1概述

浮選設(shè)備是選煤廠＜0.5mm煤泥最主要的分選設(shè)備，是為細(xì)粒煤、泥矸分離提供氣、固、液三相分選流場(chǎng)的工作平臺(tái)，其類型多種多樣，各類浮選機(jī)的結(jié)構(gòu)差異也較大。但是，所有浮選設(shè)備均以泡沫浮選的礦化過程為研發(fā)基礎(chǔ)，浮選過程要求浮選設(shè)備必須滿足四個(gè)基本條件。

(1)足夠的充氣量。煤泥浮選是發(fā)生在氣、固、液三相周邊，煤泥水流場(chǎng)中必須有足夠的空氣才能發(fā)生浮選過程，煤泥浮選的精煤產(chǎn)率一般＞60%，有的高達(dá)85%以上，這就要求有足量的氣泡去作為精煤上浮的載體。

(2)直徑適合煤泥浮選的氣泡。煤泥水流場(chǎng)中吸(充)入的空氣被破碎或分散成氣泡，其大小必須適合煤泥浮選，氣泡直徑一般0.5～2mm。直徑太大的氣泡容易兼并與破裂，影響精煤上浮，氣泡過大不利于煤粒的礦化與泡沫層的形成;直徑太小的氣泡比表張力大，吸附能力太強(qiáng)，其選擇性就會(huì)變差，能把煤和泥同時(shí)吸附。

(3)較高的充氣均勻度。產(chǎn)生的氣泡能足夠均勻地分布在浮選機(jī)槽體內(nèi)，使得浮選機(jī)單位容積工作效率最大化，充氣均勻度越高的浮選機(jī)，單位容積的浮選能力越強(qiáng)。

(4)較大的槽體縱向流場(chǎng)梯度。浮選槽的下部需形成強(qiáng)烈紊流場(chǎng)，保持煤顆粒的懸浮狀態(tài)，增加煤顆粒與氣泡碰撞幾率，但又需要保證浮選槽的上部流場(chǎng)平穩(wěn)，防止煤粒與氣泡脫落，能使泡沫二次富集。

浮選設(shè)備需根據(jù)其處理對(duì)象的不同各有側(cè)重且最大化地滿足這四個(gè)基本條件。選煤專用的浮選機(jī)，是針對(duì)煤泥的特點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)的，在選煤廠使用的浮選機(jī)，按照三相流場(chǎng)中氣相的成因不同，可分為機(jī)械攪拌式浮選機(jī)、射流式浮選機(jī)以及壓氣式浮選機(jī)。

2 國內(nèi)選煤廠廣泛使用的浮選設(shè)備

2.1 機(jī)械攪拌自吸式浮選機(jī)

機(jī)械攪拌自吸式浮選機(jī)是國內(nèi)選煤廠使用最廣泛的浮選設(shè)備，利用葉輪旋轉(zhuǎn)形成離心力場(chǎng)產(chǎn)生負(fù)壓，吸入空氣和藥劑，利用葉輪定子組件區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)紊流流場(chǎng)破碎空氣，分散藥劑，形成分選流場(chǎng)。其特點(diǎn)是:攪拌力強(qiáng);充氣量大;氣泡粒度均勻;浮選穩(wěn)定性強(qiáng);浮選藥劑消耗量低;對(duì)煤泥的分選效果好，特別是對(duì)0.25～0.5mm粒度級(jí)粗煤泥分選效果更好。

機(jī)械攪拌類浮選機(jī)約占國內(nèi)選煤廠所有浮選設(shè)備的80%，如XJM－S型、XJX－T(Z)型、XJN型等均有應(yīng)用，其中XJM－S型浮選機(jī)應(yīng)用最廣泛，約占此類浮選機(jī)的90%以上。

XJM－S型浮選機(jī)有多種規(guī)格，近年向大型化發(fā)展較快，單槽容積20m3、24m3、28m3、36m3、45m3、60m3已是選煤廠新建或改擴(kuò)建的首選浮選設(shè)備，90m3正在工業(yè)試驗(yàn)階段。其中XJM－S20型浮選機(jī)自2004年至今，已應(yīng)用200臺(tái)以上，XJM－S28型浮選機(jī)2009年成功在呂梁山煤電公司選煤廠成功應(yīng)用，目前已應(yīng)用近百臺(tái)。

