一文道尽浮选设备现状及发展趋势

2016-08-18 10:02 [能源观察] 来源于：56选煤服务中心作者：56选煤服务中心

导读：近年来，随着采煤机械化程度提高，原煤质量逐渐变差，细颗粒煤炭所占比例越来越多，小于0.5mm粒级含量已经达到20%-25%，甚至更高。而浮选的主要处理对象就是细粒煤泥，所以浮选在现有选矿过程中越来越重要。浮选设备是实现矿物浮选分离过程中应用最广泛、最

近年来，随着采煤机械化程度提高，原煤质量逐渐变差，细颗粒煤炭所占比例越来越多，小于0.5mm粒级含量已经达到20%-25%，甚至更高。而浮选的主要处理对象就是细粒煤泥，所以浮选在现有选矿过程中越来越重要。浮选设备是实现矿物浮选分离过程中应用最广泛、最有效的关键设备。若要加强对原煤或洗选过程中所产生的细粒煤的回收，提高精煤产率，就要求浮选机朝着大型化、节能化、自动化方向发展。

1 浮选设备的发展概况

19世纪末，浮选方法正式在工业中应用，至今已有100多年的历史。Goover.T于1909年制造了用于泡沫浮选的多槽叶轮搅拌装置，1915年制造出喷射式浮选机样机。20世纪20年代，国外一些浮选设备制造商开发出各类型机械搅拌式浮选机和充气式机械搅拌浮选机，30年代后浮选机发展迅速，其中芬兰奥托昆普公司的OK—TankCell型浮选机，F L Smidth矿物公司的Wemco自吸气浮选机和Dorr-Oliver充气式机械搅拌浮选机，芬兰Metso(美卓)矿物公司的RCS(Reactor Cell System)型充气机械搅拌式浮选机，北京矿冶研究总院的JJF系列、XJZ系列和KYF系列机械搅拌式浮选机应用比较广泛。

我国在浮选设备研究方面起步较晚，到20世纪70年代才开始自主研发，到80年代初成功研发了JJF型机械搅拌式浮选机，随后相继研发了充气机械搅拌式浮选机、粗颗粒浮选机、闪速浮选机等数十种浮选机。在当前中国选煤行业使用的浮选设备中，以机械搅拌式浮选机为主，约占80%，其次为充气式浮选机，约占15%，空气析出式浮选机占5%。

2 浮选设备的现状

2.1大型化

随着金属和非金属矿的开采量增大，对浮选机增大处理量的需求也越来越紧迫。特别是机械化开采矿石导致的低品位矿石数量剧增，大型浮选机就成了急需品。

在设计大型化时要遵循浮选槽内有足够的空气和叶轮-定子系统的流体动力学符合浮选动力学的原则。

(1)对于机械搅拌式浮选机，由于是由鼓风机向浮选槽内压入空气，不需要产生负压自吸空气，所以可以加大槽深，这增加了气泡与矿粒的碰撞机会，形成了平稳的泡沫区和较长的分离区，提了的精矿的数量和质量。

(2)目前，大部分浮选机采用圆筒形槽，为避免槽底矿砂堆积，可以将槽底设计为锥底形或U形，有利于粗重矿粒向槽中心移动，以便返回叶轮区再循环，减少矿浆短路现象。

(3)叶轮搅拌力要适中，否则分选区不稳定、液面翻花，影响气泡矿化，降低有用矿物的回收。定子应有利于将叶轮产生的旋转矿浆流变为径向矿浆流，形成细微空气泡，稳定液面，防止翻花并降低能耗。

2.2节能化

由于近年煤炭效益降低，降低浮选能耗成为提高选煤厂经济效益的一种途径，也符合国家“节能降耗”的政策。

根据浮选机电机的力矩特性，可以采用改变频率来调节浮选机主轴电机转速的方法进行节能改造。调频调速在一定程度上增加了电动机的使用寿命，而且当出现故障时，浮选机在第一时间停机，减小了各个零件的损坏。

