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重力选矿备课笔记 第一章 绪 论第9页 黑龙江科技学院 重力选矿备课笔记 第23次课 授课时间 2004年 5月9 日 章节及主要内容 第六章 跳汰选矿 63 跳汰机 1、 跳汰机的类型及应用 2、 筛侧空气室跳汰机（鲍姆式跳汰机） 重点内容筛侧空气室跳汰机的结构 难点内容风阀的结构 参考资料 选矿机械手册、重力选矿原理 教学手段讲述、投影 扩展内容数控风阀的研究 教学后记 63 跳汰机 一、跳汰机的类型及应用 跳汰机根据所用分选介质的不同，分水力跳汰机和风力跳汰机两大关。在实际使用中，无论是选矿还是选煤，国内外应用最普遍的是水力跳汰机；风力跳汰机只用于干旱缺丁地区或不能被水浸湿的物料，使用范围很小。 水力跳汰机类型很多，根据设备结构和水流运动方式不同，大致可分为五种（1）活塞跳汰机；（2）隔膜跳汰机；（3）空气脉动跳汰机；（4）水力脉动跳汰机；（5）动筛跳汰机。 二、无活塞跳汰机 （一）筛侧空气室跳汰机（鲍姆式跳汰机） 筛例空气室跳汰机是目前我国选煤厂中使用最多的跳汰机。据其结构与用途的不同，筛侧空气室跳汰机可分为不分级煤用跳汰机、块煤跳汰机和末煤跳汰机三种。 1．基本结构 筛侧空气室跳汰机的基本结构如图6－12所示。跳汰机由机体1、风阀2、筛板6、排装置4和5和排矸道8、排中煤道7等部分组成。机体由纵向隔板9将机体分为空气室和跳汰室，两室的下部相通。空气室上部密闭，设有特制风阀，风阀的作用是将压缩空气交替地给入空气室中，同时按一定的规律将空气是中的压缩空气排出室外。当给入压缩空气时，跳汰室中的水被强制上升；待空气室的压缩空气排出时，跳汰室中的水位又自动下降，因此，推动跳汰室水面上下运动形成脉动水流10，如改变给入的压缩空气量时，可以调节跳汰机中的水流冲程，改变风阀的运动速度也可调节水流脉动的频率。顶水从空气室下部顶水进水管13进入以改变跳汰机水流运动特性，并在跳汰室中形成水平流，便于运输物料，同时使物料在跳汰室中进行松散和分层。跳汰机中的冲水是从机头与原料煤一起给入。跳汰机中经分层原料煤得到分选后，在第一段（矸石段）和第二段（中煤段）的重产物矸石、中煤，分别经各段末端的排料装置排到各自的排料道，并与透筛的小颗粒重产物一块排到各自的排料口，再经与机体密封的脱水斗子提升机排出。轻产物（精煤）自溢流口排出机体。 2．主要零部件 1）跳汰机机体 跳汰机机体是由厚钢板焊接而成，沿跳汰机纵向可分为单段、两段或多段。在每段又分成2个或3个隔室，每个隔室都设有风阀和筛下顶水管。在顺煤流方向各段的末端均设有排除重产物的闸门和通道，每段的长度均已系列化可根据原料性质和对产品的质量要求选定. 目前新设计的跳汰机，机体较大往往分隔室制造。这样需要几段跳汰机，每段要求几个隔室可按用户要求进行组合。也便于设备的运输和安装。 空气室与跳汰室宽度之比是跳汰机设计的一个重要参数。筛侧空气室跳汰机如何实现脉动水流沿跳汰机宽度均匀分布是一个重要问题。往往造成跳汰室两侧分选效果不同，靠近风阀一侧的流线短、脉动强。而在操作台一侧的流线长、脉动弱。跳汰室宽度愈大，其脉动差别愈明显，因此，筛侧空气室跳汰机的跳汰室宽度不宜过大，一般最宽可到2．5～3．0m。空气室的宽度B1与跳汰室的宽度B2之比称冲程系数。一般块煤跳汰机为0．7～1．0，末煤跳汰机和混合入选跳汰机为0．