浮选技术现状评述

201 编辑：中冶有色技术网来源：韩群亮、缪长勇

2024-03-04 14:11:01

摘要：搞好煤炭利用前的洗选是使煤排放的污染物总量得到有效控制的最经济、最有效的途径，本文总结浮选技术的发展现状，评述成熟的浮选设备、新兴的高新柱分选设备，并对今后浮选技术的发展方向进行展望。

关键词：浮选机,浮选柱,现状

1、引言

如今社会发展对矿产需求量日益增大,与矿物分选难度日益加大之间的矛盾成为选矿业面临的最大难题。矿物分选技术的发展直接影响着选矿这一行业的发展前景。我国矿产资源的特点日益向着“贫、细、杂、难的方向发展，针对我国矿产资源的特点来评估浮选技术的发展方向，找出逐步完善矿业发展的先进技术，以满足产品质量、生态环保、能耗标准等要求，适应市场条件和外部制约因素，促进矿业的可持续发展，意义重大。本文仅就浮选技术的发展现状等方面进行讨论，主要论述一些成熟的浮选设备和高新柱分选设备等几个方面的内容，并对今后浮选技术的发展方向进行展望。

2、浮选技术与设备

目前，国内选煤厂广泛采用的浮选设备主要有XJX型和XJM型浮选机，随着选煤技术的发展，这两种机型已不能完全满足大型化选煤厂的要求，因此借鉴选矿行业的先进技术，对实现煤用浮选设备的大型化、高效化大有裨益。选矿用浮选机较有代表性的机型主要有XCFII／KYFII外充气机械搅拌式浮选机、BF型浮选机、JJFII浮选机、CLF粗颗粒浮选机等。这些浮选机结构独特，均可在煤泥浮选上有所作为。目前，XCFII／KYFII型浮选机单槽最大容积达160m3 ，可以满足大型或特大型选煤厂对浮选机大型化的要求,CLF粗颗粒浮选机可为解决选煤厂粗煤泥回收提供新的思路,JJFII型浮选机在处理细粒煤泥上相比其他浮选设备有更好的分选效果，该机型最大单槽容积也已做到130 m3。

2.1XJX及XJX-T型浮选机

该型浮选机由槽体、刮泡机构、搅拌机构和液面自动控制系统等组成。搅拌机构由空心轴、套筒、倒锥循环筒、叶轮、定子和调节片构成。该型浮选机采用双偏摆叶轮，上、下两层分布，由一个与水平呈7o角的斜圆盘隔开，上、下两层各有6个高度不同呈辐射状对称排列的直叶片，叶轮的底部有水平圆板，根据板上循环孔的大小和形状分成A型和B型，从而产生不同的吸浆量和充气量，以适应不同可浮性的煤。定子固定在空心轴套筒的下端，盖板周围有24块与径向成45o角的导向板，盖板上开有两排循环孔，两排之间有一倒锥形矿浆循环孔。为适应直流式给料，每个槽体侧壁上开有矩形直流通道，供矿浆流过。浮选机工作时，在叶轮旋转所产生的离心力的作用下充满定子叶轮内的矿浆被甩出，同时叶轮内产生负压，经套简和空心轴吸入空气和药剂，然后又从叶轮上下盖板的循环孔吸入矿浆。在叶轮的回转作用下，矿浆、空气和药剂三相不断混合并向外甩出，使气泡得到矿化。矿化气泡经稳流板的稳流作用升到液面形成泡沫层。未矿化的物料可以进行循环，再次进入叶轮或去下一槽浮选。在XJX型浮选机的基础上，经过部分改进，发展成为XJX-T型浮选机，针对XJX 型直流通道易串料，矿浆不能全部进入叶轮区从而影响分选效果的问题，XJX-T12型采用中心入料管入料，即用一个水平管将前槽矿浆导入倒锥形循环筒下部的外壁和定子盖板组成的截面为三角形的旋转体，从定子盖板上的循环孔进入叶轮上部，防止串料。由于全部矿浆均进入叶轮，和下吸式类似，矿浆处理量有所减少，动力消耗有所增大，但提高了分选效果。

