大直徑旋流微泡浮選柱在盤江礦區(qū)的應(yīng)用

梁玉柱

(貴州盤江精煤股份有限公司，貴州 盤州 553536)

1 概 況

隨著采煤機械化程度的提高和開采深度的加深，原煤質(zhì)量逐漸變差，原煤灰分逐漸升高，原生和次生煤泥含量也逐年增加，煤泥灰分也隨著原煤灰分的增高而增高，煤炭的可選性變差，有效回收率降低，特別是細(xì)粒煤的有效回收更成為一個難題。

盤江礦區(qū)的選煤廠多采用重介質(zhì)選+浮選的聯(lián)合工藝流程。無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器可有效分選回收0.30 mm粒級以上的物料，0.3 mm粒級以下的物料由浮選處理。由于進入浮選的煤泥粒度變細(xì)，細(xì)煤泥浮選選擇性變差，導(dǎo)致浮選精煤的灰分比重選精煤高1～2個百分點，甚至更多。由于重選精煤背灰嚴(yán)重，最終導(dǎo)致全廠產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差。為了改變這種狀況，盤江精煤公司的山腳樹礦和火鋪礦選煤廠引進了中國礦業(yè)大學(xué)研制的FCMC-5000型大直徑旋流微泡浮選柱。

2 旋流微泡浮選柱結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 浮選柱結(jié)構(gòu)

旋流微泡浮選柱是我國研制的適合中國煤泥特性的浮選設(shè)備，自1992年投入工業(yè)應(yīng)用以來，目前已形成直徑1.0 m、1.5 m、2.0 m、3.0 m、3.5 m、4.0 m、4.5 m、5.0 m的系列規(guī)格。旋流微泡浮選柱的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括浮選段、旋流段、氣泡發(fā)生器和尾礦箱4個部分。

圖1 旋流微泡浮選柱結(jié)構(gòu)與工作原理示意

浮選段位于浮選柱體的中上部，主要作用是：氣泡在柱體中部上升時，與進入柱體內(nèi)的礦漿不斷碰撞礦化，并不斷受到清洗，清除夾帶的高灰物，而后粘附低灰煤粒上升至泡沫層；在上部較厚的泡沫層以及沖洗水的噴淋作用下，不斷提高精礦品位，從而使得該設(shè)備具有很好的選擇性和很高的精煤回收率。

旋流段位于浮選柱體的下部，其作用是掃選回收浮選段未分選的精煤顆粒，以提高精煤回收率，增加浮選尾礦灰分。

氣泡發(fā)生器是浮選柱實現(xiàn)浮選的關(guān)鍵部件。氣泡發(fā)生器位于浮選柱體的外部，與循環(huán)泵相連，利用循環(huán)礦漿加壓噴射、吸入空氣和粉碎氣泡，并通過壓力釋放析出大量微泡，然后沿切線進入旋流段。氣泡發(fā)生器在產(chǎn)生合適氣泡的同時，也為旋流段提供旋流力場。

尾礦箱的作用是調(diào)節(jié)柱體內(nèi)液面的高度，決定精選泡沫層的厚度、精礦的溢出量和尾礦流量，是調(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)率最便捷的方式。

2.2 浮選柱工作原理

由圖1可知，旋流微泡浮選柱的工作原理是：入浮礦漿從浮選柱體的中部給入，經(jīng)礦漿循環(huán)泵從浮選段底部(中礦區(qū))吸入，而后進入氣泡發(fā)生器；在氣泡發(fā)生器內(nèi)有噴射尖縮管，礦漿被加壓噴射(壓力一般為0.15 MPa)，由于氣泡發(fā)生器內(nèi)的噴射尖縮管出口的流速較高，其射流束的附近環(huán)形區(qū)域形成真空，與外部存在著壓差，使空氣從外部進入到氣泡發(fā)生器空室中；高速水流與吸入的空氣在氣泡發(fā)生器空室內(nèi)混合后從旋流段上部沿切線進入旋流段，同時通過壓力釋放析出大量微泡；在旋流段，高速水流產(chǎn)生旋流，其重產(chǎn)品沿旋流段錐壁下降經(jīng)尾礦口排出成為尾礦，輕產(chǎn)品及上升水流與析出的微泡一同旋轉(zhuǎn)上升進入浮選段的粗選段；在粗選段，微泡、上升水流與入浮礦漿產(chǎn)生碰撞，氣泡在柱體內(nèi)上升礦化過程中不斷受到清洗，清除夾帶的高灰物，完成礦化后的氣泡進入精選段；在精選段，經(jīng)上部較厚的泡沫層以及噴淋水(噴淋水的作用是進一步提高精礦品位；有些規(guī)格的浮選柱未設(shè)置噴淋水)的噴淋后溢出浮選柱體成為精礦產(chǎn)品。

2.3 浮選柱主要特點

旋流微泡浮選柱具有如下技術(shù)特點：

(1)氣泡分散度高：微細(xì)氣泡多，與礦物顆粒的碰撞及粘附幾率大，高灰細(xì)泥污染小；

(2)精煤質(zhì)量好：增加泡沫精選區(qū)，減少泡沫中夾帶的高灰細(xì)泥，并且脫硫降灰效率高；

(3)回收率高：浮選精煤灰分與重選精煤和銷售精煤灰分接近，無需重選精煤背灰(向重選要回收率)，尾煤灰分高(向浮選要回收率)；

(4)指標(biāo)調(diào)節(jié)方便：精煤泡沫層厚薄調(diào)節(jié)容易，中礦液位調(diào)節(jié)點少，對煤質(zhì)適應(yīng)性強；

(5)占地面積小，土建投資省；

(6)動力消耗低，磨損量小，維修工作量小，維護費用低。

3 應(yīng)用效果

目前煤用浮選柱的應(yīng)用主要有三個方面：一是在大型選煤廠取代工業(yè)浮選機；二是在中小型選煤廠形成以浮選柱為核心的高效、簡易煤泥分選回收系統(tǒng)；三是在低灰、低硫煤制備及高灰、細(xì)粒煤分選方面的應(yīng)用。

在盤江精煤股份有限公司，現(xiàn)有山腳樹礦選煤廠(2套)與火鋪礦選煤廠(3套)共5套FCMC-5000型旋流微泡浮選柱取代浮選機應(yīng)用于生產(chǎn)，取得了較好的效果(見表1～表4)。

表1 浮選柱礦漿處理能力

表2 浮選柱有效工況點

表3 大直徑旋流微泡浮選柱生產(chǎn)數(shù)據(jù)

在與浮選機的對比數(shù)據(jù)中，浮選柱的各項分選指標(biāo)均好于浮選機：精礦灰分低，尾礦灰分高，浮選精煤產(chǎn)率、可燃體回收率均高于浮選機(詳見表4)。

表4 浮選機、浮選柱生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

4 結(jié) 論

工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，大型旋流微泡浮選柱對于0.3～0 mm粒級細(xì)煤泥有較好的分選效果，其浮選完善度約為51%，高于同時在使用的浮選機43%的浮選完善度；在尾礦灰分同為50%的情況下，浮選柱的精礦灰分比浮選機低約2%；并且比最終精煤產(chǎn)品灰分(10.50%)只高出0.45%，避免了重選精煤過多背灰現(xiàn)象；浮選精煤產(chǎn)率增加3.33個百分點，提高了選煤廠的精煤回收率，取得了較好的經(jīng)濟效益。