45～0．8，故筛侧空气室跳汰机难以大型化。 2）跳汰机的筛板 跳汰机的筛板与机体联合形成床层分层空间，并承托床层，控制透筛排料速度和重产物床层的水平移动速度。因此，要求筛板具有一定的刚性，耐磨性和坚固耐用性，又便于物料透筛须有一定的倾角和孔形。筛板要有适当的开孔率，克服上升水流的阻力，使床层顺利移动又不易堵塞筛孔又便于清理，故要选择合理的倾角和孔形。 筛板的倾角大小与原料的性质有关。重产物含量大时，筛板倾角应适当加大，反之则减小一些。筛板倾角的作用是保持床层的运动速度和床层有一定厚度及透筛量，一般第一段筛板倾角大于第rt段筛板倾角。 对于各种型号的跳汰机的筛板筛孔尺寸都与其处理的原料性质和排料方式有关。如果增大筛孔尺寸可减小水流的阻力；加大了下降水流的吸啜力和透筛排料。因此，可能使轻产物透筛过多造成一定的损失，所以应适当控制筛板端孔的尺寸。 3）跳汰机的风阀 跳汰风阀是跳汰机的重要部件，其功能是周期性的使空气室与风包、风机和大气相连或隔绝，因此在跳汰定形成脉动水流。 风阀的结构和工作周期对水流在跳汰机中的脉动特性有很大影响，囚此，跳汰机的风阀是关键部件之一。风阀的结构不仅直接影响跳汰机的分层效果，同时对挑汰机的生产能力影响也很大。 目前国内外使用的空气脉动跳汰机风阀有以下两种型式 （1）旋转风阀。旋转风阀又称卧式风阀，旋转风阀的型式较多，使用广泛，工作原理基本均相同。旋转风阀的结构见图6－14。 旋转风阀比滑动风阀在相同分选条件下其处理能力可提高0．5～1倍，所以，目前我国空气脉动跳汰机大部分采用旋转风阀。旋转风阀的结构有以下几部分组成有铸铁外壳，在外壳中装有进气、排气调整套，在调整套内是转于。外壳阀座下设有两个开口，一个开口与风箱连通，另一个升口利用风管通过风箱与跳汰机空气室相接。在转子上开有进气和排气两格，并且互不相通；每个格上都有开口仅两格各自的开口角位置不同。 转子旋转时，当转干的进气口和调整套的进气孔相遇，排气孔关闭，此时压缩空气由风箱经蝶阀、转于进入跳汰机的空气室，使跳汰室中产生上升水流。当转子的进气口离开调整套的进气口而排气孔尚未与调整套的排气孔相遇时，称为膨胀期。转子转到使排气孔与调整套的排气孔相遇时，才开始向外排气。旋转风问中多数没有压缩期即当转子的排气孔一离开调整套的排孔，而进气孔与调整套的进气孔就立刻相遇。LTX－14型跳汰机的旋转风阀的工作特性曲线如图6－15所示。 旋转风阀的特性曲线，即在一个跳汰周期内，风阀进气、排气面积的变化曲线。风阀进气孔的面积要确保跳汰机空气室的气压在进气初期迅速上升到所需要的压力，使脉动水流具有所要求的最大速度和加速度。所以风阀进气孔面积大小和使用的风源压力、跳汰机的结构及入选物料的粒度特性等因素有关。在其它条件相近的情况下，如果风源压力大时，风阀开口可小些；如跳汰机内压缩空气和水的沿程阻力大时，进气面积也应大些；块煤跳汰机比本煤跳汰机要求进气面积大。据统计资料，国内外某些型号的跳汰机风阀进气面积差别很大，其进气面积大约为跳汰面积的1／35至1／IO0。 风阀排气孔的面积一般比进气孔的面积大，因为排气时压力比进气时低，尤其是筛则空气上跳汰机。进气面积大约是排气面积的50％～90％。 调整套进气孔开口的弧线长度占圆周的度数称为转子的开口角。从风阀的工作特性曲线可知，开口角愈小，曲线上升愈陡，跳汰机空气室的压力上升愈快，上升水流更加强有力，加速度也愈大，这样对提高分选效果有时有利。