浅谈煤矿浮选机构造原理与应用设计

戚广连

（开滦能源化工股份有限公司吕家坨矿业分公司，河北 唐山 063107）

当前科技的日益快速发展和矿山业中采煤机械化程度的提高，诸多采煤或选煤厂的原煤煤泥含量也越来越高，这就直接降低了矿石资源的回收利用率，同时也大大降低了选煤企业或选煤厂的经济效益。而煤矿浮选机作为煤泥分选的主要选矿设备工艺之一，在提高煤泥分选率占据着关键性的作用。基于此，本文结合笔者实际工作，对我国煤矿浮选机的维护及应用做一阐述，目的是为提高我国煤矿行业的经济利润和选煤企业等的经济效益。

1 煤矿浮选机的作用及构造

目前，我国的煤矿浮选机一般适用于煤炭、矿石加工，金属制造等相关行业。比如说铜、金、铅、镍，除此之外还可用于非金属方面的选别上；也用于对一些不同矿石的分离选别，比如对煤莹石和滑石的分离选别。

一般地浮选机的工作是由电动机三角代传动带动叶轮旋转，产生离心作用形成负压，另一方面吸入充足的空气与矿浆混合，一方面搅拌矿浆与药物混合，同时细化泡沫，使矿物粘合泡沫之上，浮到矿浆面再形成矿化泡沫。

提及煤矿浮选机的结构装置，从左图中我们可以清楚地看到：它是由承浆槽、充气装置、搅拌装置、电动机、排出矿化泡装置等几部分组成。下面我们分别对其构造做进一步的解释说明。第一部分，承浆槽。从图中我们看到它有进浆口，以及调节矿浆面的闸门装置，它主要由用钢板焊成的槽体和钢板与圆钢焊成的闸门组成。第二部分，充气装置。一般地它是由导管进气管组成，当工作中的叶轮旋转时，叶轮腔中产生负压，将空气通过中空的泵管吸入，并弥散在矿浆中形成气泡群，这种带有大量气泡的矿浆由叶轮的旋转力而被很快的抛向定子，进一步使矿浆中的气泡细化，及消除浮选槽中矿浆流的旋转运动，造成大量垂直上升的微泡，为浮选过程提供必要的条件。第三部分，搅拌装置。它的作用主要是防止矿砂在槽体沉淀，它主要由皮带轮、叶轮、垂直轴等组成，叶轮是由耐磨橡胶制成的。

图1

图2

2 使用煤矿浮选机的注意事项

煤矿浮选机在我国的选煤作业中有着很重要的地位，所以它在选矿中不容忽视。笔者结合实际对使用煤矿浮选机的注意事项做一简单概述，仅供参考。一般来说，当浮选机启动工作后我们的工作人员就不要用手等触摸旋转部分；在平时的维护保养中要做到对浮选机定期进行一次仔细的检查；另外要根据实际情况对那些易损件的使用日期和储备量，在仓库内经常储备全套易损件，以便及时更换易损零件，以缩短停机时间。

同时，在浮洗机使用之前，要做好充分准备，要把准备浮洗的矿石和金属进过多级粉磨，达到浮洗要求的浓度和细度才行。我们的工作人员还要有技术指导或培训方面的内容加以巩固，目的是为了熟练操作。

3 煤矿浮选机的工作原理

图2是煤矿浮选机简单地工作原理示意图。从图中我们可以看出，当煤矿浮选机工作时，在药剂和矿粉充分的混合后，才能送入浮选机第一室的槽底，这个时候煤矿浮选机的电动机再启动，带动三角带运动，然后使叶轮旋转，产生负压，使进气管吸收足够的空气和矿浆、药物均匀的混合。这个时候，在叶轮产生离心力作用下，矿浆被充分混合后进入矿化区，在此出现了大量可利用泡沫，把矿粉进一步细化，让矿粉附着在泡沫上，最后在矿浆面形成矿化泡沫，经过紊流板的作用，使矿化气泡出现在槽体截面，并不断向上运动，到达分离区，然后形成泡沫层，适当的调节液面高度，使刮板把有用泡沫刮出。出现在槽底还没有被矿化的矿粉，就会经过循环孔和上吸口进一步混合，矿化并分离。另外需要注意的是出现在槽底还没有被吸收的矿浆，会被送入第二室的槽底，重复进行第一室的流程之后，进入到第三室，如此进行周期性的浮选过程，矿浆最终经过最后一室浮选之后，从尾矿箱排除。

