浮選機的試驗與工業應用對比

王志杰

（山西焦煤西山煤電西曲選煤廠， 山西 太原 030200）

引言

XJM 系列浮選機在礦物可浮性變化大或難浮煤多等特殊情況下較傳統浮煤機有著明顯優勢，現已逐步發展為國內選煤廠使用最為廣泛的洗煤浮選設備，XJM 系列浮選機可實現對粒徑0.5 mm 以內的煤粒以及粒徑小于0.074 mm 的細煤粒實現高效分選。現對某礦洗煤廠浮選機進行設備更換，通過對比兩型號浮選機浮選效果對洗煤廠洗選效率進行優化。

1 某礦浮選機概況

某礦選煤廠浮選機型號為XJQ-Z13，該礦選煤廠每年需洗原煤150 萬t，入浮煤泥量占16%，表1 為XJQ-Z13 型號浮選機的浮選參數。為提高選煤廠浮選效率，該廠決定引入XJM-KS20 型浮選機增強對原煤的洗選效率，其中XJM-KS20 型浮選機參數見表2 所示。

表1 XJQ-Z13 型號浮選機工作參數

表2 XJM-KS20 型號浮選機技術參數

2 浮選試驗要求

2.1 浮選指標

對于浮選效果的評定標準常通過浮選精煤數量指數ηif進行衡量：

其中γj代表生產過程中的實際精煤產率，為浮選機浮選出的實際精煤量與投入原煤量的比值，兩數值均可通過稱量獲得。而提出γk值是由于實際生產過程中對于入料量以及精煤、尾煤的產量測量情況往往較為苛刻，因此提出用灰分平衡法進行計算來代替稱量，即：

式中：αx、αy、αz三者分別代表入料、精煤、尾煤的灰分，所得γk常規定為與實際浮選精煤灰分相同時的理論浮選精煤產率，同時還有ηwf即同一煤種在不同工藝下的分選指標，后續試驗會給出具體數值。

2.2 煤的可浮性評價

對于煤漿的可浮選難易程度往往是通過參考精煤灰分αy值的大小來決定的，當試驗得出的αy數值低于特定值時，任何浮選機以及浮選條件下都不可能生成符合標準的精煤，此時則判定該煤種不可浮選或極難浮選；而當精煤灰分升高時，則浮選等級相應提高為易于浮選或極易選等，此時常規條件下的浮選即可浮選出符合標準的精煤。因此對浮選難易程度的劃分包括極易浮選、易于浮選、中等可浮、難浮、極難浮選等幾個范圍。在進行XJM-KS20 型浮選機浮選試驗時也將從精煤灰分角度對該礦試驗進行可浮性評價研究。

2.3 浮選機試驗要求

在進行浮選試驗時對浮選機的選取通常有以下幾個方面的要求：

1）浮選機槽體的體積應在3 L 以上，目前小型浮選機的體積大多為1.5 L，試驗時需煤樣值90 g 即可完成試驗，而增加浮選機體積可將因物料造成的浮選誤差大幅降低。同時槽體體積增大時可提高葉輪的轉速，增加煤漿的分選效率，該型號浮選機設計容量20 L滿足需求。

