1、前言
    原煤分級篩對礦井毛煤預選分級，其篩上物一般進入下一道分選加工設備進行分選。該設備能否正常運轉及分選效果的好壞，一方面關系著與原煤系統緊密相聯的礦井能否正常提升，另一方面影響著后續分選工藝的工藝效果。為此，選好和使用好原煤分級篩，是管理和運行好原煤系統的關鍵之一。本文從實際應用出發，總結經驗，提出原煤分級篩選型、使用過程中存在的問題，并給出解決對策，并對原煤分級篩的發展做出展望。
2、原煤分級篩的選型
    原煤分級篩規格選型中，一個重要指標就是設備處理能力的確定，它是保證分級篩分級效果的重要前提。合理確定原煤分級篩的處理能力，是搞好原煤分級篩選型的首要工作。原煤分級篩的選型時，其處理能力應當與礦井正常提升量匹配，并與煤質要求相結合。
2.1  原煤分級篩的處理能力應與礦井正常提升量相匹配
    在傳統設計原煤分級篩規格選型中，設備的處理能力選擇的計算方法為
Q= q·K式中，q為選型處理量，q為以年產能計算得到的小時平均處理量，K為不均衡系數。然而，在實際生產過程中，原煤分級篩每小時需要處理的量是礦井正常小時提升量，通常這個量要大于礦，因此，這樣確定的原煤分級篩處理能力的后果就是選定的原煤分級篩的處理能力不能滿足實際生產要求。解決這一問題的方法是，以礦井正常小時提升量來選擇原煤分級篩的處理能力指標。
    以淄礦集團新建的某一礦井為例，該礦年計劃產量1000萬噸，按設計規范年生產330天、日生產16小時，取不均衡系數為1.15，則有q=1000000000/300*16*1.15=2178.03（t/h）實際主井配套提升系統設計為兩對40噸箕斗，一次提升循環時間為111,87/s，則主井正常提升量為2574.42 Uh，比按計算出的小時處理能力超出396.39 t/h
    國家標準GB 50359-2005，《煤炭選選工程設計規范》規定：礦井來煤時，從井口或受煤倉到配（原）煤倉的設備的處理能力應與礦井最大提升能力一致，也就是說，不均衡系數的選取不能按正常煤流系統選1.15，而要大于主井正常提升量2574.42 t/h，否則會嚴重影響原煤分級篩的分選效果。可見，要合理確定原煤分級篩的處理能力指標，就必須首先核算出礦井正常小時提升量，使分級篩的處理能力與實際小時生產量相匹配。
2.2確定原煤分級篩的處理能力應與來煤煤質狀況相結合
    煤田由于成煤條件的差異造成煤質及煤層的賦存特點各不相同。從煤質特性來講，由于煤質硬度、抗碎強度的差異，造成生產煤樣的粒度組成以及煤的泥化程度大不相同：從煤的賦存特點來講，煤層是否含有夾矸，頂、底板成形強度是否好，以及頂、底板、夾矸的巖性是否易泥化等也有較大的差異。對于煤質較軟、抗碎強度較差的煤質來說，粉末煤量必定較多，煤質也多呈現泥化現象；對于頂、底板及夾矸巖性為泥巖或炭質泥巖的情況來說，由于巖性極易泥化，泥化后與煤物料常結成不易分散的結合塊。含有泥化物的物料進入分級篩后，易粘在篩面上糊住篩孔，使有效篩分面積下降，從而降低原煤分級篩的處理能力和分選效果。
    淄礦集團某一選煤廠的原煤分級篩正常處理能力為980噸／小時，但由于頂、底板及夾矸巖性多為泥巖和炭質泥巖，在煤質較差、含水量較大時泥化嚴重；同時由于泥化結成的不易分散的塊狀物料進入原煤分級篩后不易透篩和易糊篩孔，大大降低了原煤分級篩處理量，小時處理能力降至600噸／小時左右時才能保住分選效果。所以，對于有上述情況的煤質特點來說，在確定原煤分級篩處理能力時，要充分考慮泥化物料的不利影響，選擇的分級篩處理能力指標要留有一定的富余系數，以確保分級篩的分選效果。
3、原煤分級篩的科學使用和維護幾點體會
    合理使用和維護好原煤分級篩，是充分發揮其效能的重要保證。原煤分級篩入料溜
槽設計、物料落料點、分級篩的啟動需要注意的幾個方面。
3.1  原煤分級篩入料溜槽的優化設計
    因原煤分級篩位處原煤處理較靠前的生產環節，入料中多有較大的矸石和煤塊，且常夾有較多的雜物，作業條件較差。為此在設計原煤分級篩入料溜槽時，設計師往往較注重物料的防堵因素，設計的入料溜槽相對于分級篩的垂直角度較大（一般為55°以上），物料在沖出入料溜槽時速度較快，對分級篩的沖擊力大，造成沖擊點處篩板損壞頻繁，給日常維修工作帶來較大的工作量。優化原煤分級篩入料溜槽設計，就是在考慮入料溜槽防堵的同時，還必須考慮減輕物料對分級篩的沖擊力，以確保篩分設備的使用壽命。措施就是適宜降低入料溜槽相對于篩分設備的角度，使物料在滑出入料溜槽時的速度較低。同時，物料進入篩面應設置的緩沖面位置。
