浅谈我国选煤用机械搅拌式浮选机的新进展

赵俊梅宋强张鸿龙李建斌

(1.内蒙古科技大学矿业研究院,内蒙古包头 014010; 2.中天合创能源有限责任公司,内蒙古鄂尔多斯 017000;3.天津(大地)选煤企业管理有限公司,内蒙古鄂尔多斯 017000)

浅谈我国选煤用机械搅拌式浮选机的新进展

赵俊梅1宋强1张鸿龙2李建斌3

(1.内蒙古科技大学矿业研究院,内蒙古包头 014010; 2.中天合创能源有限责任公司,内蒙古鄂尔多斯 017000;3.天津(大地)选煤企业管理有限公司,内蒙古鄂尔多斯 017000)

关于机械搅拌式浮选机的研究开发,随着科学技术的发展而获得了新的进展。对于选煤工艺浮选单机生产,浮选槽可以充分地满足需要。随着简化工艺的浮选机被研制出来,并应用于煤泥浮选工作中,实现了浮选系统的模块化集成,为煤泥浮选新技术的研发提供了途径。

机械搅拌式浮选机 煤泥浮选 新进展

中国的煤泥浮选主要的应用设备为机械搅拌式浮选机。采煤机械化程度提升，使得原煤的煤泥中低于0.5毫米级煤泥量有所增多，甚至于已经超过了原煤总量的五分之一。因此，对于煤泥分选成为一项重点工作任务。

1 XJM-KS型浮选机的结构和工作原理

管道扩径稳压阶段，异径管中进入带压的浮选料，就会使管径扩大，形成稳压管。此时流体动压就会转换为静压，提供给喷射器相对稳定的工作压力。喷射器将静压转换为动压，使稳压管内矿浆形成射流后，会产生真空度。此时，疏水性矿粒的浮选活性就会有所提高，而且混合室内还会吸入空气以及浮选剂。喷射器吸入空气，所喷射出的矿浆及浮选剂进入到扩散管中，在空气中成微泡状，在负压作用下产生气溶效果。浮选剂在矿浆中分散开来。随着疏水性矿粒在微泡中粘附，微泡矿化以及预选得以实现，经过入料下导管引入到浮选机当中。浮选入料预处理工作完成。浮选机分选过程中，入料后，经过机械搅拌作用，就会有矿化气泡上浮，完成分选工作。对于还没有捕捉到的疏水性矿粒继续分选，可以采用假底下吸周边串流入料方式。随着狂降的产生，矿化气泡迅速上浮，使得浮选速度提高，气泡矿化。随着上部液面趋于平稳状态，浮选选择性以及技术处理能力都有所提高。

2 浮选机新技术应用

随着XJM-KS20大型浮选机及其系类产品被研制出来并广泛地应用，获得了良好的经济效益和显著的社会效益。比如，在山西某矿业集团的一大型动力煤选煤厂，原煤处理能力超过5Mt/a，以气煤为主，采用跳汰选煤的方法，处理能力可以达到2.5Mt/a，入选的粒下限为25毫米。从所入选的的原煤量来看，平均每小时可以达到570吨，其中含有大量的黏土矿物，并含有次生煤泥，很容易导致煤泥化。经过统计显示，在所入选的原煤中，超过14%的原煤会被泥化，平均泥化的数量每小时超过68吨。对于煤泥水的处理所采用的浮选工艺是浓缩机底流大排放方式，通过总容积60立方米的XJM-KS20型浮选机，所浮选出来的精煤的脱水技术处理是经过GPJ96.3Z-C型加压过滤机，超过70%的颗粒低于0.04毫米的粒级。平均入料的灰分超过35%。

该浮选系统运行了一年时间之后，在高灰极细煤泥浮选工作成果来看，入料的浓度可以达到110克/升至130克/升，精煤灰分和尾煤灰分分别为15%和65%，在煤泥的浮选能力上，平均每小时可以达到600立方米至700立方米。矿浆处理上，单位容积的矿浆处理量为10立方米/(立方米·小时)至12立方米/(立方米·小时)。

