叶伟
宁夏石炭井炭化实业公司
一、引言
洗煤是煤炭深加工的一个不可缺少的工序，从矿井中直接开采出来的煤炭叫原煤，原煤在开采过程中混入了许多杂质，而且煤炭的品质也不同，内在灰分小和内在灰分大的煤混杂在一起。洗煤就是将原煤中的杂质剔除，或将优质煤和劣质煤炭进行分门别类的一种工业工艺。洗煤过程后所产生的产品一般分为有矸石、中煤、乙级精煤、甲级精煤，经过洗煤过程后的成品煤通常叫精煤，通过洗煤，可以降低煤炭运输成本，提高煤炭的利用率，精煤是一般可做燃料用的能源，烟煤的精煤一般主要用于炼焦，它要去硫，去杂质等工业过程，以达到炼焦用的标准。
中国煤炭资源丰富，除上海以外其它各省区均有分布，但分布极不均衡。在中国北方的大兴安岭-太行山、贺兰山之间的地区，地理范围包括煤炭资源量大于1000亿吨以上的内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南6省区的全部或大部，是中国煤炭资源集中分布的地区，其资源量占全国煤炭资源量的50%左右，占中国北方地区煤炭资源量的55%以上。在中国南方煤炭资源量主要集中于贵州、云南、四川三省，三省煤炭资源量之和为3525.74亿吨，占中国南方煤炭资源量的91.47%；探明保有资源量也占中国南方探明保有资源量的90%以上。
煤炭是中国的基础能源，在一次能源构成中占70%左右。中国煤炭工业将继续保持旺盛的发展趋势，在北方以平顶山、唐山煤炭科学研究院为主的洗煤研究，在南方以能环机械技术研究所为主的洗煤研究，今后一个较长时期内中国煤炭工业的发展前景都将非常广阔。
美国、日本等发达国家的原煤洗选比例高达80%以上，俄罗斯约为56%，我国原煤入洗量目前仅占原煤产量的20%强，同工业发达国家相比有较大的差距。通过加强洗煤机械配套，提高原煤入洗量，提高煤炭质量，对节约能源，减少环境污染和提高单位产品经济效益，对加快转变经济发展方式，、促进产业结构调整、提升绿色GDP、发展宁夏装备制造业均具有重要的促进作用。
通过多年的自行开发和消化引进技术，我国选煤技术已有了长足进展，掌握了国际上先进的选煤方法；自行研制开发的设备已能满足400万t/a不同厂型、不同煤质、不同工艺的新厂建设及老厂技术改造的需要。如跳汰机已达40m2，重介质分选机槽宽达到4.5m，重介质旋流器直径达到1200mm，浮选机单槽容积16 m3，筛分机面积27 m2，压滤机面积最大达1050 m2，过滤机面积200m2，且均已形成系列。达到了国际先进水平。
随着科学技术的推动和设计理念的革新，近些年来，我国煤炭机械技术取得了显著的提升，并逐渐朝着现代化的方向发展，这对于推动国民经济的发展十分有利,煤矿装备向安全生产、科学技术自动化、智能化、信息化发展,并呈现煤机产业集聚化、产品随着我国煤炭开采机械化程度的不断提高和煤炭资源采掘难度的不断加大,导致入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面临的重要问题。
二、我国目前重介浅槽分选机应用情况
我国当前经济的快速发展，对于煤炭资源有了越来越多的消耗，这对于煤炭洗选工业而言是一个全新的挑战，具有近50年历史的美国彼德斯(Peters)设备公司是一家专业从事煤用重介浅槽分选机设计和生产的公司。目前世界上最大的与最小的重介浅槽分选机都是由美国彼德斯设备公司制造的。我国的最早使用彼德斯重介浅槽分选机的选煤厂为1988年建设的平朔安太堡选煤厂。但彼德斯浅槽分选机在中国的大量使用是在2002年以后。2002年由美国泰戈特公司总承包的神华集团孙家沟选煤厂首次在神东地区使用彼德斯重介浅槽分选机分选块煤。至今，彼德斯重介浅槽分选机已中国近30个大型选煤厂使用。
美国彼德斯重介浅槽分选机在分选过程中采用先进适用的检测和控制技术，实现重介质洗选处理工艺中重介质悬浮液密度的自动跟踪控制、分流量的自动调节，提高分选精度和稳定性，降低重介质添加原料的损耗及生产成本，降低巡视的劳动强度。浅槽分选重介质自动测控系统由在线密度计、自动按比例分流装置、自动控制阀门（按比例调节）、压差液位计等在线测控仪表和执行机构及控制单元PLC构成。彼德斯重介浅槽分选机在中国的应用实践证明该设备具有分选效率高，分选密度范围宽，设备处理量大，介耗低，操作简便，易于实现自动控制，生产率高等特点。彼德斯重介浅槽分选机在近年我国新建大型选煤厂中被广泛应用于块煤分选，为提高选煤工艺水平和洗选煤炭的质量作出了贡献。
