浮选机的试验与工业应用对比

王志杰

（山西焦煤西山煤电西曲选煤厂， 山西 太原 030200）

引言

XJM 系列浮选机在矿物可浮性变化大或难浮煤多等特殊情况下较传统浮煤机有着明显优势，现已逐步发展为国内选煤厂使用最为广泛的洗煤浮选设备，XJM 系列浮选机可实现对粒径0.5 mm 以内的煤粒以及粒径小于0.074 mm 的细煤粒实现高效分选。现对某矿洗煤厂浮选机进行设备更换，通过对比两型号浮选机浮选效果对洗煤厂洗选效率进行优化。

1 某矿浮选机概况

某矿选煤厂浮选机型号为XJQ-Z13，该矿选煤厂每年需洗原煤150 万t，入浮煤泥量占16%，表1 为XJQ-Z13 型号浮选机的浮选参数。为提高选煤厂浮选效率，该厂决定引入XJM-KS20 型浮选机增强对原煤的洗选效率，其中XJM-KS20 型浮选机参数见表2 所示。

表1 XJQ-Z13 型号浮选机工作参数

表2 XJM-KS20 型号浮选机技术参数

2 浮选试验要求

2.1 浮选指标

对于浮选效果的评定标准常通过浮选精煤数量指数ηif进行衡量：

其中γj代表生产过程中的实际精煤产率，为浮选机浮选出的实际精煤量与投入原煤量的比值，两数值均可通过称量获得。而提出γk值是由于实际生产过程中对于入料量以及精煤、尾煤的产量测量情况往往较为苛刻，因此提出用灰分平衡法进行计算来代替称量，即：

式中：αx、αy、αz三者分别代表入料、精煤、尾煤的灰分，所得γk常规定为与实际浮选精煤灰分相同时的理论浮选精煤产率，同时还有ηwf即同一煤种在不同工艺下的分选指标，后续试验会给出具体数值。

2.2 煤的可浮性评价

对于煤浆的可浮选难易程度往往是通过参考精煤灰分αy值的大小来决定的，当试验得出的αy数值低于特定值时，任何浮选机以及浮选条件下都不可能生成符合标准的精煤，此时则判定该煤种不可浮选或极难浮选；而当精煤灰分升高时，则浮选等级相应提高为易于浮选或极易选等，此时常规条件下的浮选即可浮选出符合标准的精煤。因此对浮选难易程度的划分包括极易浮选、易于浮选、中等可浮、难浮、极难浮选等几个范围。在进行XJM-KS20 型浮选机浮选试验时也将从精煤灰分角度对该矿试验进行可浮性评价研究。

2.3 浮选机试验要求

在进行浮选试验时对浮选机的选取通常有以下几个方面的要求：

1）浮选机槽体的体积应在3 L 以上，目前小型浮选机的体积大多为1.5 L，试验时需煤样值90 g 即可完成试验，而增加浮选机体积可将因物料造成的浮选误差大幅降低。同时槽体体积增大时可提高叶轮的转速，增加煤浆的分选效率，该型号浮选机设计容量20 L满足需求。