XJM－S45浮選機(jī)應(yīng)用在大陽泉煤礦無煙煤選煤廠，取得在入料灰分25.41%時(shí)，精煤灰分9.86%、尾煤灰分56.09%、精煤產(chǎn)率66.17%的生產(chǎn)效果，浮選完善指標(biāo)達(dá)54.24%;4臺(tái)3+2布置的XJM－S45浮選機(jī)應(yīng)用在10.0Mt/a規(guī)模的龐龐塔煤礦煉焦煤選煤廠，取得了在入料灰分23.67%時(shí)，精煤灰分9.27%、尾煤灰分52.18%、精煤產(chǎn)率66.49%的生產(chǎn)效果;XJM－S60浮選機(jī)應(yīng)用在司馬礦煉焦煤選煤廠，取得了在浮選入料灰分17.02%時(shí)，精煤灰分9.38%、尾煤灰分46.04%、精煤產(chǎn)率79.16%的生產(chǎn)效果。

其他類型的煤用機(jī)械攪拌式浮選機(jī)單槽容積較小，如XJN型的最大單槽容積為14m3，XJX－T型的最大單槽容積為16m3。近幾年，XJX－T系列浮選機(jī)在選煤廠被替換或改造的較多，如田莊選煤廠、回坡底選煤廠、三交河選煤廠、呂家坨選煤廠等。

2.2 噴射自吸式浮選設(shè)備

噴射自吸式浮選設(shè)備是利用高壓礦漿在噴嘴口射流柱周邊的卷吸力產(chǎn)生負(fù)壓，吸入空氣藥劑，射流流場(chǎng)破碎空氣與分散藥劑分散在浮選槽中下部。其特點(diǎn)是:氣泡可分布均勻;多個(gè)噴嘴在浮選槽內(nèi)多點(diǎn)分布;可使氣泡均勻分散到槽體內(nèi)。但是，在噴嘴射流柱周邊形成的負(fù)壓區(qū)具有很大的壓強(qiáng)梯度，緊靠射流柱的周邊區(qū)域，卷吸力最強(qiáng)，能形成微泡，稍遠(yuǎn)離射流柱周邊的區(qū)域，卷吸力衰減較快，空氣被卷入礦漿后很難被破碎成小氣泡，導(dǎo)致射流場(chǎng)產(chǎn)生的氣泡直徑不均勻。與機(jī)械攪拌式浮選機(jī)相比，噴射浮選機(jī)的單位容積充氣量略小，其噴嘴的數(shù)量與入料壓力、決定充氣量與氣泡直徑有關(guān)。

浮選柱是射流浮選設(shè)備的代表，在國內(nèi)中小型選煤廠應(yīng)用較多，約占所有浮選設(shè)備的15%，中國礦業(yè)大學(xué)研制的FCMC型旋流微泡浮選柱在選煤廠使用最多，主要有柱體直徑2.5m、3m、3.5m、4m、4.5m、5m、5.5m等型號(hào)。它是利用氣泡發(fā)生器形成集浮選與重選于一體的逆流式浮選設(shè)備，實(shí)質(zhì)是在旋流器上方安一逆流式浮選柱，氣泡發(fā)生器利用循環(huán)礦漿加壓噴射的同時(shí)吸入空氣與藥劑，切線給入柱體形成旋流場(chǎng)，礦化的三相泡沫團(tuán)在離心力的作用下向旋流場(chǎng)中心移動(dòng)并上浮，同時(shí)旋流場(chǎng)起到了掃選的作用。

FCMC型旋流微泡浮選柱可產(chǎn)生微泡，對(duì)＜0.125mm的煤泥具有良好的浮選效果，4.5m直徑的浮選柱應(yīng)用在西龐礦選煤廠、邢臺(tái)礦選煤廠、徐州義安礦選煤廠等，生產(chǎn)結(jié)果表明:其處理能力350m3/h左右，對(duì)＞0.25mm的煤泥上浮效果差，噴淋水可有效降低精煤灰分。最大直徑5.5m的浮選柱在霍爾辛赫選煤廠成功應(yīng)用，外加了鼓風(fēng)機(jī)充氣，在入浮礦漿含較少＜0.125mm粒度級(jí)(＜3%)及低入料濃度(＜75g/L)煤泥取得了入料灰分17.73%，精煤灰分9.91%、尾礦灰分51.18%的良好效果。FCMC型旋流微泡浮選柱對(duì)粒度在＜0.1mm礦物的浮選具有高選擇性，目前應(yīng)用于金屬選礦的成功案例較多。

FJC(XPM)型噴射浮選機(jī)也是射流浮選機(jī)的一種，約占所有浮選設(shè)備的5%。FJC型噴射浮選機(jī)在XPM型浮選機(jī)上改進(jìn)，一般為3～5槽串聯(lián)為一臺(tái)設(shè)備，利用每槽內(nèi)的四個(gè)由噴嘴、傘形分散器組成的充氣攪拌裝置，實(shí)現(xiàn)充氣氣泡礦化，目前最大的為單槽容積44m3，該浮選機(jī)適用于＜0.25mm粒度級(jí)煤泥的浮選。

