一文了解煤泥浮选设备

随着我国采煤过程日趋机械化，原煤中的夹矸煤比例增加，细粒级煤泥产率上升，原生煤泥量也随之增加，小于0.5mm粒级的含量已经达到20%～25%，甚至更高。浮游选矿技术可以有效地处理细粒级煤泥，是目前应对原生煤泥量增加的最有效办法。为了回收细粒级精煤，提高总精煤产率，迫切需要浮选机具备处理能力大、处理效率高的特点，这也是我国选煤厂其他设备发展的必然趋势。

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我国煤泥浮选设备应用现状

煤泥浮选工艺在国外起步较早，并形成了较为完备的体系。我国的煤泥浮选技术很好地借鉴了国外的先进技术，并在实际应用中得到了更好的发展。资料分析表明，煤用浮选机在我国有1100台以上，其中，单槽容积为4～12m³的机械搅拌式浮选机在我国选煤厂应用广泛，约占80%，此外还有约5%的喷射式浮选机和约15%的浮选柱。

1.1 机械搅拌式浮选机

近几年，机械搅拌式浮选机因其在分选效果、分选范围、处理能力等方面的优点，在我国煤泥浮选设备中的重要地位更加稳固。通过国内煤泥浮选技术的创新，机械搅拌式浮选机在叶轮结构、充气方式等方面有了很大的改进，提升了设备的浮选效率，降低了设备的单位能耗，减轻了浮选设备零部件的磨损。

从设备结构和吸气方式来说，叶轮、套筒、定子、进气管、轴、胶带轮等组成了机械搅拌式浮选机的充气搅拌装置。叶轮分为上下两部分，分别用以吸入空气和循环槽内矿浆以及新鲜矿浆。由于电机和胶带轮的带动作用，叶轮随轴高速旋转，排开叶轮中间区域的矿浆，从而形成负压。此外，位于叶轮轮毂上的环形气道可以将空气吸入叶轮，从而完成双系统进气。进气量也可以通过调节位于进气口的风量调节闸板来控制，并可根据实际情况随时调节。空气在叶轮的切割作用下形成大量微小气泡，气泡在定子的引导作用下与矿浆混合，即完成气泡的矿化，矿化后的气泡进入浮选槽，即完成了充气搅拌。

从搅拌方式上来说，机械搅拌式浮选机通过驱动叶轮旋转来完成对矿浆的搅拌，其中，叶轮可以同时搅拌和吸气，且高速旋转的叶轮在搅拌矿浆的同时也实现了药剂的分散，并通过定子进行导流，以稳定浮选区液面。

从浮选机类型上来说，XJX型浮选机首次使用了新型中矿箱，可以根据生产需要灵活改变流程，添加了假底，使得该浮选机的适用范围从易选煤推广到难选煤、粗粒煤等，且分选效果较好。XJM浮选机的矿浆循环方式是假底下吸、周边串料，浮选机的处理量大大提升，该浮选机简化了结构，并降低了能耗，提高了充气效率。XJM－KS型浮选机配备矿浆预矿化器，精简了浮选工艺，提升了浮选效率，利用模拟放大原理，该系列浮选机已经制造出单槽容积40m³的大型浮选机，以适应大型、特大型选煤厂生产的需要。

1.2 喷射式浮选机

喷射式浮选机在我国历经以下几个发展过程:

XPM浮选机是我国自主研发的第二代煤用喷射式浮选机，其槽体刮泡机构与XJM浮选机均相似，但取消了中矿箱，采用直流式给料经长喉管和伞形分散器后，矿浆与吸入的空气混合后射入槽体。在混合室内，空气被切割打散成微泡，并附着在疏水矿粒上，在上浮过程中形成矿化泡沫。

随着第三代喷射式浮选机的出现，XPM型浮选机的应用越来越少，在对老厂的改造中，该系列也渐渐被FJC系列浮选机或浮选柱所取代。到目前为止，FJC系列浮选机的最大单槽容积为20m³。改造充气搅拌装置，使用浸没式充气搅拌机构等方法，可以有效提升浮选机的工作效率。此外，改造后的FJC型浮选机还缩短了喉管长度，取消了伞形分散器，从而减少了管路磨损，延长了浮选机寿命。另外，可以降低功耗，提高充气均匀度，以增强矿浆在假底上的冲击力，有利于按W形向周边反射，加大了槽内的搅拌区域。单机试验表明，该浮选机的充气强度和充气均匀度较高，精煤灰分较低，能达到要求。该系列浮选机已在望峰岗选煤厂、临涣选煤厂、东山选煤厂等多家选煤厂应用。

与机械搅拌式浮选机相比，喷射式浮选机具有较大的处理能力和较好的充气性能，单位充气量较大，充气均匀度较高，对厂房的动载荷较小，槽体间的流通孔较大，因而具备较大矿浆通过量，可用于分选低浓度的物料，易于控制，且检修、维护工作量小。