3.2落料點的科學調整
    設計師在設計物料進入分級篩入料溜槽時，往往依據理論的拋物線軌跡來確定進入下一道工序的落料點。由于在實際生產中，皮帶機設備運轉速度相對恒定，而運輸的物料受粒度、水分以及含粘性物料的多少等的影響，物料在井入下一道工序時常常偏離正常的理論拋物線軌跡，為此常常造成物料以集中成股狀偏向一邊的狀態進入分級篩面，使物料不能有效地利用整個篩面，降低了分級篩的處理能力和篩分效率。有效措施是，根據入料溜槽內物料的實際運動軌跡通過加設擋料及分料板，調整好物料進入篩面的角度，使物料較均勻的狀態給入分級篩面，以確保分級篩的有效處理能力和分級效率。
3.3原煤分級篩的正確啟動
    日常生產中，由于管理不善和意外停電事故往往造成生產系統事故停車，從而造成物料壓篩子事故。現場人員在處理事故時，有時圖省勁、怕麻煩，在未對篩子上物料進行處理或處理不徹底時就強行啟動分級篩設備，這樣往往造成扭壞傳動軸、燒壞電機以及損壞分級篩彈簧等重大事故。有時損害現象盡管立時表現不出來，但對分級篩以上重要部件損害程度是較大的，會大大縮短分級篩相關部件的使用壽命。出現物料壓篩子，一定要先對篩面上的物料進行清理，確保分級篩空載啟動。
3.4原煤分級篩的日常維護幾點體會
    原煤分級篩日常維護工作有如下幾個方面：
    (1)激振器的維護。對于原煤分級篩激振器的維護，一項重要工作就是要定期更換潤滑油。特別是新安裝使用的分級篩設備，一定要按照說明書注明的更換油的時間按時或提前進行更換，否則設備運轉磨合期間產生的一些鐵質碎屑得不到及時清除，會對激振器軸承產生大的危害。同時注油量嚴格按照說明加注，少注或多注都會引起激振器軸承不正常升溫，縮短軸承的使用壽命。另外，在日常檢查中，要常觀察激振器軸承的溫升情況是否正常，潤滑油顏色是否變化，以便及時予以處理或更換。
    (2)傳動機構的維護。重點檢查傳動機構的連接部位螺栓是否松動，萬向聯軸節是否運轉靈活，軟聯接件是否有損壞、傳動軸是否有彎曲現象等。
    (3)篩面的維護。重點檢查篩板固定是否牢固、有無破損，篩機在空載運轉時篩板有無對支撐梁產生二次激振情況。對破損的篩板要及時更換；當篩板松動對支撐梁產生二次激振時，要立即停車處理，避免由于篩板的二次激振對支撐粱產生更大的破壞。
    (4)篩子大梁的維護。由于進入篩面的物料將要有60%以上的物料透于篩下，篩子的大梁不可避免地受到磨損和沖擊，特別是篩子物料的入料點處此現象表現得更加明顯。有的廠家為增加篩子大梁的抗沖擊和抗磨損強度，設計時在大梁的外部又加裝了耐磨膠質層（象申克公司生產的篩機設備）。但盡管如此，篩子大梁經過物料長時間的沖刷磨蝕后，保護層會被磨蝕掉，進而直接沖擊、磨蝕大梁。時間一長，分級篩大梁因剛度和抗拉強度降低造成損壞。簡單有效的保護措施是在篩子大梁物料沖刷處，外部包扎耐磨橡膠皮子，隔段時間定期更換橡膠皮子。實踐證明這是保護篩機大梁簡單而又有效的辦法，能大大延長篩子大粱的使用壽命。
4、原煤分級篩設備的發展方向
    隨著礦井生產規模的不斷擴大，要求選煤廠相應配套設備的處理能力也要加大，選煤設備的大型化就是發展的一個重要方向。對于篩分設備的大型化，包括兩個方面：一是振動篩面積的大型化，主要解決振動篩的處理量問題；二是設備運動參數的大型化，
主要解決難篩物料篩分問題。
    目前，隨著采煤機械化程度的提高，煤粉量增加，加之環保要求的灑水除塵，使得井下原煤水分迅速提高，甚至達到10%以上，同時，生產的原煤中時有混入泥巖易泥化粘性物料，這些潮濕細粒級粘性物料易相互粘結成團，在篩面上堵住篩孔，使篩面的有效面積降低，導致篩分效率下降。料群在篩分過程中出現不松散、不分層、整體運動，使得篩分過程無法完成。潮濕細粒級粘性物料的干法篩分是當今國內外研究篩分技術的難點和熱點。
4.1  潮濕細粒級物料透篩過程中的堵孔機理