2.2XJN型浮选机

XJN型浮选机由给料箱、浮选槽(搅拌器和槽体)、尾矿箱和刮泡器等组成。给料箱可保证矿浆准备器的煤浆平稳进入浮选槽。该机配备有4个浮选槽，槽体底部设有能促进矿浆循环的假底和抽管，抽管上的调节环可用于调整抽管中心高度。搅拌器主要由转子、定子、定子盖板和传动装置组成。搅拌器的传动装置是电动机带动皮带轮使其主轴旋转，从而达到搅拌煤浆的目的。尾矿箱是该机排放尾矿的装置，经过多年的使用和改进，仅保留箱体中用于控制液位和尾矿排量的手动闸阀。刮泡器设在浮选槽两侧，在电机的带动下将槽体上部的精矿泡沫刮入精矿收集槽。实践表明，XJN型浮选机性能稳定，运行可靠。能很好地对细粒级煤泥进行有效分选，获得符合质量要求的精煤产品,该机处理能力大，是大型选煤厂煤泥水处理中回收细粒级精煤的有效设备。

2.3XJM浮选机和XJM-S浮选机系列

XJM浮选机是我国自行研制成功的浮选机，在我国使用比较广泛。该型浮选机两槽体之间由中矿箱连接，最后一槽有尾矿箱。中矿箱、尾矿箱均有调整矿浆液面的闸板机构。每个槽内均设搅拌机构和放矿机构，两侧各有刮泡机构。槽体与前室中矿箱通过下边的U型管连通。该机特点是采用了三层伞型叶轮。第一层(上部)有6块直叶片，与定子配合吸入循环矿浆和套筒中的空气,第二层伞型隔板与第一层之间构成吸气室，由中空轴吸入空气,第三层是中心有开口的伞型板，与第二层隔板之间形成吸浆室，前室矿浆通过中矿箱和U形管由此吸入。定子也呈伞形，在叶轮上方，由圆柱面和圆锥面两部分组成，其上分别开有6个和16个矿浆循环孔，定子锥面下端有16块径向呈60o夹角的定子导向片．倾斜方向与叶轮旋转方向一致。该机对可浮性差的煤泥尤其是细粒高灰煤泥的选择性较差，对粗粒煤泥浮选效果也不太理想，精煤随尾煤损失较多。在XJM型浮选机的基础上，煤炭科学研究总院唐山研究院研制成功了XJM-S系列浮选机。该型浮选机采用了矩形槽体、双层伞型叶轮、自吸式的吸气方式、混合的入料方式，把原XJM型的分隔空气和矿浆的伞型隔板用其他机构代替，重新对叶片高度和叶轮腔高度进行优化设计，使三层叶轮变为两层。叶轮上、下循环量均可调节，以适应不同可浮性煤泥，通过定子盖板上的调节装置改变循环流道的截面调节上循环量，通过更换下吸口的调节板调节下循环量。采用“假底底吸，周边串料的混合入料方式，即大部分前室入料通过假底中心吸料管吸入叶轮，其余通过假底周边与槽壁的间隙上升串入搅拌区，采用内置中矿箱，不起调节液面的作用。该机的定子设计成定子盖板和导向叶片的分体式结构，主要目的在于实现定子上的吸浆管与叶轮下吸口对中，叶轮下吸口伸入吸浆管内一定尺寸，保证吸入足够新鲜矿浆。实践证明，该型浮选机对煤泥的选择性好，分选效率高，已成为我国煤泥浮选的主要设备。