2）浮選機應配置氣體流量計對空氣量進行監測控制，本浮選機有進氣閥進行調節滿足要求。

3）刮泡機構的刮泡速度設計應在30 r/min 以上，以確保浮出泡沫盡快刮走，且刮泡距離應保持一致，刮泡時間可進行人工調節。

4）煤漿濃度配比控制，可進行自動化補水對液位進行自動平衡調節，目前大多數浮選機不具備此條件，可通過后續改進來避免人工補水帶來的問題誤差[1]。

3 XJM-KS20 型浮選機特征及試驗參數

3.1 工作原理

由工作面運出的原煤經初步處理后與浮選藥劑進行混合，兩者共同輸送至浮選機的假底下，此時浮選機葉輪旋轉會產生負壓，可以將輪腔上下部的煤漿與藥劑以及外界空氣通過導氣套筒全部吸入輪腔之中。三者共同混合之后外界空氣首先會在葉輪的旋轉離心力下與煤漿進行充分混合，小分子的煤粒與空氣結合形成礦化氣泡，富集下來的礦化氣泡會均勻地分布在槽體上，形成一層泡沫層，浮選機有專門的刮泡機構可將礦化氣泡排出。同時未形成礦化氣泡的煤漿可進行下一步循環混合礦化，通過進入第二室假底重復第一室相同的礦化步驟，直到通過最后一室后從尾礦箱體結構中排出，完成浮選過程[2]。XJM 系列浮選機結構示意圖如圖1 所示。表3 與表4 分別為刮泡排出的精礦煤粒與尾礦箱體中煤粒的參數。

表3 精礦小篩分試驗結果

表4 尾礦小篩分試驗結果

圖1 XJM 系列浮選機結構示意圖

3.2 工作特征

1）XJM 系列浮選機的特點在于入料方式的選用，為“假底底吸，周邊溢流”形式。這種入料方式是XJM系列浮選機所獨有的，可以將自吸式入料浮選機與直流式入料浮選機的優點集于一身，克服了自吸式入料浮選機流量小的缺點，也解決了直流式浮選機入料時容易發生短路的問題。

2）XJM 系列浮選機槽體形式為W 型，煤漿在槽體內部可進行立體循環流動，外界空氣進入槽體后也可與料漿進行充分融合，增大礦化氣泡發生率。

3）外界空氣進入時通道設計獨特，可將管路中的空氣從上下輪腔同時吸入，同時確保了煤漿礦化時所處的區域最佳，即礦化效果最好，可實現空氣與煤漿充分接觸融合，加快浮選速度。可通過調節進氣閥來控制外界空氣的通入量，靈活控制礦化效果。

4）浮選機槽體有藥劑添加點可對各浮選室進行分別加藥，且藥劑可進行霧化處理，加大物料之間的接觸礦化概率。

4 工業應用及效益對比

4.1 現場應用情況

結合該礦生產實際進行浮選參數選取，實際生產過程中浮選機的原煤處理量為0.63 t/（m3·h）；實際藥劑的添加量為0.97 kg/t 干煤泥；浮選機用電量為3.68 kW·h/t。總的來說XJM-KS20 浮選機較原先XJQ-Z13浮選機有著明顯的優勢，主要體現在以下幾個方面：

1）浮選系統簡潔，增設有礦化器結構可有效減小浮選機的占地面積，也極大提高了分選效率及煤粒的礦化率。

2）設備運行平穩可靠，優化后的浮選機可對粒徑小于0.5 mm 的煤粒進行有效分選，在煤漿濃度等輕度變化時該浮選機的分選效果也較為理想可靠。

3）浮選機精煤數量指數ηif為94.98%，浮選完善指標ηwf為49.98，可以看出該浮選機的浮選效果符合設計標準[3]。

4.2 效益對比

經現場應用，XJM-KS20 型浮選機的原煤浮選處理結果見表5，與表1 中數據進行對比可看出兩浮選機的優劣。

表5 XJM-KS20 型號浮選機工作參數

經對比可以看出，使用新型浮選機后精礦產出率得到了提高，原先浮選機的精礦產出率為80.70%，而新型浮選機的精礦產出率為81.78%，提高了1.08 個百分點，總精煤產率可提高0.20%，每年可增加精煤洗選0.30 萬t，按精煤價格1 200 元/t 進行計算，每年可帶來360 萬元的直接經濟效益；XJM-KS20 型浮選機較原設備的藥劑損耗得到降低，原設備1.14 kg/t 的藥劑使用量在使用新設備后降低了0.97 kg/t，按干煤泥藥劑4 000 元/t 進行計算，每年使用藥劑可節省16.32 萬元。

5 結語

該礦選煤廠經過設備的更換升級，更換原有XJQ-Z13 型號浮選機為XJM-KSD20 型號浮選機，原煤的洗選效率得到大幅提高，同時對藥劑的使用量得到縮減，為選煤廠節省了藥劑使用成本，原先每年洗選150 萬t 原煤的洗選量經設備改造提升至200 萬t，為煤礦的高產高效發展提高了極大保障。