大直径旋流微泡浮选柱在盘江矿区的应用

梁玉柱

(贵州盘江精煤股份有限公司，贵州 盘州 553536)

1 概 况

随着采煤机械化程度的提高和开采深度的加深，原煤质量逐渐变差，原煤灰分逐渐升高，原生和次生煤泥含量也逐年增加，煤泥灰分也随着原煤灰分的增高而增高，煤炭的可选性变差，有效回收率降低，特别是细粒煤的有效回收更成为一个难题。

盘江矿区的选煤厂多采用重介质选+浮选的联合工艺流程。无压给料三产品重介质旋流器可有效分选回收0.30 mm粒级以上的物料，0.3 mm粒级以下的物料由浮选处理。由于进入浮选的煤泥粒度变细，细煤泥浮选选择性变差，导致浮选精煤的灰分比重选精煤高1～2个百分点，甚至更多。由于重选精煤背灰严重，最终导致全厂产品质量稳定性差。为了改变这种状况，盘江精煤公司的山脚树矿和火铺矿选煤厂引进了中国矿业大学研制的FCMC-5000型大直径旋流微泡浮选柱。

2 旋流微泡浮选柱结构及工作原理

2.1 浮选柱结构

旋流微泡浮选柱是我国研制的适合中国煤泥特性的浮选设备，自1992年投入工业应用以来，目前已形成直径1.0 m、1.5 m、2.0 m、3.0 m、3.5 m、4.0 m、4.5 m、5.0 m的系列规格。旋流微泡浮选柱的结构如图1所示，主要包括浮选段、旋流段、气泡发生器和尾矿箱4个部分。

图1 旋流微泡浮选柱结构与工作原理示意

浮选段位于浮选柱体的中上部，主要作用是：气泡在柱体中部上升时，与进入柱体内的矿浆不断碰撞矿化，并不断受到清洗，清除夹带的高灰物，而后粘附低灰煤粒上升至泡沫层；在上部较厚的泡沫层以及冲洗水的喷淋作用下，不断提高精矿品位，从而使得该设备具有很好的选择性和很高的精煤回收率。

旋流段位于浮选柱体的下部，其作用是扫选回收浮选段未分选的精煤颗粒，以提高精煤回收率，增加浮选尾矿灰分。

气泡发生器是浮选柱实现浮选的关键部件。气泡发生器位于浮选柱体的外部，与循环泵相连，利用循环矿浆加压喷射、吸入空气和粉碎气泡，并通过压力释放析出大量微泡，然后沿切线进入旋流段。气泡发生器在产生合适气泡的同时，也为旋流段提供旋流力场。

尾矿箱的作用是调节柱体内液面的高度，决定精选泡沫层的厚度、精矿的溢出量和尾矿流量，是调节产品质量与产率最便捷的方式。

2.2 浮选柱工作原理

由图1可知，旋流微泡浮选柱的工作原理是：入浮矿浆从浮选柱体的中部给入，经矿浆循环泵从浮选段底部(中矿区)吸入，而后进入气泡发生器；在气泡发生器内有喷射尖缩管，矿浆被加压喷射(压力一般为0.15 MPa)，由于气泡发生器内的喷射尖缩管出口的流速较高，其射流束的附近环形区域形成真空，与外部存在着压差，使空气从外部进入到气泡发生器空室中；高速水流与吸入的空气在气泡发生器空室内混合后从旋流段上部沿切线进入旋流段，同时通过压力释放析出大量微泡；在旋流段，高速水流产生旋流，其重产品沿旋流段锥壁下降经尾矿口排出成为尾矿，轻产品及上升水流与析出的微泡一同旋转上升进入浮选段的粗选段；在粗选段，微泡、上升水流与入浮矿浆产生碰撞，气泡在柱体内上升矿化过程中不断受到清洗，清除夹带的高灰物，完成矿化后的气泡进入精选段；在精选段，经上部较厚的泡沫层以及喷淋水(喷淋水的作用是进一步提高精矿品位；有些规格的浮选柱未设置喷淋水)的喷淋后溢出浮选柱体成为精矿产品。

2.3 浮选柱主要特点

旋流微泡浮选柱具有如下技术特点：

(1)气泡分散度高：微细气泡多，与矿物颗粒的碰撞及粘附几率大，高灰细泥污染小；

(2)精煤质量好：增加泡沫精选区，减少泡沫中夹带的高灰细泥，并且脱硫降灰效率高；

(3)回收率高：浮选精煤灰分与重选精煤和销售精煤灰分接近，无需重选精煤背灰(向重选要回收率)，尾煤灰分高(向浮选要回收率)；

(4)指标调节方便：精煤泡沫层厚薄调节容易，中矿液位调节点少，对煤质适应性强；

(5)占地面积小，土建投资省；

(6)动力消耗低，磨损量小，维修工作量小，维护费用低。

3 应用效果

目前煤用浮选柱的应用主要有三个方面：一是在大型选煤厂取代工业浮选机；二是在中小型选煤厂形成以浮选柱为核心的高效、简易煤泥分选回收系统；三是在低灰、低硫煤制备及高灰、细粒煤分选方面的应用。

在盘江精煤股份有限公司，现有山脚树矿选煤厂(2套)与火铺矿选煤厂(3套)共5套FCMC-5000型旋流微泡浮选柱取代浮选机应用于生产，取得了较好的效果(见表1～表4)。

表1 浮选柱矿浆处理能力

表2 浮选柱有效工况点

表3 大直径旋流微泡浮选柱生产数据

在与浮选机的对比数据中，浮选柱的各项分选指标均好于浮选机：精矿灰分低，尾矿灰分高，浮选精煤产率、可燃体回收率均高于浮选机(详见表4)。

表4 浮选机、浮选柱生产数据对比

4 结 论

工业应用数据表明，大型旋流微泡浮选柱对于0.3～0 mm粒级细煤泥有较好的分选效果，其浮选完善度约为51%，高于同时在使用的浮选机43%的浮选完善度；在尾矿灰分同为50%的情况下，浮选柱的精矿灰分比浮选机低约2%；并且比最终精煤产品灰分(10.50%)只高出0.45%，避免了重选精煤过多背灰现象；浮选精煤产率增加3.33个百分点，提高了选煤厂的精煤回收率，取得了较好的经济效益。