浮選機(jī)的試驗與工業(yè)應(yīng)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(jī)在礦物可浮性變化大或難浮煤多等特殊情況下較傳統(tǒng)浮煤機(jī)有著明顯優(yōu)勢，現(xiàn)已逐步發(fā)展為國內(nèi)選煤廠使用最為廣泛的洗煤浮選設(shè)備，XJM 系列浮選機(jī)可實現(xiàn)對粒徑0.5 mm 以內(nèi)的煤粒以及粒徑小于0.074 mm 的細(xì)煤粒實現(xiàn)高效分選?，F(xiàn)對某礦洗煤廠浮選機(jī)進(jìn)行設(shè)備更換，通過對比兩型號浮選機(jī)浮選效果對洗煤廠洗選效率進(jìn)行優(yōu)化。

1 某礦浮選機(jī)概況

某礦選煤廠浮選機(jī)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(jī)的浮選參數(shù)。為提高選煤廠浮選效率，該廠決定引入XJM-KS20 型浮選機(jī)增強(qiáng)對原煤的洗選效率，其中XJM-KS20 型浮選機(jī)參數(shù)見表2 所示。

表1 XJQ-Z13 型號浮選機(jī)工作參數(shù)

表2 XJM-KS20 型號浮選機(jī)技術(shù)參數(shù)

2 浮選試驗要求

2.1 浮選指標(biāo)

對于浮選效果的評定標(biāo)準(zhǔn)常通過浮選精煤數(shù)量指數(shù)ηif進(jìn)行衡量：

其中γj代表生產(chǎn)過程中的實際精煤產(chǎn)率，為浮選機(jī)浮選出的實際精煤量與投入原煤量的比值，兩數(shù)值均可通過稱量獲得。而提出γk值是由于實際生產(chǎn)過程中對于入料量以及精煤、尾煤的產(chǎn)量測量情況往往較為苛刻，因此提出用灰分平衡法進(jìn)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(guī)定為與實際浮選精煤灰分相同時的理論浮選精煤產(chǎn)率，同時還有ηwf即同一煤種在不同工藝下的分選指標(biāo)，后續(xù)試驗會給出具體數(shù)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(dāng)試驗得出的αy數(shù)值低于特定值時，任何浮選機(jī)以及浮選條件下都不可能生成符合標(biāo)準(zhǔn)的精煤，此時則判定該煤種不可浮選或極難浮選；而當(dāng)精煤灰分升高時，則浮選等級相應(yīng)提高為易于浮選或極易選等，此時常規(guī)條件下的浮選即可浮選出符合標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行XJM-KS20 型浮選機(jī)浮選試驗時也將從精煤灰分角度對該礦試驗進(jìn)行可浮性評價研究。

2.3 浮選機(jī)試驗要求

在進(jìn)行浮選試驗時對浮選機(jī)的選取通常有以下幾個方面的要求：

1）浮選機(jī)槽體的體積應(yīng)在3 L 以上，目前小型浮選機(jī)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(jī)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(zhuǎn)速，增加煤漿的分選效率，該型號浮選機(jī)設(shè)計容量20 L滿足需求。

2）浮選機(jī)應(yīng)配置氣體流量計對空氣量進(jìn)行監(jiān)測控制，本浮選機(jī)有進(jìn)氣閥進(jìn)行調(diào)節(jié)滿足要求。

3）刮泡機(jī)構(gòu)的刮泡速度設(shè)計應(yīng)在30 r/min 以上，以確保浮出泡沫盡快刮走，且刮泡距離應(yīng)保持一致，刮泡時間可進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。

4）煤漿濃度配比控制，可進(jìn)行自動化補(bǔ)水對液位進(jìn)行自動平衡調(diào)節(jié)，目前大多數(shù)浮選機(jī)不具備此條件，可通過后續(xù)改進(jìn)來避免人工補(bǔ)水帶來的問題誤差[1]。

