选煤机械发展状况综述

关键词：选煤机械；分选设备；辅助设备 
近年来，为适应市场需求，国内外选煤机械发展也很快。下面本文将对最近五年国内外选煤机械现状及发展趋势作一评述。
1.分选设备
1.1重介质旋流器
传统的DSM重介质旋流器分选精度高，一般用于分选比较难选的末煤。近年来，重介质旋流器发展很快，技术日趋成熟，应用越来越广泛。重介质旋流器的发展主要表现在四个方面:①大直径;②无压给料，以减少次生煤泥量;③三产品，简化分选工艺;④长寿命，降低维护费用。
在重介质旋流器创新和应用方面，各国重点有所不同。澳大利亚倾向于使用二产品大直径DSM型旋流器，提高处理能力，以此简化分选系统，减少旋流器入料分配不均和磨损程度不同造成的分选效率损失。目前，已设计的旋流器的最大直径为1500mm，处理能力为达到500～700t/h，实际使用的旋流器最大直径也达到了1500mm，处理能力550t/h。南非与澳大利亚基本相似，目前最大直径的旋流器为1300mm。美国并不主张旋流器直径越大越好，目前该国生产的重介质旋流器最大直径为1000mm，处理能力为370t/h。
中国的二产品重介质旋流器的最大直径为1500mm，处理能力为600～750t/h，分有压给料和无压给料两种，主要应用在内蒙古、陕西、山西等地区选煤厂。目前国内应用最多的二产品重介旋流器直径在660～1000mm之间。
三产品重介质旋流器在前苏联研制成功，但在中国得到发展。中国三产品重介质旋流器的研制和应用居世界前列，特别是大直径无压给料三产品旋流器在全世界独领风骚。有压给料三产品重介质旋流器最大直径为1400/1000mm(大同四台选煤厂)，设计处理能力430t/h，而无压给料三产品重介质旋流器最大直径为1500/1100mm(陕西火石砠选煤厂)，设计处理能力550～600t/h。大直径三产品重介质旋流器简化了重介质分选工艺系统，促进了重介质选煤工艺在中国的推广应用。之后，煤炭科学研究总院唐山研究院针对原煤(矿)的煤质特性，研究开发了先排矸多产品重介质旋流器和一段锥形无压给料三产品重介质旋流器，取得了令人满意的使用效果和显著的经济效益，并获得了国家知识产权局授予的专利证书。
1.2跳汰机
跳汰机是我国选煤厂一直使用的选煤机械。选煤常用的跳汰机有定筛式跳汰机和动筛跳汰机，其工作原理与结构各不相同。
1.2.1定筛式跳汰机
定筛式跳汰机的应用已走过了发展－完善－成熟阶段。目前，该设备为有电磁风阀、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。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虽在下降，但跳汰机的发展创新随着设备大型化发展上了一个台阶，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，国内使用较多的是国产SKT系列筛下空气室跳汰机，少数为X系列、CF、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为4～45m2时，SKT系列跳汰面积为4～40m2。从国外引进的有德国的巴达克跳汰机，巴达克跳汰机虽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。
1.2.2动筛跳汰机
目前，我国原煤入选比例约50%，在主要产煤国家中是较低的，并且动力煤的入选比例只有30%左右。“十二五”规划要求原煤入选比例提高到60%，到2020年提高到70%，今后重点是提高动力煤入选比例。据测算，若将商品动力煤的灰分控制在20%以下，硫分控制在1%以下，约有60%的煤炭需要洗选，90%以上需要排矸。同时，毛煤排矸还可节省大量运力。动筛跳汰机正是以块煤排矸和动力煤分选为目的而研制的。动筛跳汰选煤工艺系统简单、节水，循环水用量仅为一般湿法选煤方法的1/10。无论从经济效益还是节能减排方面，动筛跳汰均是煤炭洗选加工(尤其块煤洗选)的重要方式。动筛跳汰分选是普遍被用户认可的易选煤和中等可选性煤的有效方法之一。目前不少矿区都在考虑采用动筛跳汰机代替手选，其发展势头迅猛。
