淺談我國(guó)選煤用機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的新進(jìn)展

趙俊梅宋強(qiáng)張鴻龍李建斌

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)研究院,內(nèi)蒙古包頭 014010; 2.中天合創(chuàng)能源有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000;3.天津(大地)選煤企業(yè)管理有限公司,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000)

淺談我國(guó)選煤用機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的新進(jìn)展

趙俊梅1宋強(qiáng)1張鴻龍2李建斌3

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)研究院,內(nèi)蒙古包頭 014010; 2.中天合創(chuàng)能源有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000;3.天津(大地)選煤企業(yè)管理有限公司,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000)

關(guān)于機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的研究開發(fā),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而獲得了新的進(jìn)展。對(duì)于選煤工藝浮選單機(jī)生產(chǎn),浮選槽可以充分地滿足需要。隨著簡(jiǎn)化工藝的浮選機(jī)被研制出來,并應(yīng)用于煤泥浮選工作中,實(shí)現(xiàn)了浮選系統(tǒng)的模塊化集成,為煤泥浮選新技術(shù)的研發(fā)提供了途徑。

機(jī)械攪拌式浮選機(jī) 煤泥浮選 新進(jìn)展

中國(guó)的煤泥浮選主要的應(yīng)用設(shè)備為機(jī)械攪拌式浮選機(jī)。采煤機(jī)械化程度提升，使得原煤的煤泥中低于0.5毫米級(jí)煤泥量有所增多，甚至于已經(jīng)超過了原煤總量的五分之一。因此，對(duì)于煤泥分選成為一項(xiàng)重點(diǎn)工作任務(wù)。

1 XJM-KS型浮選機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

管道擴(kuò)徑穩(wěn)壓階段，異徑管中進(jìn)入帶壓的浮選料，就會(huì)使管徑擴(kuò)大，形成穩(wěn)壓管。此時(shí)流體動(dòng)壓就會(huì)轉(zhuǎn)換為靜壓，提供給噴射器相對(duì)穩(wěn)定的工作壓力。噴射器將靜壓轉(zhuǎn)換為動(dòng)壓，使穩(wěn)壓管內(nèi)礦漿形成射流后，會(huì)產(chǎn)生真空度。此時(shí)，疏水性礦粒的浮選活性就會(huì)有所提高，而且混合室內(nèi)還會(huì)吸入空氣以及浮選劑。噴射器吸入空氣，所噴射出的礦漿及浮選劑進(jìn)入到擴(kuò)散管中，在空氣中成微泡狀，在負(fù)壓作用下產(chǎn)生氣溶效果。浮選劑在礦漿中分散開來。隨著疏水性礦粒在微泡中粘附，微泡礦化以及預(yù)選得以實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過入料下導(dǎo)管引入到浮選機(jī)當(dāng)中。浮選入料預(yù)處理工作完成。浮選機(jī)分選過程中，入料后，經(jīng)過機(jī)械攪拌作用，就會(huì)有礦化氣泡上浮，完成分選工作。對(duì)于還沒有捕捉到的疏水性礦粒繼續(xù)分選，可以采用假底下吸周邊串流入料方式。隨著狂降的產(chǎn)生，礦化氣泡迅速上浮，使得浮選速度提高，氣泡礦化。隨著上部液面趨于平穩(wěn)狀態(tài)，浮選選擇性以及技術(shù)處理能力都有所提高。

2 浮選機(jī)新技術(shù)應(yīng)用

隨著XJM-KS20大型浮選機(jī)及其系類產(chǎn)品被研制出來并廣泛地應(yīng)用，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會(huì)效益。比如，在山西某礦業(yè)集團(tuán)的一大型動(dòng)力煤選煤廠，原煤處理能力超過5Mt/a，以氣煤為主，采用跳汰選煤的方法，處理能力可以達(dá)到2.5Mt/a，入選的粒下限為25毫米。從所入選的的原煤量來看，平均每小時(shí)可以達(dá)到570噸，其中含有大量的黏土礦物，并含有次生煤泥，很容易導(dǎo)致煤泥化。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)顯示，在所入選的原煤中，超過14%的原煤會(huì)被泥化，平均泥化的數(shù)量每小時(shí)超過68噸。對(duì)于煤泥水的處理所采用的浮選工藝是濃縮機(jī)底流大排放方式，通過總?cè)莘e60立方米的XJM-KS20型浮選機(jī)，所浮選出來的精煤的脫水技術(shù)處理是經(jīng)過GPJ96.3Z-C型加壓過濾機(jī)，超過70%的顆粒低于0.04毫米的粒級(jí)。平均入料的灰分超過35%。

該浮選系統(tǒng)運(yùn)行了一年時(shí)間之后，在高灰極細(xì)煤泥浮選工作成果來看，入料的濃度可以達(dá)到110克/升至130克/升，精煤灰分和尾煤灰分分別為15%和65%，在煤泥的浮選能力上，平均每小時(shí)可以達(dá)到600立方米至700立方米。礦漿處理上，單位容積的礦漿處理量為10立方米/(立方米·小時(shí))至12立方米/(立方米·小時(shí))。