目前我国有近300台彼德斯重介浅槽分选机在神华集团神东公司、大同煤矿集团、陕煤集团、淮南煤业集团、华亭煤业集团、神华金烽公司、陕西彬县煤炭公司、山西晋神公司、神华准格尔公司、贵州松河煤业公司、天地科技公司、平朔煤炭公司、阳泉煤业集团、兖州煤炭集团的近300个左右选煤厂得到了应用，这些选煤厂的总处理能力超过l.7亿吨／年。在这些选煤厂中，重介浅槽分选机晟大的型号为W26F54，单台处理量大于900t/h，最小的型号为W8F48，单台处理量大于200t/h。本公司近年已经为神华宁夏煤业集团有限公司下属10个洗选煤分厂供应重介浅槽分选机配件。
三、美国彼德斯设备公司生产的重介浅槽分选机需要改进设计
80～90年代我国使用的用于块煤分选的重介质分选机多为斜轮、立轮分选机。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，有替代重介斜轮、立轮分选机的趋势。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。重介浅槽分选机和动筛跳汰机相比，在价格和分选精度上有优势。与块煤跳汰机相比，也具有分选精度高，块煤破碎率低，矸石带煤量少的优势。国内目前使用较多的是美国彼德斯公司生产的重介分选槽，其设备排矸量在250～300t/h，分选槽槽宽2～7m。国产重介浅槽分选机目前应用数量较少，但各种技术参数与国外设备差别不大。
重介浅槽分选机是动力煤的主洗方向，是动力煤的洗选的核心设备。石炭井炭化实业公司地处产煤大省北部，是该地区重点生产、配套洗煤设备的专业企业，而且紧邻内蒙古额尔多斯大煤矿，企业周边已经建成100多家大小洗煤厂，公司生产的大口径重介旋流器、高耐磨不锈钢筛网等选煤设备配套产品十分畅销，企业生产洗煤设备及其配件地域优势明显。
美国彼德斯设备公司生产的煤用重介浅槽分选机其传动链条使用寿命较短，只有4-5个月。宁夏石炭井炭化实业公司研究、借鉴美国彼德斯设备公司生产的煤用重介浅槽分选机的结构和工作原理，开展引进消化吸收再创新工作，研发出重介浅槽分选机高强度、高耐磨性传动链条，使用寿命比美国彼德斯设备公司生产的重介浅槽分选机传动链条使用寿命提高一倍左右。宁夏石炭井炭化实业公司还对美国彼德斯设备公司生产的煤用重介浅槽分选机进行了局部优化设计，使其生产的整机售价比进口整机下降一半左右（W18F54型重介浅槽分选机进口每台180万元，我公司同样整机售价约90万元）。
重介浅槽分选机是动力煤洗选的核心设备，其扩大应用提高了选煤工艺水平和洗选煤炭的质量。
宁夏石炭井炭化实业公司研发具有高耐磨性链条的重介浅槽分选机，给企业周边众多的洗煤厂就近供应高质平价的重介浅槽分选机整机和各种配件，对促进宁夏装备制造业及洗煤产业发展具有积极意义；可给全国近30个使用彼德斯重介浅槽分选机的洗煤厂提供优质配件，对促进我国装备制造业及洗煤产业发展也都具有积极意义。
四、本公司成功解决了重介浅槽分选机研发过程中的关键技术：
4.1、研发成功具有高耐磨性的重介浅槽分选机用链条和链轮：
重介浅槽分选机的链条在水、磁铁矿粉、煤、煤矸石混合的恶劣工况下工作，磨损、腐蚀均非常严重，从国外进口的重介浅槽分选机链条1米4000多元，成本高且寿命短。
本公司从改进材质，改进制造工艺、改进热处理工艺等几方面入手，采用国产锰钢板，经特殊的热处理工艺，研发出高强度、高耐磨性、耐腐蚀的传动链条，使用寿命比进口传动链条提高一倍左右；美国彼德斯设备公司生产的煤用重介浅槽分选机传动链条寿命只有4-5个月，本公司研发出高强度、高耐磨性、耐腐蚀的传动链条，使用寿命达到8－10个月；本公司还研发成功高耐磨性重介浅槽分选机用链轮。获得两个发明专利：
①一种浅槽分选机传动链条的热处理工艺
专利授权号：ZL201810391161.6
②一种浅槽分选机传动链轮的热处理工艺