1.3干扰床分选机
干扰床分选机(TBS，Teetered Bed separator的缩写)是由水力分级机发展而来的，它是依据入料粒群的粒度相等或处于很窄的粒度范围内时，矿粒的沉降速度主要取决于密度的工作原理来实现分选的。当提供一个上升流体，其速度介于高密度颗粒的沉降速度和低密度颗粒的沉降速度之间时，则高密度颗粒会在上升流体中沉降，而低密度颗粒则会上浮，从而实现粒群按密度的分选。
20世纪60年代开始，TBS便用于矸石和尾矿池回收煤炭，80年代，美国开始用于选煤厂的生产。目前，澳大利亚已开始采用第四代设备。我国也在引进消化吸收的基础上开发了相类似的设备，并已应用于工业生产。
国外干扰床分选机的应用较多，例如澳大利亚斯特拉特福德选煤厂应用干扰床分选机取代原二段螺旋机分选机对一段螺旋产品进行再选，使炼焦精煤的灰分由12%～13%降为10%;1996～1998年间，新南威尔士州南海岸的一些选煤厂应用干扰床分选机进行细粒级原煤分选的半工业性试验，试验结果确定了干扰床分选机对分选粒度为2.5～0.5mm原煤入料的可行性。
近年来，从国外引进的干扰床分选机已应用于国内不同的动力煤和炼焦煤选煤厂，并取得理想的效果。在回收粗煤泥的工艺中，干扰床分选机表现出较大的优势，如结构简单、对入料煤质变化的适应性强、分选密度低及分选效率高等。国内的徐州矿务集团张双楼选煤厂、兖矿集团南屯选煤厂和济宁二号井选煤厂等均引进了国外干扰床分选机，取代了原有螺旋分选机、小直径煤泥重介旋流器等粗煤泥分选设备，实现了对粗煤泥或对细粒煤经济有效地分选。
干扰床分选机的特点主要是设备本身结构简单，维护工作量小，入料不需要复杂的分配系统，有效分选密度范围宽(1.4～1.8g/cm3)，分选密度可控可调，自动化水平和分选效率较高，Ep值一般在0.095～0.12g/cm3。目前，我国使用的干扰床分选机除最初引进国外的几台外，国产设备已得到推广应用，主要生产厂家有沈阳科迪(XGR)、中国矿大(CSS)、北京三矿通(MFS)、长沙地山(DSF)、煤炭科学研究总院唐山研究院(MJXJ)。
1.4重介质分选机
上世纪80～90年代，在我国用于块煤分选的重介质分选机多为斜轮、立轮分选机。上世纪90年代末，平朔安太堡选煤厂首次从美国引进了重介质刮板分选机(俗称浅槽)，用于分选150～13mm级块煤。由于该设备具有易操作、易维护、低投资和高效率等特点，在我国很快得到认可，随着元器件及整机的国产化，该机逐步得到了推广应用。目前，我国新建选煤厂块煤分选工艺多采用重介浅槽和动筛跳汰机。和动筛跳汰机相比，重介浅槽分选机在价格和分选精度上有优势，且具有分选精度高，块煤破碎率低，矸石带煤量少的优势。
目前，国内使用较多的是美国彼德斯公司生产的重介分选槽，其排矸量为230～300t/h，分选槽溢流堰宽1.3～8.5m。近年来，国产重介浅槽分选机应用数量呈现逐步上升的趋势，各种技术参数与国外设备差别不大。
1.5浮选机
浮选是煤泥(0～0.5mm)分选的主要方法。随着__经济的发展，对矿物原料需求不断增长，而矿产资源品位又急剧贫化，浮选机已朝着大型化方向发展。在金属矿浮选领域，1970年以前浮选机容积只有3m3，20世纪90年代初期，浮选机平均容积达到50m3，此后浮选机容积猛增，到了2000年，最大容积达到200m3，目前已发展到300m3。
虽然最近几年浮选机在大型化方面取得了一定进展，但是，浮选机的发展依然不能满足选煤厂大型化发展的要求。目前，国内外在浮选生产中均以机械搅拌式浮选机为主，因而对机械搅拌式浮选机进行研究和改进极具现实意义。今后浮选机的总体发展趋势是:
