浮选设备有更好的分选效果，该机型最大单槽容积也已做到130 m3。6.1 XJM浮选机和XJM-S浮选机系列 XJM浮选机是我国自行研制成功的浮选机，在我国使用比较广泛。该型浮选机两槽体之间由中矿箱连接，最后一槽有尾矿箱。中矿箱、尾矿箱均有调整矿浆液面的闸板机构。每个槽内均设搅拌机构和放矿机构，两侧各有刮泡机构。槽体与前室中矿箱通过下边的U型管连通。该机特点是采用了三层伞型叶轮。第一层(上部)有6块直叶片，与定子配合吸入循环矿浆和套筒中的空气；第二层伞型隔板与第一层之间构成吸气室，由中空轴吸入空气；第三层是中心有开口的伞型板，与第二层隔板之间形成吸浆室，前室矿浆通过中矿箱和U形管由此吸入。定子也呈伞形，在叶轮上方，由圆柱面和圆锥面两部分组成，其上分别开有6个和16个矿浆循环孔，定子锥面下端有16块径向呈60o夹角的定子导向片倾斜方向与叶轮旋转方向一致。该机对可浮性差的煤泥尤其是细粒高灰煤泥的选择性较差，对粗粒煤泥浮选效果也不太理想，精煤随尾煤损失较多。在XJM型浮选机的基础上， 煤炭科学研究总院唐山研究院研制成功了XJM-S系列浮选机。该型浮选机采用了矩形槽体、双层伞型叶轮、自吸式的吸气方式、混合的入料方式，把原XJM型的分隔空气和矿浆的伞型隔板用其他机构代替，重新对叶片高度和叶轮腔高度进行优化设计，使三层叶轮变为两层。叶轮上、下循环量均可调节，以适应不同可浮性煤泥，通过定子盖板上的调节装置改变循环流道的截面调节上循环量，通过更换下吸口的调节板调节下循环量。采用“假底底吸，周边串料”的混合入料方式，即大部分前室入料通过假底中心吸料管吸入叶轮，其余通过假底周边与槽壁的间隙上升串入搅拌区，采用内置中矿箱，不起调节液面的作用。该机的定子设计成定子盖板和导向叶片的分体式结构，主要目的在于实现定子上的吸浆管与叶轮下吸口对中，叶轮下吸口伸入吸浆管内一定尺寸，保证吸入足够新鲜矿浆。实践证明，该型浮选机对煤泥的选择性好，分选效率高，已成为我国煤泥浮选的主要设备。图9 XPM8型浮选机充气搅拌机构的结构1、吸气管，2、混合室，3、喷嘴，4、喉管，5、伞形器6.2旋流-静态微泡浮选柱 关于浮选柱的研究最早出现于20世纪60年代，由加拿大人布廷发明。但由于气泡发生器容易结垢和堵塞，尾矿品位得不到保证，且运行不稳定等原因，该项研究很快进入低潮。近几年，随着柱分选技术的突飞猛进，浮选柱的发展和应用取得了重大突破。下面对我国广泛使用的旋流-静态微泡浮选柱进行介绍。旋流-静态微泡浮选柱的主体结构包括浮选柱分选段、旋流分离段、管浮选三部分。整个浮选柱为一个柱体，柱分离段位于整个柱体上部；旋流分离段采用柱锥相连的水介质旋流器结构，并与柱分离段呈上、下结构的直通连接。从旋流分选角度，柱分离段相当于放大了的旋流器溢流管。在柱分离段的顶部，设置了喷淋水管和泡沫精矿收集槽；给矿点位于柱分离段中上部，最终尾矿由旋流分离段底口排出。气泡发生器与浮选管段直接相连成一体，单独布置在浮选柱柱体体外；其出流沿切向方向与旋流分离段柱体相连，相当于旋流器的切线给料管。气泡发生器上设导气管。柱分选技术的分选原理及在选择性方面的优势使其更好地适应了细粒甚至微细物料高选择性分选技术的发展，可以改善选矿工业细粒和微细粒矿物回收效果不佳的难题，是提高资源回收利用率的有效途径之一，因此在强化分选过程的研究中，一批新型高效的柱分选设备应运而生。