专利授权号：ZL201810391483.0
4.2、研发成功与重介浅槽分选机相关的其它3项专利技术：
③一种浅槽分选机的齿轮组结构
专利授权号：ZL 2017 2 1634118.5
目前国内用于矿山洗煤机械设备所采用的进口浅槽分选机链条，在使用时存在耐磨性差，断链现象经常发生，频繁的更换链条，既影响生产，又增加维修的费用和营运成本。链轮更换比较频繁，且更换程序繁琐，在更换链轮过程中，由于原装链轮组件中的链轮为整体式，在拆卸及安装的过程中，需要先将两端的轴承座拆除后，才能更换链轮，整个过程耗时较长，且耗费较大的人力、财力。本公司研发成功一种新型浅槽分选机的齿轮组结构，将原有的链轮在加工后进行线切割，改为分体式链轮，拆卸方便，提高了维修速度，提高了生产效率，促进了本公司产品质量的提高。
④一种浅槽分选机刮板装置
专利授权号：ZL 2017 2 1634475.1
目前所使用的浅槽分选机技术相对成熟，但其刮板装置仍存在不足，刮板体的中间加强筋采用角钢，其在正常运行时刮板体易被拉弯变形，并且强度不高，需要在中间加强筋附近再次设置加强装置，安装不方便，刮板耐磨性差，寿命短，使用及维护成本高；刮板抗弯强度不足，因弯曲使链条中心距变小，经常导致跳链、脱链、断链现象，维修工劳动强度大，且影响连续生产，降低生产效率。本公司研发成功一种浅槽分选机的新型刮板装置克服了浅槽分选机刮板装置现有的缺点，一种新型浅槽分选机的新型刮板装置结构简单，将中间加强筋用槽钢代替原有的角钢型中间加强筋，安装方便，不易变形，且维修方便,解决了刮板抗弯强度不足、耐磨性差的技术难题。
⑤一种重介浅槽分选机的进料集管
专利授权号：ZL 2018 2 0678862.3
重介浅槽分选机是将一定比重的介质液注入浅槽内，使得被分选的原煤或块煤在介质流中按密度差异进行分层和分离，进而对原煤进行浮沉分选。在分选过程中，由于高速介质流不断对进料管的表面造成冲刷，使其表面极易磨损、变得粗糙、使用周期较短，而频繁更换、维修进料管则存在操作繁琐、浪费时间、增加成本的缺陷。
通过研发出与进料集管的介质管内壁相匹配的聚氨酯管套并将其套入，有效增加了介质管内壁的耐磨性能，延长了进料集管的使用寿命；根据管套的磨损情况，只需将原管套取出再套入新的管套即可实现更换，使得管套的更换更加及时，节约时间、节省工序；使用聚氨酯材质的管套，耐磨性能优异且有效减少成本，为企业带来良好的经济利益。
4.3、本公司生产的重介浅槽分选机分选特性达到如下指标：
(1)分选粒度范围宽：上限可达300mm，下限为6mm，并可对由于筛分效率进入分选机的6-3mm的物料进行高效分选；
(2)分选相对密度：1.3～1.9，可适用于各种煤质；
(3)设备处理量大，按溢流堰长度计算：25～40t/h/feet．
(4)分选精度高，Ep=0.02～0.05;
（5）排矸能力强，每台重介浅槽的排矸能力与刮板的宽度有关；
(6)操作成本低，可采用较粗的重介质，介耗低，平均介耗≤0.8公斤／吨原煤；
(7)结构简单，操作简便，易实现自动化；
(8) 重介浅槽分选机的链条在水、磁铁矿粉、煤、煤矸石混合的恶劣工况下工作磨损严重，将研发出高强度、高耐磨性传动链条，其使用寿命比美国彼德斯设备公司重介浅槽分选机传动链条提高一倍，使用寿命由4-5个月延长到8-10个月。
（9）由于使用了具有特殊耐磨性的导轨、特殊改进设计的高耐磨性传动链条，以及安装在轴上的减速器，因此维修方便，设备寿命长。
（10）生产出高质量的国产重介浅槽分选机及各种配件，整机售价为进口整机的50%－60%。
五、结语：
宁夏回族自治区是全国重点产煤省区之一，煤炭和洗煤机械是宁夏的重点支柱产业。宁夏石炭井炭化实业公司地处宁夏北部，据内蒙东盛鄂尔多斯煤田地理位置很近，公司周边盛产煤炭，具有大小选煤企业上千家。“具有高耐磨性链条的重介浅槽分选机”的研发成功，可为内外众多选煤企业提供高质量的国产重介浅槽分选机，宁夏石炭井炭化实业公司研制高质量的国产重介浅槽分选机，是用科技的力量推动经济增长方式转变的一次成功的实践，对提升宁夏及全国洗煤机械的技术水平、振兴宁夏装备造业、促进宁夏经济实现高质量发展均有重要意义。