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浮選設(shè)備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

　　近年來，隨著采煤機(jī)械化程度提高，原煤質(zhì)量逐漸變差，細(xì)顆粒煤炭所占比例越來越多，小于0.5mm粒級含量已經(jīng)達(dá)到20%-25%，甚至更高。而浮選的主要處理對象就是細(xì)粒煤泥，所以浮選在現(xiàn)有選礦過程中越來越重要。浮選設(shè)備是實(shí)現(xiàn)礦物浮選分離過程中應(yīng)用最廣泛、最有效的關(guān)鍵設(shè)備。若要加強(qiáng)對原煤或洗選過程中所產(chǎn)生的細(xì)粒煤的回收，提高精煤產(chǎn)率，就要求浮選機(jī)朝著大型化、節(jié)能化、自動化方向發(fā)展。

　　1浮選設(shè)備的發(fā)展概況

　　19世紀(jì)末，浮選方法正式在工業(yè)中應(yīng)用，至今已有100多年的歷史。Goover.T于1909年制造了用于泡沫浮選的多槽葉輪攪拌裝置，1915年制造出噴射式浮選機(jī)樣機(jī)。20世紀(jì)20年代，國外一些浮選設(shè)備制造商開發(fā)出各類型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)和充氣式機(jī)械攪拌浮選機(jī)，30年代后浮選機(jī)發(fā)展迅速，其中芬蘭奧托昆普公司的OK—TankCell型浮選機(jī)，F(xiàn) L Smidth礦物公司的Wemco自吸氣浮選機(jī)和Dorr-Oliver充氣式機(jī)械攪拌浮選機(jī)，芬蘭Metso(美卓）礦物公司的RCS(Reactor Cell System)型充氣機(jī)械攪拌式浮選機(jī)，北京礦冶研究總院的JJF系列、XJZ系列和KYF系列機(jī)械攪拌式浮選機(jī)應(yīng)用比較廣泛。

　　我國在浮選設(shè)備研究方面起步較晚，到20世紀(jì)70年代才開始自主研發(fā)，到80年代初成功研發(fā)了JJF型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)，隨后相繼研發(fā)了充氣機(jī)械攪拌式浮選機(jī)、粗顆粒浮選機(jī)、閃速浮選機(jī)等數(shù)十種浮選機(jī)。在當(dāng)前中國選煤行業(yè)使用的浮選設(shè)備中，以機(jī)械攪拌式浮選機(jī)為主，約占80%，其次為充氣式浮選機(jī)，約占15%，空氣析出式浮選機(jī)占５%。

　　2浮選設(shè)備的現(xiàn)狀

　　2.1大型化

　　隨著金屬和非金屬礦的開采量增大，對浮選機(jī)增大處理量的需求也越來越緊迫。特別是機(jī)械化開采礦石導(dǎo)致的低品位礦石數(shù)量劇增，大型浮選機(jī)就成了急需品。

　　在設(shè)計(jì)大型化時要遵循浮選槽內(nèi)有足夠的空氣和葉輪-定子系統(tǒng)的流體動力學(xué)符合浮選動力學(xué)的原則。

　　(1)對于機(jī)械攪拌式浮選機(jī)，由于是由鼓風(fēng)機(jī)向浮選槽內(nèi)壓入空氣，不需要產(chǎn)生負(fù)壓自吸空氣，所以可以加大槽深，這增加了氣泡與礦粒的碰撞機(jī)會，形成了平穩(wěn)的泡沫區(qū)和較長的分離區(qū)，提了的精礦的數(shù)量和質(zhì)量。

　　(2)目前，大部分浮選機(jī)采用圓筒形槽，為避免槽底礦砂堆積，可以將槽底設(shè)計(jì)為錐底形或U形，有利于粗重礦粒向槽中心移動，以便返回葉輪區(qū)再循環(huán)，減少礦漿短路現(xiàn)象。

　　(3)葉輪攪拌力要適中，否則分選區(qū)不穩(wěn)定、液面翻花，影響氣泡礦化，降低有用礦物的回收。定子應(yīng)有利于將葉輪產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)礦漿流變?yōu)閺较虻V漿流，形成細(xì)微空氣泡，穩(wěn)定液面，防止翻花并降低能耗。

　　2.2節(jié)能化

　　由于近年煤炭效益降低，降低浮選能耗成為提高選煤廠經(jīng)濟(jì)效益的一種途徑，也符合國家“節(jié)能降耗”的政策。

　　根據(jù)浮選機(jī)電機(jī)的力矩特性，可以采用改變頻率來調(diào)節(jié)浮選機(jī)主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法進(jìn)行節(jié)能改造。調(diào)頻調(diào)速在一定程度上增加了電動機(jī)的使用壽命，而且當(dāng)出現(xiàn)故障時，浮選機(jī)在第一時間停機(jī)，減小了各個零件的損壞。

　　不同的浮選機(jī)組其負(fù)載也不同，因此要根據(jù)不同的浮選機(jī)組進(jìn)行改造，但是由于第一臺浮選機(jī)負(fù)載率在機(jī)組中最高，因此并不適合改造，所以只對其他幾臺進(jìn)行節(jié)能改造。