纵观整个浮选柱的发展历程，其在分选过程中体现的高效性进展，主要表现在柱体高度降低、充气方式更完善和矿化方式多样化三个方面。柱体高度降低表明浮选时间越来越短，也即矿化环境越来越好。图10 浮选柱结构1、充气器，2、下体，3、上体，4、中间筒体5、风室，6、给料器，7、尾矿管二我国选煤设备的发展趋势科技飞速发展，选煤机械行业也开始向高科技进军。随着我国选煤工艺的进一步发展，用在该领域的选煤设备产品升级换代已经迫在眉睫。虽然选煤技术的发展仍趋于多元化，但基本的趋势是：选煤装备大型化；重介技术占主要市场；装配式成为选煤厂建设的新模式；选煤过程自动控制和全厂自动化水平不断提高。中国选煤厂的生产规模正在向大型化的方向发展，除已建成了山西平朔安太堡选煤厂(15Mta)，安家岭选煤厂(21Mta)等特大型选煤厂外，正在建设的选煤厂大多大于6.0Mta，其中一部分大于10Mta，北京华宇工程有限公司正在设计的内蒙神华哈尔乌素选煤厂为25Mta。选煤厂规模的大型化依赖于选煤装备的大型化。大型设备的采用给选煤厂带来的优势是：系统简单、投资降低、操作人员少。随着中国经济的发展，对煤炭产品的质量要求越来越高，而我国的煤炭性质大部分比较难选。所以，选煤方法的趋势大致是：重介选将占主导地位，跳汰选仍是易选煤的首选，浮选粒度上限将会降低至0.2mm左右，其他选煤方法将会在特定条件下合理应用。经过几十年的生产实践和科学研究，重介选煤技术日趋成熟，特别是重介旋流分选技术取得了重大进展。传统的重介分选技术强调分级、脱泥入选，而新技术的应用却可以有条件地实现不分级、不脱泥入选，从而简化工艺系统、方便生产管理、降低基建投资。耐磨材料的应用，延长了设备和管道的使用寿命。自动化水平的提高使生产操作更加简单，同时也降低了介质消耗。重介选煤方法已不再像以前那样难以驾驭，而是和跳汰选煤方法一样为人们所熟悉。由于重介选煤的基建投资及生产成本已经和跳汰选煤接近，而分选精度却高于跳汰，因此重介选煤方法将会占主导地位。虽然浮选是细粒煤泥最有效的分选方法，但是生产成本较高。因此，减少浮选人料量势在必行。降低人浮上限是有效途径。目前，重力分选的有效下限可到0.2mm左右，将来浮选的人料上限定在0.2mm比较合适。选煤业是高能耗的行业，同时也是回报率高的行业。正因为此，传统的选煤用工程机械产品只注重于产品性能，忽视了产品的能耗问题。直到近年来，国家对节能、环保、降耗等问题开始重视起来，选煤用工程机械产品中的环保节能技术越来越受用户青睐。近几年，工程机械企业已经意识到节能产品的市场前景广阔，改进了产品的设计和生产技术，新型环保节能设备的成本正随着行业规模和技术进步而迅速降低。基于这一点，节能环保产品的大批量销售将成为主流趋势。1.选煤设备自动化发展煤炭的洗选加工是从源头上提高商品煤质量，提高煤炭利用率，节约运力，增加煤炭企业经济效益的有效方法。充分利用先进的选煤技术，提高原煤入洗比例，已经成为中国煤炭工业进行 业结构调整和优化升级、提高煤炭企业经济效益和社会效益，保持煤炭工业可持续发展的必然选择。为了进一步改善和提高选煤效果，各主要产煤国家都把注意力放在改进工艺、研制和采用新型、高效和高产洗选设备以及提高自动化、信息化和专业化水平方面。可编程控制器经过30年的发展，现已形成了完整的工业控制器产品系统，成为工业控制领域中占主导地位的基础自动化设备。它的发展趋势一个是小型化向着体积小、价格低、速度快、功能强、标准化和系列化发展。