2）浮选机应配置气体流量计对空气量进行监测控制，本浮选机有进气阀进行调节满足要求。

3）刮泡机构的刮泡速度设计应在30 r/min 以上，以确保浮出泡沫尽快刮走，且刮泡距离应保持一致，刮泡时间可进行人工调节。

4）煤浆浓度配比控制，可进行自动化补水对液位进行自动平衡调节，目前大多数浮选机不具备此条件，可通过后续改进来避免人工补水带来的问题误差[1]。

3 XJM-KS20 型浮选机特征及试验参数

3.1 工作原理

由工作面运出的原煤经初步处理后与浮选药剂进行混合，两者共同输送至浮选机的假底下，此时浮选机叶轮旋转会产生负压，可以将轮腔上下部的煤浆与药剂以及外界空气通过导气套筒全部吸入轮腔之中。三者共同混合之后外界空气首先会在叶轮的旋转离心力下与煤浆进行充分混合，小分子的煤粒与空气结合形成矿化气泡，富集下来的矿化气泡会均匀地分布在槽体上，形成一层泡沫层，浮选机有专门的刮泡机构可将矿化气泡排出。同时未形成矿化气泡的煤浆可进行下一步循环混合矿化，通过进入第二室假底重复第一室相同的矿化步骤，直到通过最后一室后从尾矿箱体结构中排出，完成浮选过程[2]。XJM 系列浮选机结构示意图如图1 所示。表3 与表4 分别为刮泡排出的精矿煤粒与尾矿箱体中煤粒的参数。

表3 精矿小筛分试验结果

表4 尾矿小筛分试验结果

图1 XJM 系列浮选机结构示意图

3.2 工作特征

1）XJM 系列浮选机的特点在于入料方式的选用，为“假底底吸，周边溢流”形式。这种入料方式是XJM系列浮选机所独有的，可以将自吸式入料浮选机与直流式入料浮选机的优点集于一身，克服了自吸式入料浮选机流量小的缺点，也解决了直流式浮选机入料时容易发生短路的问题。

2）XJM 系列浮选机槽体形式为W 型，煤浆在槽体内部可进行立体循环流动，外界空气进入槽体后也可与料浆进行充分融合，增大矿化气泡发生率。

3）外界空气进入时通道设计独特，可将管路中的空气从上下轮腔同时吸入，同时确保了煤浆矿化时所处的区域最佳，即矿化效果最好，可实现空气与煤浆充分接触融合，加快浮选速度。可通过调节进气阀来控制外界空气的通入量，灵活控制矿化效果。

4）浮选机槽体有药剂添加点可对各浮选室进行分别加药，且药剂可进行雾化处理，加大物料之间的接触矿化概率。

4 工业应用及效益对比

4.1 现场应用情况

结合该矿生产实际进行浮选参数选取，实际生产过程中浮选机的原煤处理量为0.63 t/（m3·h）；实际药剂的添加量为0.97 kg/t 干煤泥；浮选机用电量为3.68 kW·h/t。总的来说XJM-KS20 浮选机较原先XJQ-Z13浮选机有着明显的优势，主要体现在以下几个方面：

1）浮选系统简洁，增设有矿化器结构可有效减小浮选机的占地面积，也极大提高了分选效率及煤粒的矿化率。

2）设备运行平稳可靠，优化后的浮选机可对粒径小于0.5 mm 的煤粒进行有效分选，在煤浆浓度等轻度变化时该浮选机的分选效果也较为理想可靠。

3）浮选机精煤数量指数ηif为94.98%，浮选完善指标ηwf为49.98，可以看出该浮选机的浮选效果符合设计标准[3]。

4.2 效益对比

经现场应用，XJM-KS20 型浮选机的原煤浮选处理结果见表5，与表1 中数据进行对比可看出两浮选机的优劣。

表5 XJM-KS20 型号浮选机工作参数

经对比可以看出，使用新型浮选机后精矿产出率得到了提高，原先浮选机的精矿产出率为80.70%，而新型浮选机的精矿产出率为81.78%，提高了1.08 个百分点，总精煤产率可提高0.20%，每年可增加精煤洗选0.30 万t，按精煤价格1 200 元/t 进行计算，每年可带来360 万元的直接经济效益；XJM-KS20 型浮选机较原设备的药剂损耗得到降低，原设备1.14 kg/t 的药剂使用量在使用新设备后降低了0.97 kg/t，按干煤泥药剂4 000 元/t 进行计算，每年使用药剂可节省16.32 万元。

5 结语

该矿选煤厂经过设备的更换升级，更换原有XJQ-Z13 型号浮选机为XJM-KSD20 型号浮选机，原煤的洗选效率得到大幅提高，同时对药剂的使用量得到缩减，为选煤厂节省了药剂使用成本，原先每年洗选150 万t 原煤的洗选量经设备改造提升至200 万t，为煤矿的高产高效发展提高了极大保障。