可见，使用新技术浮选机的分选效果要优于旧式的浮选机分选方法。同等精煤灰分下，尾煤灰分提高3%，浮选精煤生产率也提高了2%。

3 选煤用机械搅拌式浮选机的自动化方向发展

目前机械搅拌式浮选机自动化，已经成了选煤行业的重要发展方向。自二十世纪80年代以来，为了使煤炭分选的效果有所提高，自动系统的引用就备受重视，并在研发和应用上取得了成效。此时采用自动化提供所控制的技术范围主要包括自动检测浮选入料的浓度，并根据实验所确定最佳入料矿浆浓度对入料浓度进行有效控制。自动检测浮矿浆和干煤泥，对于用量进行自动控制。对于浮选药剂用量以及加药制度进行自动控制，要根据实验室小浮选实验，对于捕收剂和起泡剂的最佳用量加以确定，然后对于入浮干煤泥用量以及加药制度进行自动控制。

随着计算机信息技术的发展，自动控制设备需要进一步创新运行模式。鉴于分选效果主要是通过浮选泡沫层厚度及灰分来衡量的，并据此制定参数，有关研究人员开始在机械搅拌式浮选机的自动控制系统中引入数字化图像处理技术，以使得浮选过程中的自动控制效果获得最佳状态。比如，在信号的采集和技术处理中，可以采用DSP(Digital Signal Processing)数字信号处理器，对于电荷耦合元件(Charge-coupled Device，简称“CCD”)的在线信息进行采集，可以将浮选泡沫层图像的特征量提取出来，对精煤泡沫灰分进行预测。关于煤泥浮选泡沫的灰度信息以及梯度信息，都可以通过图像观察到，并对于浮选的状态实时监控。

在未来的浮选泡沫层的精煤灰分预测技术中，图像分析技术已经成为了重点研究课题。但是，从生产实践的角度而言，新的技术研究成果要投入到工业生产中，要经过实验、调试以及试用等等一系列过程，真正用于指导生产的难度相对较大。但是，却能够很容易地检测浮选泡沫层厚度。从生产实践的角度出发，要提高浮选效果，就要引进更为先进的科学技术，并提高自动化水平。

从选煤用机械搅拌式浮选机的未来应用情况来看，可以将红外等高新技术引入其中，对于检测各浮选室泡沫层厚度的装置进行研究开发，以将浮选室的精煤产率反映出来。将该装置与液位自动控制技术相结合，以对于装置的各项功能自动控制，随着泡沫层厚度发生变化，也要相应地有所调节。泡沫刮板可以将精煤泡沫及时地刮出，且不会出现矿浆或者刮虚泡的现象。为了提高刮泡质量，要提升浮选机装置的性能。对各浮选室刮泡机构进一步研制，开发出可以独立运行的装置，将变频调速器安装于其中，不仅可以对于刮泡速度进行调控，而且还能够有效地控制泡沫层厚度。

这些研究成果如果能够获得实质性的进展，就可以对于选煤用机械搅拌式浮选机以优化，对于促进煤泥浮选技术的发展具有极大的促进作用。

4 结语

综上所述，提供煤泥分选效率，不仅提高煤资源的有效回收率，还且还提高了煤泥的可利用率，使选煤企业的经济效益有所提高。在原煤中对煤泥进行分选，普遍采用的方法就是浮选。中国在煤泥浮选上，采用机械搅拌式浮选设备，大大地提高了浮选工作效率。

[1]国家选煤机械质量监督检验中心.XJM-S45型浮选机检验[R].唐山:煤炭科学研究总院,2011.

[2]刘少珍.旋流微泡浮选柱和机械搅拌式浮选机工艺效果对比[J].选煤技术,2012(01).