另一个是大型化向着大容量、智能化和网络化发展使之能与计算机组成集成控制系统。另外PLC大多数采用Windows作为编程和操作平台，采用符合开放系统互联标准的通信协议实现通信联网，采用梯形图与高级语言相结合的标准化编程语言进行编程，为 PLC在选煤厂集中控制的广泛应用提供了广阔前景。2.破碎设备的趋势粉碎工程设备在选矿和矿物加工生产过程中占有重要地位，近年来的主要发展特点有：(1)国际著名品牌的先进设备不断优化发展，方向是采纳新的设计思想、引入现代科学技术和大型化。(2)粉碎理论和试验技术技术发展，突变理论、分形理论、离散教学等方法被引入粉碎理论研究中。球磨过程理论研究和碎磨功指数研究仍时有报道。粉碎试验技术趋于用小型实验室试验和计算机模拟取代半工业试验。(3)料层粉碎原理对粉碎工程设备研制和开发产生了巨大影响。新设备研制及旧设备改造中普遍采纳这一原理。(4)由于实现多碎少磨的关键是降低最终破碎产品粒度(即入磨粒度)，因此这一范围内科研和开发工作中，破碎设备所占的比重大于粉磨设备，其中又以细碎和超细碎设备的研制和开发占较大比重。(5)为了实现多碎少磨，国内越来越多的引进国际先进粉碎工程设备，并且越来越多的引进大型设备。(6)国内开发研制的粉碎工程设备以中小型为主，发展特点是类型多样化。部分产品(如球磨机)在向大型化方向发展。3.重介质旋流器的趋势随着中国经济的发展，对煤炭产品的质量要求越来越高，而我国的煤炭性质大部分比较难选。所以，选煤方法的趋势大致是：重介选将占主导地位，跳汰选仍是易选煤的首选，浮选粒度上限将会降低至0.2mm左右，其他选煤方法将会在特定条件下合理应用。从重介旋流器工艺的发展趋势来看，在国内采用无压入料重介旋流器洗选难选煤的实例越来越多，旋流器直径越来越大，分选效果也越来越好，尤其是分选炼焦煤时，多数采用三产品无压重介质旋流器。从考察的选煤厂来看，对难选煤及极难选煤，都采用重介选，充分利用其分选精度高、效率高、产品质量稳定的特点。该工艺运行可靠，技术指标均能达到洗煤厂质量标准化的要求，工艺成熟可靠，分选效果好。经过几十年的生产实践和科学研究，重介选煤技术日趋成熟，特别是重介旋流分选技术取得了重大进展。传统的重介分选技术强调分级、脱泥入选，而新技术的应用却可以有条件地实现不分级、不脱泥入选，从而简化工艺系统、方便生产管理、降低基建投资。耐磨材料的应用，延长了设备和管道的使用寿命。自动化水平的提高使生产操作更加简单，同时也降低了介质消耗。重介选煤方法已不再像以前那样难以驾驭，而是和跳汰选煤方法一样为人们所熟悉。由于重介选煤的基建投资及生产成本已经和跳汰选煤接近，而分选精度却高于跳汰，因此重介选煤方法将会占主导地位。虽然浮选是细粒煤泥最有效的分选方法，但是生产成本较高。因此，减少浮选人料量势在必行。降低人浮上限是有效途径。目前，重力分选的有效下限可到0.2mm左右，将来浮选的人料上限定在0.2mm比较合适。4重介质设备的趋势 工艺流程极为简单，采用大型三产品重介质旋流器为主选设备，配以小直径粗煤泥重介质旋流器组与直接浮选组成的选煤工艺，实现了只用单一低密度悬浮液系统一次分选出精煤、中煤和矸石三种产品；原煤不脱泥、不分级入选与传统的两产品重介质选煤工艺相比，大大减少了生产环节； 所用设备大型化、成套化：由3NWX1200/850型无压给料三产品重介质旋流器、HFK422060弧形筛、SZK4236振动筛、