在开孔面积不变的情况下，开口角减小，风阀的半径加大，因此，风阀的体积和重量都需增大。国产跳汰机进气孔开口角常用60。关于风阀的各种参数，一般根据实践经验确定的。 旋转风问具有转动平稳、结构轻巧、跳认周期调整范围广、调节方便、适应性强等特点，所以应用广泛。 （2）电控气动风阀。电控气动风阀是利用电子数控装置和电磁阀来控制跳汰机进气和排气的风阀，其频率和特性曲线可以任意调整。因此，该风阀可根据煤质特点和对产品的质量要求精确地控制脉动周期和吸啜过程的时间，从而使跳汰床层充分松散，并得到良好的分选效果。电控气动风阀是新型结构风阀。为跳汰机的大型化和自动化创造了有利条件。电控气动风阀工作系统示意图，如图6－16所示。 电控气动风阀的工作系统由以下几部分组成 气路系统。它包括高压风管至气缸的气动管路系统；数控装置。它包括通过电控气动阀的通电、断电时间，以便实现大范围内无极调节频率和跳汰周期特性；过排气系统。它包括进气阀、排气阀的组成等。 电控气动风阀的动作程序 电控气动风阀进气时，进气阀2打开并进气，排气阀6关闭。此时，两个电控气动风阀的动作过程是过气电控风阀1的电磁线圈断电，铁芯被弹簧推下，关闭上部进气管道，同时打开上部排气管道，排放阀体上部的气体，压缩空气沿着图中箭头指示的方向进入气阀2中，推动进气阀的活塞向上运动，并打开进气阀使分配箱3的压缩空气，经进气管8进入空气室。此刻，排气电控气动风阀5的动作过程恰好与进气电控气动风阀相反，即电磁线圈通电吸上铁芯，关闭上部排气道，打开上部进气孔，压缩空气进入阀6中，推动活塞向下运动，关闭排气管7。排气时的过程与进气过程相反。风问排出的高、低压气体经消音装置排出厂外。 电控气动风阀的优点，可用无极调节跳汰频率和跳汰周期特性，对不同可选性的原煤适应能力强，阀门开关迅速及时，并可自动调节。其缺点是，系统较复杂、需单独配置高压风源，气缸加工精度高，维修工作量大。 4）跳汰机排料装置 跳汰机排料机构种类繁多，其作用是将床层按密度分层后的物料，准确地、及时地和连续地排出重产品，并保证床层稳定、产品的质量和跳汰机的处理能力。排料机构也是跳汰机的重要部件之一。性能优的排料机构，可使跳汰机得到较好的分选效果和较高的生产率。 跳汰机各段的轻产物是通过水平流的输送，随水流一起经过溢流堰排出，各段的重产物，由筛上末端排料机构和透筛排料两部分排出。块煤和末煤的排料方式不同，块煤和不分级原煤的重产物是以筛上末端排料机构排出为主；末煤重产物则以透筛排料为主；煤泥跳汰机的重产物几乎全从透筛排出。 （1） 溢流堰。溢流堰的作用 是与重产物排料装置相配合，以控 制床层保持一定的厚度，并使轻产 物随溢流排走。溢流堰形式有高堰 式、半堰式和无堰式。溢流堰结构 如图6－17所示。 老式跳汰机设有高溢流堰，以 保持一定高度的床层，使轻产物随 水流排出，因此，在每段跳汰机末端都设有高溢流堰。块煤和混合入选跳汰机多采用高溢流堰，第一段400～450mm，第二段450～500mm；末煤跳汰机第一段250～350mm；第二段300～400mm。然而，生产实践证明，装设高溢流堰的跳汰机，由于水流经过溢流堰前后使物料流发生激烈扰动，从而导致已经分层的物料重新混杂，影响分选效果，因此，新设计的跳汰机，为了克服上述现象采用无溢流堰结构。