可見，使用新技術(shù)浮選機(jī)的分選效果要優(yōu)于舊式的浮選機(jī)分選方法。同等精煤灰分下，尾煤灰分提高3%，浮選精煤生產(chǎn)率也提高了2%。

3 選煤用機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的自動(dòng)化方向發(fā)展

目前機(jī)械攪拌式浮選機(jī)自動(dòng)化，已經(jīng)成了選煤行業(yè)的重要發(fā)展方向。自二十世紀(jì)80年代以來，為了使煤炭分選的效果有所提高，自動(dòng)系統(tǒng)的引用就備受重視，并在研發(fā)和應(yīng)用上取得了成效。此時(shí)采用自動(dòng)化提供所控制的技術(shù)范圍主要包括自動(dòng)檢測(cè)浮選入料的濃度，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)所確定最佳入料礦漿濃度對(duì)入料濃度進(jìn)行有效控制。自動(dòng)檢測(cè)浮礦漿和干煤泥，對(duì)于用量進(jìn)行自動(dòng)控制。對(duì)于浮選藥劑用量以及加藥制度進(jìn)行自動(dòng)控制，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)室小浮選實(shí)驗(yàn)，對(duì)于捕收劑和起泡劑的最佳用量加以確定，然后對(duì)于入浮干煤泥用量以及加藥制度進(jìn)行自動(dòng)控制。

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制設(shè)備需要進(jìn)一步創(chuàng)新運(yùn)行模式。鑒于分選效果主要是通過浮選泡沫層厚度及灰分來衡量的，并據(jù)此制定參數(shù)，有關(guān)研究人員開始在機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中引入數(shù)字化圖像處理技術(shù)，以使得浮選過程中的自動(dòng)控制效果獲得最佳狀態(tài)。比如，在信號(hào)的采集和技術(shù)處理中，可以采用DSP(Digital Signal Processing)數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)于電荷耦合元件(Charge-coupled Device，簡(jiǎn)稱“CCD”)的在線信息進(jìn)行采集，可以將浮選泡沫層圖像的特征量提取出來，對(duì)精煤泡沫灰分進(jìn)行預(yù)測(cè)。關(guān)于煤泥浮選泡沫的灰度信息以及梯度信息，都可以通過圖像觀察到，并對(duì)于浮選的狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

在未來的浮選泡沫層的精煤灰分預(yù)測(cè)技術(shù)中，圖像分析技術(shù)已經(jīng)成為了重點(diǎn)研究課題。但是，從生產(chǎn)實(shí)踐的角度而言，新的技術(shù)研究成果要投入到工業(yè)生產(chǎn)中，要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)、調(diào)試以及試用等等一系列過程，真正用于指導(dǎo)生產(chǎn)的難度相對(duì)較大。但是，卻能夠很容易地檢測(cè)浮選泡沫層厚度。從生產(chǎn)實(shí)踐的角度出發(fā)，要提高浮選效果，就要引進(jìn)更為先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，并提高自動(dòng)化水平。

從選煤用機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的未來應(yīng)用情況來看，可以將紅外等高新技術(shù)引入其中，對(duì)于檢測(cè)各浮選室泡沫層厚度的裝置進(jìn)行研究開發(fā)，以將浮選室的精煤產(chǎn)率反映出來。將該裝置與液位自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，以對(duì)于裝置的各項(xiàng)功能自動(dòng)控制，隨著泡沫層厚度發(fā)生變化，也要相應(yīng)地有所調(diào)節(jié)。泡沫刮板可以將精煤泡沫及時(shí)地刮出，且不會(huì)出現(xiàn)礦漿或者刮虛泡的現(xiàn)象。為了提高刮泡質(zhì)量，要提升浮選機(jī)裝置的性能。對(duì)各浮選室刮泡機(jī)構(gòu)進(jìn)一步研制，開發(fā)出可以獨(dú)立運(yùn)行的裝置，將變頻調(diào)速器安裝于其中，不僅可以對(duì)于刮泡速度進(jìn)行調(diào)控，而且還能夠有效地控制泡沫層厚度。

這些研究成果如果能夠獲得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，就可以對(duì)于選煤用機(jī)械攪拌式浮選機(jī)以優(yōu)化，對(duì)于促進(jìn)煤泥浮選技術(shù)的發(fā)展具有極大的促進(jìn)作用。

4 結(jié)語

綜上所述，提供煤泥分選效率，不僅提高煤資源的有效回收率，還且還提高了煤泥的可利用率，使選煤企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有所提高。在原煤中對(duì)煤泥進(jìn)行分選，普遍采用的方法就是浮選。中國(guó)在煤泥浮選上，采用機(jī)械攪拌式浮選設(shè)備，大大地提高了浮選工作效率。

[1]國(guó)家選煤機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心.XJM-S45型浮選機(jī)檢驗(yàn)[R].唐山:煤炭科學(xué)研究總院,2011.

[2]劉少珍.旋流微泡浮選柱和機(jī)械攪拌式浮選機(jī)工藝效果對(duì)比[J].選煤技術(shù),2012(01).