不同的浮选机组其负载也不同，因此要根据不同的浮选机组进行改造，但是由于第一台浮选机负载率在机组中最高，因此并不适合改造，所以只对其他几台进行节能改造。

根据不同的浮选机型号选择不同的叶轮叶片形式和参数，使其达到最节能的工作状态。

2.3自动化

根据浮选过程矿浆停留时间短、矿化气泡形成快、波动速度敏感的特点和选矿行业的特殊性，研究适用灵敏的测定元器件和检测仪表。

(1)浮选机液位传感器。该传感器的原理是根据不同物质具有不同电导率的原理设计的。插入液体中的两个电极之间的电导率，与电极的横断面积成正比，与两电极之间距离成反比。所以，浮选机的液位可以通过测量矿浆电导率的变化来确定。

(2)浮选机液面自动控制系统。该系统用浮标检测液面高低，经转换信号后，至KMM可编程序调节器运算输出，转换后再经过伺服放大器放大，由电动执行机构控制尾矿槽闸板升降来调节选的。

(3)射流浮选柱的检测与控制系统。这个系统由上下位机组成。上位机为IPC586微机，下位机为台湾研华新型模块化工控ADAM5000。通过设定模拟量、开关量的输入和输出信号来进行控制。

(4)微泡浮选柱计算机监控系统。该系统采用两点压力法检测和控制浮选柱内液位，确立了加药量与进料流量的函数关系。

(5)泡沫数字图像控制。浮选泡沫体由大量大小不一、形状各异、灰度值不同的矿化气泡组成，包含大量与浮选过程变量及浮选结果有关的信息。泡沫图像上有很多特征参数，通过分析各特征参数的物理意义及其随浮选时间(泡沫纹理)的变化关系，定性地指出了各泡沫特征参数与泡沫纹理的相关性。

2.4应用广泛化

现在浮选设备越来越多地应用在不同领域，不仅用于分选矿物，还用于造纸、农业、食品、医药、微生物、环保等行业的许多原料、产品或废弃物的回收、分离、净化。

(1)微生物浮选分离。已经证实藻类和细菌等很多微生物都能被泡沫富集，所以浮选技术能够很好地应用在水处理方面。目前用浮选法除去藻类已经成为热带国家很好的选择方案。

(2)废纸脱墨。废纸脱墨技术已经相当成熟。在废纸脱墨技术中主要利用的是机械搅拌式浮选机和浮选柱，效果显著。脱墨浮选机已经广泛应用于工业，并且其工艺得以优化改善。我国废纸脱墨浮选技术已完成了质的飞跃。

(3)净化含油污水。在用浮选柱脱油时，由于浮选柱搅拌力度小，油与气泡附着顺利，附着气泡上升的油很难脱离，提高了油的回收率。由于浮选法除油效率高，停留时间短，所以在世界各油田得到广泛应用。

3 发展趋势

(1)选设备大型不仅增大了处理量，而且减少了占地面积，节省了成本。在2012年以前，世界上最大的浮选机容积为350m3。2012年美国犹他州FLSmidth公司生产出了更大容积的浮选机，容积达到了660m3。但是大型化技术，尤其是同比例放大技术中，还存在一些技术问题急需解决。

(2)节能降耗仍是浮选设备在很长时间的研究热点，不仅可以通过优化叶轮结构设计，而且可以探究完善充气方式，研究适用于浮选机叶轮、定子等易损件的耐磨材料，以及用于液压充气器的耐磨喷头，以提高易损件的使用寿命，降低消耗，节省资源。

(3)目前国内大多数选煤厂都采用了浮选自动化技术，但是还有很多技术问题有待解决。因此，在完善浮选系统自动化控制，促进企业生产管理的智能化、数字化，降低选煤生产成本，提高选煤产品质量方面尚有很多工作要做。

(4)浮选设备在超净煤制备、造纸、资源二次利用、水净化方面的应用还需进一步研究拓展。

（编辑：东北亚）

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