同时为了控制一定的矸石层厚度，并且使矸石不致于进入中煤段，可将中煤段的筛板比矸石段筛板抬高约15O～200mm，或者在两段之间设有可动闸板，以调节矸石段床层厚度。无溢流堰结构，确实改善了水流运动状态，又不影响分层效果，但实践表明，无溢流堰容易造成煤炭损失。因而，现采用高堰式和无堰式之间的结构，即半溢流堰式。其优点是，对水流影响不大克服了高堰式和无堰式的不足。该式由于溢流堰低，并在半堰式前没有可调高度的闸板以调节床层厚度。 上述三种溢流堰结构，同时也可用在跳汰机的中煤段溢流口上。 （2）筛板上重产物的排料装置。跳汰机各种排料装置的区别，主要在传动方式、结构型式和调节系统等方面。观介绍几种常用的重产物排料装置 （a）排料装置在跳汰机中的位置。排料装置的位置与入选物料中高密度级物料含量的多少及排料条件有关。跳汰机中常见的排料装置的位置如图6－18所示。中高密度级物料含量的多少及排料条件有关。跳汰机中常见的排料装置的位置如图6－18所示。 图6－18a为正排矸跳汰机，其排料装置的位置，设置在矸石段和中煤段的末端。这是最常见的一种方式，一般在块煤和末煤跳汰机上采用。图6－18b是倒排矸跳汰机，第一段排料装置安设在入料端，适于原料中含矸量大，或者含黄铁矿多的大块原料煤的分选。如对混合入选的原料，则在矸石中轻产物损失较大。图6－18C往往应用在跳汰机的第二段排料处，即将重产物的排料装置设置在第二段的中部。多应用在特殊情况下，如物料经一段分选后进入二段跳汰，其中大块中煤经分选后从设在床层中部的中煤排料道排出，随后物料进入铺设有人工床层的本段，末中煤主要靠透筛排料，这种布置方式有利于控制溢流精煤的质量。 （b）排料机构型式。外料装置型式很多。以下为几种最常用的排料机构； 叶轮式排料装置如图6－19a所承。 该机构可连续自动排料。叶轮设在排料 口处跳汰机筛板的下方，前方设置一块挡板，将挡板的上端安装在固定的轴上，下端悬挂在一定的位置上，并作一定的摆动，以防大块重产物卡住N轮，挡板沿跳汰机宽度可配置几块。叶轮由电动机带动，叶轮转速较慢一般转速为0～3．5r／min。根据矸石床层的厚度，通过自动控制装置，及时调节叶轮的转速，控制重产物的排料速度，以实现自动排料。在排料口上装有垂直闸门，调节排料口的大小并控制床层的厚度。 叶轮式排料机构具有排料连续、均匀稳 定的优点，因此，使用叶轮排料装置的较多。 其缺点是排料箱的宽度较大，占用跳汰机的 有效面积大，并且在排料箱上（溢流堰顶部） 没有脉动水流作用，物料易堆积，影响下一 段的分选。块煤和混合入选的物料排料箱较 宽约350～450mm，末煤排料箱宽度适当减小一些约350～250mm。此外，叶轮易被矸石卡住影响排料或使局部床层排空，还有叶轮两端轴承密封不好，需经常检修等。 扇形闸门排料装置如图6－19b所示。 扇形闸门排料是间断性的。扇形闸门设置在跳汰机排料口处的筛板上，气缸内当活塞和杠杆系统运动时，将水平轴转动一定角度，控制扇形闸门的提升或降落。扇形闸门提起时排料，降落时停止排料。扇形闸门具有结构简单、维护方便、排料箱宽度小、气缸内活塞运动可根据床层厚度的变化和自然控制排料等优点。其缺点是因排料箱内脉动水流严重窜扰排料口并影响床层的良好分层，使产品污染或损失。另外扇形闸门易被大块矸石卡住，使然料不均匀造成床层不稳定等。 象鼻子管排料装置如图6－19C所示。 该装置设有垂直闸门，不设排料闸门。重产物的排放速度用阀门8进行调节，当阀门全部关闭时在B区没有脉动水流，重产物停止排放。