2.4XPM喷射式浮选机

XPM型喷射浮选机是我国自行研制的煤用浮选机，现有XPM-4和XPM-8两种型号，单槽容积分别为4m3和8m3。主要由浮选槽、充气搅拌装置、矿浆循环系统及放矿、刮泡机沟组成。煤浆以15～20m／s的高速从喷嘴喷出，使混合室内形成负压，因而空气经吸气管进入混合室，并经喷射流的“卷裹和“切割乳化使空气分散并均匀地弥散于煤浆中。充气煤浆经喉管和伞形分散器均匀分布到浮选槽内。当煤粒与气泡相碰撞时，由于物理化学作用，疏水煤粒粘附于气泡上，从而完成气泡的矿化过程。矿化泡沫上浮被刮泡器刮出，没有附着在气泡上的煤粒则经循环泵加压后进入充气搅拌装置。由于煤浆处于负压区内，溶解于煤浆中的空气即成过饱和状态而以微泡形式有选择性地在疏水性的煤粒表面析出，从而强化浮选过程,尾煤则从浮选机末端排出，从而完成整个分选过程。XPM型喷射浮选机有大量微泡析出．能强化煤的浮选，特别是能强化较粗粒级煤的浮选。充气搅拌装置实质上是一种乳化装置。为气泡的矿化创造良好的条件。采用直流式给料，使煤粒和气泡相互碰撞并粘附于气泡上的几率增加。采用“w型煤浆流动形式，气泡分布均匀，充气容积利用系数高。喷嘴喷出的高速充气煤浆沿伞形分散器下伞面向斜下方甩到槽底，在与槽底碰撞时损失大部分动能，从而可以保持比较平稳的液面，有利于煤的二次富集作用。该型浮选机目前已经较少使用，但是影响却比较广泛。

2.5旋流-静态微泡浮选柱

关于浮选柱的研究最早出现于20世纪60年代，由加拿大人布廷发明。但由于气泡发生器容易结垢和堵塞，尾矿品位得不到保证，且运行不稳定等原因，该项研究很快进入低潮。近几年，随着柱分选技术的突飞猛进，浮选柱的发展和应用取得了重大突破。下面对我国广泛使用的旋流-静态微泡浮选柱进行介绍。

旋流-静态微泡浮选柱的主体结构包括浮选柱分选段、旋流分离段、管浮选三部分。整个浮选柱为一个柱体，柱分离段位于整个柱体上部,旋流分离段采用柱锥相连的水介质旋流器结构，并与柱分离段呈上、下结构的直通连接。从旋流分选角度，柱分离段相当于放大了的旋流器溢流管。在柱分离段的顶部，设置了喷淋水管和泡沫精矿收集槽,给矿点位于柱分离段中上部，最终尾矿由旋流分离段底口排出。气泡发生器与浮选管段直接相连成一体，单独布置在浮选柱柱体体外,其出流沿切向方向与旋流分离段柱体相连，相当于旋流器的切线给料管。气泡发生器上设导气管。

柱分选技术的分选原理及在选择性方面的优势使其更好地适应了细粒甚至微细物料高选择性分选技术的发展，可以改善选矿工业细粒和微细粒矿物回收效果不佳的难题，是提高资源回收利用率的有效途径之一，因此在强化分选过程的研究中，一批新型高效的柱分选设备应运而生。纵观整个浮选柱的发展历程，其在分选过程中体现的高效性进展，主要表现在柱体高度降低、充气方式更完善和矿化方式多样化三个方面。柱体高度降低表明浮选时间越来越短，也即矿化环境越来越好。

3.结语

对有关成熟和新兴的浮选设备进行评述后可以断定，设计工作应沿着制造大容积浮选机和提高设备的单位生产能力、降低能耗、简化结构和实现最佳充气的思路进行。iNr8y+Eqqbi/Onftl9n/ynnw+m0TBWCbZpMeaQwq0jw=经验表明，提高浮选设备的单位生产能力就能降低单位费用。在世界上，容积达到300 m3的浮选柱已在工业应用中，目前正在研制槽容积达到500 m3的浮选机。气升式浮选机的开发仍是改进浮选设备的主导方向。已普遍扩大了气升式浮选机的应用范围。一般地说，它们的应用都能提高选择性、回收率、单位生产能力和降低能耗。应继续改进机械搅拌式和压气机械搅拌式的浮选机。主要就在于，在大容积浮选槽中要确保达到足够的充气、最佳的矿化条件、形成平稳的气泡上升区、防止粗颗粒沉降。这就解释了为什么有着大量的各种各样结构的叶轮部件和浮选槽的形状。气升式浮选机的发展应沿着改进充气系统的思路进行。不应停止寻找用于气升式分散器的新型多孔状材料，和用于液压充气器的耐磨喷头。在矿浆液流与空气相互作用的速度很高的条件下，在单独的管子—— 充气器中，射流和气动液压充气是一种很有前途的方法。气动脉动充气法可认为已接近这种充气方法。在气动脉动充气法中，也是在一个单独的区域中使空气饱和矿浆。而在脉动介质中浮选则能为控制浮选基本行为提供一些新的可能性。

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