3 XJM-KS20 型浮選機(jī)特征及試驗參數(shù)

3.1 工作原理

由工作面運(yùn)出的原煤經(jīng)初步處理后與浮選藥劑進(jìn)行混合，兩者共同輸送至浮選機(jī)的假底下，此時浮選機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生負(fù)壓，可以將輪腔上下部的煤漿與藥劑以及外界空氣通過導(dǎo)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(zhuǎn)離心力下與煤漿進(jìn)行充分混合，小分子的煤粒與空氣結(jié)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(jī)有專門的刮泡機(jī)構(gòu)可將礦化氣泡排出。同時未形成礦化氣泡的煤漿可進(jìn)行下一步循環(huán)混合礦化，通過進(jìn)入第二室假底重復(fù)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(jié)構(gòu)中排出，完成浮選過程[2]。XJM 系列浮選機(jī)結(jié)構(gòu)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(shù)。

表3 精礦小篩分試驗結(jié)果

表4 尾礦小篩分試驗結(jié)果

圖1 XJM 系列浮選機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 工作特征

1）XJM 系列浮選機(jī)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(jī)所獨(dú)有的，可以將自吸式入料浮選機(jī)與直流式入料浮選機(jī)的優(yōu)點集于一身，克服了自吸式入料浮選機(jī)流量小的缺點，也解決了直流式浮選機(jī)入料時容易發(fā)生短路的問題。

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

3）外界空氣進(jìn)入時通道設(shè)計獨(dú)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(qū)域最佳，即礦化效果最好，可實現(xiàn)空氣與煤漿充分接觸融合，加快浮選速度?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)進(jìn)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(jī)槽體有藥劑添加點可對各浮選室進(jìn)行分別加藥，且藥劑可進(jìn)行霧化處理，加大物料之間的接觸礦化概率。

4 工業(yè)應(yīng)用及效益對比

4.1 現(xiàn)場應(yīng)用情況

結(jié)合該礦生產(chǎn)實際進(jìn)行浮選參數(shù)選取，實際生產(chǎn)過程中浮選機(jī)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(jī)用電量為3.68 kW·h/t?？偟膩碚fXJM-KS20 浮選機(jī)較原先XJQ-Z13浮選機(jī)有著明顯的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）浮選系統(tǒng)簡潔，增設(shè)有礦化器結(jié)構(gòu)可有效減小浮選機(jī)的占地面積，也極大提高了分選效率及煤粒的礦化率。

2）設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)可靠，優(yōu)化后的浮選機(jī)可對粒徑小于0.5 mm 的煤粒進(jìn)行有效分選，在煤漿濃度等輕度變化時該浮選機(jī)的分選效果也較為理想可靠。

3）浮選機(jī)精煤數(shù)量指數(shù)ηif為94.98%，浮選完善指標(biāo)ηwf為49.98，可以看出該浮選機(jī)的浮選效果符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[3]。

4.2 效益對比

經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用，XJM-KS20 型浮選機(jī)的原煤浮選處理結(jié)果見表5，與表1 中數(shù)據(jù)進(jìn)行對比可看出兩浮選機(jī)的優(yōu)劣。

表5 XJM-KS20 型號浮選機(jī)工作參數(shù)

經(jīng)對比可以看出，使用新型浮選機(jī)后精礦產(chǎn)出率得到了提高，原先浮選機(jī)的精礦產(chǎn)出率為80.70%，而新型浮選機(jī)的精礦產(chǎn)出率為81.78%，提高了1.08 個百分點，總精煤產(chǎn)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(jìn)行計算，每年可帶來360 萬元的直接經(jīng)濟(jì)效益；XJM-KS20 型浮選機(jī)較原設(shè)備的藥劑損耗得到降低，原設(shè)備1.14 kg/t 的藥劑使用量在使用新設(shè)備后降低了0.97 kg/t，按干煤泥藥劑4 000 元/t 進(jìn)行計算，每年使用藥劑可節(jié)省16.32 萬元。

5 結(jié)語

該礦選煤廠經(jīng)過設(shè)備的更換升級，更換原有XJQ-Z13 型號浮選機(jī)為XJM-KSD20 型號浮選機(jī)，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(jié)省了藥劑使用成本，原先每年洗選150 萬t 原煤的洗選量經(jīng)設(shè)備改造提升至200 萬t，為煤礦的高產(chǎn)高效發(fā)展提高了極大保障。