当阀门打开后，B区有了脉动水流，重产物越过坎板7排到排料箱里。阀门开得愈大，脉动水流愈强，排放速度也愈快。在其它条件不变情况下，重产物的排放速度主要取决于阀门开启大小和坎板的高度。该排料装置的优点是在正常条件下能自动平衡排料量。如矸石床层变厚，脉动水流在A区的阻力增大，此时筛下水流压力上升，假如垂直闸门6的高度、阀门的开启大小和坎板的高度都不变时，则B区床层的厚度变化不大而床层阻力变化也不大。因此，B区的脉动水流可自动增强，重产物的排放速度增加，一直到A区恢复到原来的矸石床层厚度及恢复到原来的筛下水压力为主。一般象鼻子管排料装置调节正常后，可连续均匀地进行排料，适应能力较强。该排料机构的排料速度还与物料的粒度组成有关。当原料粒度变粗时，排料速度减慢，床层加厚；当原料粒度变细时，排放速度加快，床层减薄。所以它适宜用在原料粘度组成变化不大的入选原料煤，或者应尽量减少入选原煤的粒度组成的波动。 浮标闸门排料机构。 浮标闸门是简易的自动排料装置，如图6－19d所示。空心矩形（或梯形）铁箱9在排料口处，有时铁箱的下缘再焊接一条扁铁，作为闸极效果更佳。浮标即是闸门又是浮子。在铁箱上焊有拉杆，可在导向滑轮中滑动，借以限定铁箱的运动方向。悬挂在拉杆横梁上的重锤的重量可增可减，以调节和控制的矸石床层的厚度。当床层厚度变化时，铁箱随之升降，从而达到调节排放重产物的要求。在生产中，空心铁箱易被磨漏，有些选煤厂改用包有耐磨胶皮的木块，代替空心铁箱。浮标闸门在跳汰机第一段使用时，有时被矸石挤压而失灵，因此，用在中煤段时效果较佳。 （3）透筛排料 透端排料是重产物排料的另一种方式，由床层中分离出来的细粒重产物，透过粗粒的重产物床层和筛板排入跳汰机的机体内。如需要全部重产物矿粒都经透筛排料时，筛板筛孔尺寸必须大于给料中最大重产物矿粒的粒度，这样导致过多的矿粒由筛板上漏下，从而影响床层稳定分层和分选效果。为了控制透筛速度，又要使高密度矿粒全部透筛排料，防止低密度矿粒混入其中，一般铺设人工床层。即在筛板上人为地铺设一层粒度较粗、密度较高的物料层。在跳汰过程中人工床层起到排料闸门的作用，用以控制重产物的透筛速度和产品的质量。人工床层在上升水流作用下松散，但松散度较小；在下降水流作用下，人工床层又恢复紧密。选择人工床层的密度和粒度都较大，所以总是位于床层的底部。人工床层在跳汰机中不准作水平移动，又要保持床层厚度均等，因此，在筛板上设有格框，确保人工床层物料只在格框内运动。 透筛排料，高密度矿粒的透筛速度与矿粒本身特点和水流特性有关，还与人工床层的粒度、密度、形状和厚度相关。透筛排料主要发生在人工床层已经紧密的下降水流作用时期。因此，为使应透筛的重密度矿粒都能透过人工床层排出，人工庆层颗粒间的间隙应大于给料中重产物的最大粒度。人工床层的粒度一般为给料最大粒度的3～4倍，人工床层颗粒的密度则略高于重产物中矿粒的最大密度。床粒密度不宜过高，否则人工床层不易松散，使重产物矿粒不易透筛排出；但床粒密度绝不能低于透筛排料的重产物密度，否则将失去人工床层的作用。人工床层的厚度直接影响重产物透筛的速度，厚度增高时透筛速度降低，重产物较纯净，反之重产物中有污染。人工床层厚度经确定后，在生产过程中是不变的。因此，在生产操作中是借助下降水流吸吸力的强弱控制重产物质量。 思考题 1、跳汰机基本结构； 2、卧式风阀原理； 3、电控气动风阀原理； 4、跳汰机排料装置。