噴射自吸式的WPF型微泡浮選機(jī)與進(jìn)口設(shè)備Jameson浮選柱也有應(yīng)用，在多座選煤廠(呂梁山煤電公司選煤廠、司馬礦選煤廠、平崗選煤廠等)的應(yīng)用表明，它們對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)能力和對(duì)＞0.25mm煤泥的上浮能力較差，目前，大都被其它浮選機(jī)替換或停用。

2.3 壓氣式浮選機(jī)

壓氣式浮選機(jī)是利用機(jī)械攪拌或射流產(chǎn)生弱攪拌力使礦粒懸浮，由空壓機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)提供氣源，利用空氣分散裝置分散空氣。其特點(diǎn)是:充氣量大，氣泡量多。該類浮選機(jī)具有向大型化發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，單槽容積超過100m3的浮選機(jī)大都是壓氣式浮選機(jī)。

國產(chǎn)設(shè)備主要是由北京礦冶研究總院研發(fā)生產(chǎn)的CLF型浮選機(jī)、CHF－X型浮選機(jī)、LCH－X型浮選機(jī)等，國外的有美國丹佛D－Ｒ型浮選機(jī)、德國KHD浮選機(jī)、美國WEMCO浮選機(jī)，奧托昆普公司OK型、TankCell型浮選機(jī)等，種類繁多。但是，現(xiàn)有的該類浮選機(jī)是有針對(duì)性的處理某類礦物，適用于浮選選擇性好、精礦易富集且伴生礦物不易上浮的礦物浮選，多應(yīng)用于非煤行業(yè)的選礦廠。在國內(nèi)選煤廠使用的該類浮選機(jī)，多為進(jìn)口設(shè)備，且成功案例不多，如波蘭IF型浮選機(jī)在太原選煤廠、白龍礦選煤廠、辛置礦選煤廠、范各莊礦選煤廠都曾使用過，現(xiàn)在基本處于停用狀態(tài)。

3 浮選設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)

(1)大型節(jié)能的單機(jī)化生產(chǎn)

各類浮選設(shè)備隨著選煤廠大型化的建設(shè)向著大型化發(fā)展，同時(shí)，設(shè)備的單位容積電耗隨著設(shè)備大型化而降低。世界上最大選礦用浮選機(jī)已經(jīng)達(dá)到單槽容積660m3以上，國內(nèi)在選礦上的最大浮選設(shè)備也達(dá)到了單槽容積320m3，但在國內(nèi)選煤廠使用的最大機(jī)械攪拌式浮選機(jī)單槽容積僅為90m3。浮選設(shè)備一般穩(wěn)定可靠、檢修量小，單機(jī)化生產(chǎn)可減低操作工人數(shù)量與勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)浮選設(shè)備大型、節(jié)能的單機(jī)化生產(chǎn)是浮選設(shè)備發(fā)展的趨勢(shì)和迫切要求。

(2)流場(chǎng)模擬與高效化

在浮選設(shè)備的研發(fā)過程中，采用浮選流場(chǎng)模擬進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法是一個(gè)研發(fā)趨勢(shì)。通過模擬流場(chǎng)，進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)浮選機(jī)部件的結(jié)構(gòu)，提高浮選設(shè)備性能，使設(shè)備達(dá)到高效分選。如何提高浮選機(jī)單位容積的處理能力，實(shí)現(xiàn)高效化分選是今后浮選設(shè)備研究的一個(gè)主要方向

(3)浮選過程自動(dòng)控制

目前，浮選設(shè)備在選煤廠還不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，主要是因?yàn)橛绊懜∵x效果的因素較多，浮選入料的穩(wěn)定性較差，濃度、粒度變化較快，浮選過程控制缺乏有效的檢測(cè)手段及儀器。但浮選藥劑的自動(dòng)添加計(jì)量，已經(jīng)在選煤廠使用較多，浮選操作工人可通過微調(diào)控制生產(chǎn)指標(biāo)。浮選過程自動(dòng)控制是浮選設(shè)備發(fā)展的另一主要方向。

4 結(jié)語

浮選是至今為止分選＜0．5mm煤泥的最有效的方法，XJM－S型浮選機(jī)、FCMC型旋流靜態(tài)浮選柱、FJC型浮選機(jī)是國內(nèi)選煤廠應(yīng)用最廣泛的浮選設(shè)備，也是選煤廠新建或改造的首選設(shè)備，在此闡述浮選機(jī)的應(yīng)用情況及發(fā)展趨勢(shì)，旨在為選煤廠浮選設(shè)備的選擇與升級(jí)改造提供參考