　　根據(jù)不同的浮選機(jī)型號選擇不同的葉輪葉片形式和參數(shù)，使其達(dá)到最節(jié)能的工作狀態(tài)。

　　2.3自動化

　　根據(jù)浮選過程礦漿停留時間短、礦化氣泡形成快、波動速度敏感的特點(diǎn)和選礦行業(yè)的特殊性，研究適用靈敏的測定元器件和檢測儀表。

　?。?）浮選機(jī)液位傳感器。該傳感器的原理是根據(jù)不同物質(zhì)具有不同電導(dǎo)率的原理設(shè)計(jì)的。插入液體中的兩個電極之間的電導(dǎo)率，與電極的橫斷面積成正比，與兩電極之間距離成反比。所以，浮選機(jī)的液位可以通過測量礦漿電導(dǎo)率的變化來確定。

　?。?）浮選機(jī)液面自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)用浮標(biāo)檢測液面高低，經(jīng)轉(zhuǎn)換信號后，至KMM可編程序調(diào)節(jié)器運(yùn)算輸出，轉(zhuǎn)換后再經(jīng)過伺服放大器放大，由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制尾礦槽閘板升降來調(diào)節(jié)選的 。

　?。?）射流浮選柱的檢測與控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)由上下位機(jī)組成。上位機(jī)為IPC586微機(jī)，下位機(jī)為臺灣研華新型模塊化工控ADAM5000。通過設(shè)定模擬量、開關(guān)量的輸入和輸出信號來進(jìn)行控制。

　?。?）微泡浮選柱計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用兩點(diǎn)壓力法檢測和控制浮選柱內(nèi)液位，確立了加藥量與進(jìn)料流量的函數(shù)關(guān)系。

　?。?）泡沫數(shù)字圖像控制。浮選泡沫體由大量大小不一、形狀各異、灰度值不同的礦化氣泡組成，包含大量與浮選過程變量及浮選結(jié)果有關(guān)的信息。泡沫圖像上有很多特征參數(shù)，通過分析各特征參數(shù)的物理意義及其隨浮選時間（泡沫紋理）的變化關(guān)系，定性地指出了各泡沫特征參數(shù)與泡沫紋理的相關(guān)性。

　　2.4應(yīng)用廣泛化

　　現(xiàn)在浮選設(shè)備越來越多地應(yīng)用在不同領(lǐng)域，不僅用于分選礦物，還用于造紙、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、微生物、環(huán)保等行業(yè)的許多原料、產(chǎn)品或廢棄物的回收、分離、凈化。

　?。?）微生物浮選分離。已經(jīng)證實(shí)藻類和細(xì)菌等很多微生物都能被泡沫富集，所以浮選技術(shù)能夠很好地應(yīng)用在水處理方面。目前用浮選法除去藻類已經(jīng)成為熱帶國家很好的選擇方案。

　?。?）廢紙脫墨。廢紙脫墨技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。在廢紙脫墨技術(shù)中主要利用的是機(jī)械攪拌式浮選機(jī)和浮選柱，效果顯著。脫墨浮選機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)，并且其工藝得以優(yōu)化改善。我國廢紙脫墨浮選技術(shù)已完成了質(zhì)的飛躍。

　　（3）凈化含油污水。在用浮選柱脫油時，由于浮選柱攪拌力度小，油與氣泡附著順利，附著氣泡上升的油很難脫離，提高了油的回收率。由于浮選法除油效率高，停留時間短，所以在世界各油田得到廣泛應(yīng)用。

　　3發(fā)展趨勢

　　(1)選設(shè)備大型不僅增大了處理量，而且減少了占地面積，節(jié)省了成本。在2012年以前，世界上最大的浮選機(jī)容積為350m3。2012年美國猶他州FLSmidth公司生產(chǎn)出了更大容積的浮選機(jī)，容積達(dá)到了660m3。但是大型化技術(shù)，尤其是同比例放大技術(shù)中，還存在一些技術(shù)問題急需解決。

　　(2)節(jié)能降耗仍是浮選設(shè)備在很長時間的研究熱點(diǎn)，不僅可以通過優(yōu)化葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而且可以探究完善充氣方式，研究適用于浮選機(jī)葉輪、定子等易損件的耐磨材料，以及用于液壓充氣器的耐磨噴頭，以提高易損件的使用壽命，降低消耗，節(jié)省資源。

　　(3)目前國內(nèi)大多數(shù)選煤廠都采用了浮選自動化技術(shù)，但是還有很多技術(shù)問題有待解決。因此，在完善浮選系統(tǒng)自動化控制，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)管理的智能化、數(shù)字化，降低選煤生產(chǎn)成本，提高選煤產(chǎn)品質(zhì)量方面尚有很多工作要做。

　　(4)浮選設(shè)備在超凈煤制備、造紙、資源二次利用、水凈化方面的應(yīng)用還需進(jìn)一步研究拓展。