(1)专业化。浮选机在矿业领域的应用可分为硫化矿、氧化矿和煤炭三类。国内在硫化矿浮选机方面已取得了长足进步;在氧化矿用浮选机方面已起步，但还需要做更多研究设计工作;在煤炭洗选方面浮选机的大型化正在发展。由于各种矿物的密度、粒度、回收率等物理性质和表面化学性质以及浮选工艺差异悬殊，而且不同行业对浮选机的处理能力要求也有很大差别，因此需要针对不同行业需求和被选物料性质对浮选机进行专业化研究。
(2)大型化和节能化。随着浮选工艺技术的提高，传统和新研发的浮选机都在向着大型化、高效化和智能化方向发展。需研制大容积浮选机，以提高单位处理能力，降低能耗，便于操作和实现最佳充气，特别是在大容积浮选槽中确保达到足够的充气和良好的矿化条件
(3)自动化。需结合选矿(选煤)行业特殊要求，研发适用、灵敏的检测元器件，以实现浮选设备液位、精矿品位(精煤灰分)的在线检测，进而实现单机设备和流程的信息化控制。
2.辅助设备
2.1筛分机
目前筛分机的研究方向主要有三个方面:①大型化、重型化、系列化发展;②提高筛分机的工作可靠性;③提高筛分效率。
从上世纪70年代开始，国内在大型筛分机的研制方面做了大量工作，并取得了很大成绩。近年来研究较多的是煤炭深度筛分机械。这方面的设备种类较多，有香蕉筛、博后筛(大振幅低频率)、琴弦筛、弛张筛、棒条筛、多自由度弹性振动筛等。发展较快的是香蕉筛。自成庄、马脊梁等选煤厂成套引进国外设备后，香蕉筛用于产品脱介有增加的趋势。香蕉筛脱介能力大，可使设备台数减少，有利于大型选煤厂简化环节。但香蕉筛用于产品脱介也存在一些问题，由于筛面物料流速较快，常有一段合格介质跑到二段稀介质段的现象，造成介质循环系统不稳定。实际应用的筛宽3.6m及其以上的香蕉筛基本都是引进设备。
2.2破碎设备
我国选煤厂常用的破碎设备种类、型号较多。不同类型的破碎机有其各自不同的适用范围。随着我国煤炭产业集中度的提高，已建成14个亿吨级的煤炭基地，煤矿的大型化、高效化，需要处理能力大，成块率高，可靠性高的大型破碎设备。大通过量、简化工艺配置、降低机体高度、增加设备可靠性是破碎设备研究所追求的目标。近年来，国内开发的2PLF、SSC、FP等系列分级破碎机已逐渐成为主流机型。
煤科总院唐山研究院在消化吸收国内外先进技术的基础上，先后自主研发了2PLF(X)、SSC(X)两大系列上百个型号的分级破碎设备，应用效果良好。与此同时，还开发了移动式破碎站。这些设备以处理能力大、功能独特、使用可靠性高、维护量小、噪声低、振动小等特点，深受用户好评，现已成为煤炭破碎设备的__产品，也是包括国外选煤设计公司在内的众多设计单位的推荐产品。
2.3离心机
末煤脱水使用较多的仍是各种立式、卧式离心机。各生产厂家也在原有型号设备的基础上作了不少改进，其发展方向是加大筛篮直径、增加单机处理量，降低产品水分。近年来，卧式振动离心机在我国迅速推广，立式刮刀离心机创新则较少。伴随着国外设备的引进浪潮，CMI公司生产的VM系列卧式振动离心机、Ludowici公司的FC系列煤泥离心机、TEMA公司HSG系列卧式离心机、H系列煤泥离心机以其单机处理能力大的优势在国内选煤厂逐步得到认可。国产卧式振动离心机在我国迅速推广。国产LLL系列煤泥离心机的使用效果也令人满意，其性价比要高于国外同类离心机。沉降过滤式离心机因具有对动平衡要求较高，维护量大，电耗高等缺点，在我国使用尚不广泛。
3.结束语
近年来，我国选煤机械在开发、研制、推广等各方面都有了快速发展。煤炭用户对质量要求的提高、优质煤炭资源的日益减少、经济利益的驱使、国家环保政策的制约，以及改革开放后进口设备的竞争等等，各方面的原因都促进了选煤机械的开发向高效、节能、节水、环保方向迈进。因此，有了重介质分选设备的普及，有了跳汰机的发展，有了煤泥分选脱水设备的创新。这些都标志着中国选煤机械的装备水平正在迅速提升。
在市场经济和经济__化的条件下，国产选煤机械面临着巨大的机遇和挑战。能源是国家发展的基础，相信随着国家经济的发展，我国选煤技术及设备定会不断发展和完善，最终赶上和超过世界先进水平。

参考文献:
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