1.3 浮选柱

浮选柱是将压缩空气透过多孔介质(充气器)对矿浆进行充气和搅拌的充气式浮选机，有微泡逆流浮选柱和微泡射流浮选柱等类型。我国在煤用浮选柱领域已经取得了较大突破，研发了一些新型的浮选柱，如喷射式浮选柱、旋流-静态微泡浮选柱、充填浮选柱等，主要用于分选超细物料，效果显著。

对我国浮选柱的发展分析可知，柱体高度已由原来的十几米降到了现在的几米，解决了矿浆在柱体中的堵塞问题，提高了气泡分散的均匀性；在充气方式方面，外置式替代内置气泡器，更为科学合理；在矿化方式方面，不局限于逆流碰撞方法，引入多种矿化方式，如旋流矿化与管流矿化等，大大提高了分选效率。

浮选柱技术广泛应用于扫选作业和粗选作业，以及浮选作业前的预选作业和尾矿的再选作业，主要用于分选极细颗粒含量较高的物料。此外，浮选柱技术也可应用于金属矿石和非金属矿石等低品味矿石的分选作业。串联使用浮选柱可以有效实现节能减排，提高分选效率，增加物料的回收率。

浮选柱在分选微细物料方面有着不可比拟的优势，必将越来越受到选矿界的重视。

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各类煤泥浮选设备的优缺点

2.1 机械搅拌式浮选机的优缺点

优点：问世时间长，工艺和技术完善，分选效果好；入料粒度范围较宽，能够分选多种物料；叶轮作为主动部件，处理能力较大；叶轮搅拌强度较大，有助于促进气泡矿化；易于大型化。

缺点：吸入式机械搅拌浮选机动力消耗大；压气式机械搅拌浮选机需用鼓风机鼓入空气，系统较复杂；叶轮易磨损，维修工作量大。

2.2 喷射式浮选机的优缺点

优点：无机械搅拌，结构相对简单；喷射室内的负压可形成较大的充气量；以微泡形式析出空气；利用循环泵，加大了矿浆通过量。

缺点：增加了循环泵，系统相对复杂；矿浆喷出压力较大，喷嘴磨损严重；喷嘴易堵塞。

2.3 浮选柱的优缺点

优点：产生的微泡有利于微细颗粒的分选，可控制微泡的大小和分布；浮选流程简化，精简了作业次数，减少了循环矿浆量；颗粒附着在气泡上可有效减缓气泡上升速度，增加矿化效果；装置布局合理，节省占地面积；较为合理的能耗和药剂用量比。

缺点：浮选柱适于细颗粒的回收，当矿物解离不充分时，不能有效提高品位，主要用于精选作业。

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煤泥浮选设备的发展趋势

20世纪60年代后，浮选机发展侧重于：一是适用于粗粒浮选的浮选机；二是浮选机的大型化；三是细泥浮选设备在不断崛起。此后，不断研发出高效节能的浮选机，以适应选煤厂大型化要求，有以下主要趋势。

(1) 浮选设备大型化大型化。浮选机具有节能、降耗、占地少、投资省、便于管理的特点。解决大型化的关键问题是解决矿粒和气泡的良好接触，使矿粒高度分散，合理附着，避免过分扰动，具体来说，可采用矿浆循环的方式，或串联双机构、并联双机构或多机构。

(2) 矿浆直流给料。浮选槽间的给料方式主要有吸入槽式和直流式两种其中，吸入槽式可调性能好，工艺灵活，适合精选作业或混合优选作业，槽数较多时，不便实现自动化；直流式可以使矿浆快速通过，便于操作。又节省动力。所以，选煤槽日益增大的同时，浮选机也在采用直流的给料方式。

(3) 改进定子、转子机构。定子、转子机构是浮选机的关键部件，决定了浮选机的好坏。离心式叶轮的充气能力与转子转速、转子和定子之间的间隙密切相关，转速增大，充气量、电耗磨损及液面波动都增加，转子与定子间隙增大，充气量吸浆量均下降。所以，对离心式叶轮，进一步改进结构、提高充气和搅拌程度是发展趋势。

(4) 高度自动化。随着科技水平的提高，浮选机的智能自动控制应运而生。智能控制主要侧重于浮选液面的控制，如实现泡沫数字图像控制，微泡浮选柱的监控系统，浮选机液位传感器以及射流浮选柱的监控系统等等。

(5) 其他方面。浮选机的发展会侧重采用压气式，增大槽内矿浆通过叶轮的循环量，普遍采用浅槽以及无机械搅拌式的浮选柱。

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结语与展望

(1) 大型化、集约化、精细化依然是浮选机发展的重要方向，也是响应国家节能减排大趋势的重要举措。

(2) 浮选设备智能控制的逐步攀升是未来浮选设备发展的必然趋势。随着科技水平的提高，高效智能的浮选设备和实时有效的监控系统将成为主流。

(3) 针对不同的煤质，浮选设备也会日益精细，实现不同煤种的高效分选。

(4) 随着对浮选理论的深入研究，必将催生出其他新型浮选设备，引发新一轮的浮选机革命。

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