4 煤矿浮选机的设计原则

笔者认为，一般地在实际选矿中浮选机要实现高效、节能的效果，就必须符合浮选机的设计原则，现在笔者在实际操作中总结了几方面的原则，供参考：第一方面浮选机的叶轮要能在较低压头的条件下产生大的矿浆流量，保证矿浆循环畅通，矿粒能充分悬浮促使槽底无沉砂。第二方面浮选机的定子应有利于叶轮产生的旋转矿流变成径向矿流，形成细微的空气泡，稳定液面，这样会防止翻花现象的发生降低耗能。

第三方面要保证浮选机浮选槽内能冲入足量的空气，保证槽内有足够的气-液分选界面，增加矿粒与气泡碰撞，接触和粘附的机会。

笔者建议，还要注意运输区的高度，在把矿粒带到槽内更高区域的同时，提供矿粒和气泡的上升高度，以增加浮选精度。

5 浮选机自动化控制装置设计

随着科技的发展，我国选煤行业中所用的机械搅拌式浮选机工艺已经成为一个时代的过去，但是随着工矿业的快速发展，我国煤炭分选系统的机械设备、工艺技术等的提高已不能满足日益发展的需要，这就促使着开发新的浮选工艺。在这方面笔者也尝试性地开发了浮选机自动化控制装置方面的设计，具体如下。

在浮选过程自动化中，首先要把握好药用含量。笔者认为，浮选中加药量作为一个重要指标，必须有一个明确的比例和数值范围加多了既浪费浮选药剂又降低精煤质量，相反会降低精煤产率。其次，要控制好浮选机液高度。浮选机可以装置液位测量仪表，它可以准确地测出液位高度的微小变化量，另外，笔者认为自动控制浮选机的放料装置，能始终保持液位的最高位置，保证液位停留在安全范围内。第三，自动加药装置。这个装置是浮选自动化中的主要应用方向。它的工作原理是浮选设备上的计算机智能装备根据数字测量模型进行计算得出的药剂添加数量；这个时候再利用药剂流量测量表测出实际加药量，计算机智能自动控制加药装置再根据测出的实际加药量进行加药。

笔者认为，现在浮选机的自动化装置主要用于对浮选槽液位的自动调节、充气量的自动控制和甘油的自动添加等方面上，大型浮选机的控制系统使用高可靠性、高性价比的小型PLC控制系统，同时控制柜上设计有紧急启动、停止按钮，这个主要是在自动运行发生故障的情况下使用。现场控制器可以与控制室PLC通讯，以实现集中监控的目的。不管怎么说浮选机自动化主要是通过对浮选参数的自动控制，达到提高浮选效果，节省浮选药剂，提高浮选精煤产率，从而提高企业经济效益的目的。

结语

煤矿浮选机的未来发展前景广阔，无论是生产水泥的企业、生产煤矿的企业，还是石英砂等行业。据不完全统计，目前，国外矿山和煤矿浮选机水平高的国家主要有美国、德国等。而德国的煤矿浮选机在设计、制造及技术性能等方面则居于领先地位。相信在不久的将来我国的浮选机也会出现生机勃勃的局面。

[1]沈政昌，陈建华，著.浮选机流场模拟及其应用[D].北京：科学出版社，2012.

[2]潘德强，倪日亮，郭天纲.新型双叶轮自泵矿浆式浮选机关键参数的计算与分析[J].矿山机械，2011（07）.

[3]林荷秀.浮选机空气流量自动控制实践应用[J].铜业工程，2011（04）.

[4]刘广龙.浮选机开发特点与研究设计方向[A].2004年全国选矿新技术及其发展方向学术研讨与技术交流会论文集[C]，2004.

[5]刘卫东，李宜喜.选煤厂丹佛浮选机液位自动控制浅析[A].第十二届全国煤矿自动化学术年会论文专辑[C]，2002.

[6]卢清华;运用铝土矿选矿尾矿制备功能性颜填料及其应用性能[D].长沙：中南大学，2011.

[7]刘文婷.新型浮选机数值模拟研究[D].河北：河北工业大学，2011.

[8]岳辉.新型浮选柱在大红山铜矿选厂开发应用研究[D].昆明：昆明理工大学，2007.