    當被篩物料外在水分含量達到一定值時，液體開始在顆粒間架橋。由于液體橋的作用，顆粒群開始緊密地粘在一起，在近似條件下，2個球形顆粒之間的粘附力為：式中，r，為液體表面張力、d為顆粒直徑、a為鉗角。
    由上式可以算出，當顆粒的粒度小于3mm時，普通直線振動篩的振動強度必需大于
6.6才能達到臨界跳動狀態。在我國，普通振動篩的振動強度通常為3～4.5，所以這樣的振動強度不足以將物料松散開。
4.2單梁振動篩的研發
    單梁振動篩作為一種新型的振動篩分機械，其運動參數和機械結構能夠滿足篩分設備大型化，有效地解決了潮濕細粒級粘性物料的篩分問題。
4. 2.1單梁振動篩的工作原理
    如圖l所示，單梁振動篩的每段篩面由一根橫大梁支承。振動篩橫梁上的偏心質量和偏心距均相等，并且以Y-Y軸線對稱，Y-Y軸線通過篩箱的質心。單梁振動篩橫梁上的兩個激振器作同步反向回轉時，每一瞬時單梁振動篩橫梁上偏心質量所產生的離心慣性力，沿X-X方向的分力互相抵消，而沿Y-Y方向的分力相互疊加，形成了單一的Y-Y方向的簡諧力。該力作用在篩箱上，驅動篩箱作軌跡為直線的往復振動。當雙不平衡重的質量運轉到圖中(a)和(c)的位置時，所產生的離心慣性力完全疊加，激振力達到最大值；當轉到(b)和(d)的位置時，它們的離心慣性力完全抵消，激振力為零。
    在任意時刻t，雙不平衡重所處的位置如圖(e)所示，由此可以求出雙不平衡重產生的激振力隨時間變化的函數關系式：式中一一轉動時間：
    r一一不平衡重質心回轉半徑；
    w一一不平衡重的回轉角速度；
    py一一在振動方向上的激振力；
    mo一一每個偏心塊的質量。
    由上式可見，慣性激振器當作同步反向回轉的時候，產生定向的簡諧力，此力通過篩箱的質心，使篩箱作定向往復直線振動。
4.2.2單粱振動篩結構性能特點
    單梁振動篩采用大振幅和大振動強度，顆粒在篩面上的運動速度快、起跳高，篩面賦予料群的能量大，有利于大小顆粒間相互交換位置，料群的流動性得到改善，為細粒級物料的透篩創造了良好條件。
    (1)拋射強度高，能消除物料堵孔或卡孔
等厚篩通常采用高振幅低頻率，即振幅A=5～5. 5mm，振動頻率730r/min左右，振動方向角45。，篩面傾角第一段30。，第二段18。。為消除堵孔或卡孔，提高篩分效率，單梁振動篩采用“高幅中頻”，即振幅A=6～8mm。振動頻率n=960r/min。振動方向角70°，篩面傾角20°這種設計的平均拋射強度，遠大于設計規范推薦的直線振動篩的2.5～4。較等厚篩提高2倍多。高強度的拋射，極大的消除了物料堵孔和卡孔的幾率。
    (2)  篩面結構特點
    振動強度提高后，為解決篩子的整體參振結構強度，單梁振動篩將一臺大型振動篩沿篩面長度分成若干小篩，每段小篩都有獨立的驅動裝置（電動機和激振器），這樣每段小篩的參振質量就大為減輕，同時單梁振動篩的激振器是安裝在斷面形狀為H形的單件鋼梁上，不安裝在側板上，側板只起擋料作用，高度很低，一般為400～500mm。單梁振動篩的這種結構，就使其參振質量大為減輕。如篩面尺寸與等厚篩基本相同的4DLS2167，單梁振動篩的參振質量僅為5.5t，每段小篩為1.4t，是ZDS2160等厚篩(ZDS2160型等厚篩的參振質量達lOt驅動功率為15Kw×2=30Kw)的1/2。總功率為3Kw×8=2Kw，降低了20%。單梁振動篩單位篩機參振質量的降低和篩面由多個小型化篩面組成的特點，為篩體的加寬和延長提供了可能，從而為單機篩提高處理量和分選效果提供了保障。
5、結論
    原煤分級篩是原煤系統中的重要關鍵環節設備之一，合理選型和正確的使用直接關系著原煤分級篩的分選效果和后續分選工藝效果的好壞。本文通過總結和分析得到以下結論：
    (1)原煤分級篩在選型時，其處理能力應當與礦井正常的小時提升量相匹配，并充分考慮煤質因素，留出富余量；
    (2)原煤分級篩在使用時應考慮入料溜槽的角度、落料點等因素，并做到正確起停機，同時做好原煤分級篩的激振器、傳動機構、篩面和篩子大梁等部件的維護工作，保證其高效穩定運行，并延長使用壽命；
    (3)大型化是原煤分級篩發展的重要方向，單梁振動篩結構上的突破為原煤分級篩向大型化發展提供了可能。