浮选在煤炭加工中的应用
一．浮选用于工业上的发展历史
1 全油浮选：bulk-oil flotation 1860年由英国人Willian Haynis首先取得专利权。
分选作用主要在油-水界面发生，疏水矿粒进入油相，亲水矿粒进入水相。18年这种工艺用于工业生产。
2 表层浮选：skin flotation 1907年由马克魁斯通（Macquiston）首先取得专利权。 分选作用主要在水-气界面发生，疏水矿粒浮在水面上，亲水矿粒沉入水中。 以上两种浮选因其是在两相界面发生，因此又称为界面浮选。 3 泡沫浮选：froth flotation 1902年由Potter首先取得专利权。
分选作用主要在气-水-固三相界面发生，疏水矿粘附气泡并与气泡一起上浮，亲水矿粒留于水中。
（二）对工业用浮选设备的要求
• 1、充气作用：充气量大且易调节。造成大量的气-水界面，使气泡在浮选过程中充当载体。另外，由于不同的矿物或不同的浮选作业各有其合适的充气量，所以要求充气量可调。
• 2、搅拌作用：因为搅拌产生负压而吸入大量空气,并产生气泡。搅拌强度要足够使气泡粉碎、矿粒悬浮、药剂乳化分散,使浮选槽内矿浆浓度均匀；
• 矿粒和气泡在浮选机中的分布均匀;促使药剂和矿粒、矿粒和气泡的接触几率提高。 • 3、循环作用：浮选槽内矿浆循环量要大，以增加矿粒与气泡的接触机会。
• 4、调节作用：通过矿浆量的大小、浮选机中液面的高低、泡沫层的厚度都应可调，以适应自动控制需要。
• 5、连续工作：进料、刮泡、排料要连续进行。
• 6、一般的机械要求：结构简单、维修方便、能耗低、寿命长、能长期安全运行。 浮选过程中的充气矿浆
通常把浮选过程中的充气矿浆叫三相体系。相间的分界面叫相界面。 二、浮选机械
浮选机是实现浮选工艺过程的主要装置。
矿浆在搅拌槽内与浮选药剂充分作用后，送入浮选机在其中进行充气与搅拌，使表面已受捕收剂作用的矿粒向气泡附着，在矿浆面上形成矿化泡沫层，用刮板刮出，得泡沫产品（精矿）。
按有无充气搅拌机浮选设备可分成两大类: 1． 有机械搅拌型的浮选机
分为三类：（1）充气与搅拌同时完成；（2）搅拌机机构只管搅拌，充气由外界鼓风机完成；（3）搅拌机有充气与搅拌功能，但是强度不够，需要从外界压入空气进行鼓气。
2． 无机械搅拌型的浮选机也分为三类：（1）气体压入式如浮选柱；（2）气体析出式；
（3）喷射旋流式。 （一）机械搅拌式浮选机
• 机械搅拌式浮选机分两大类：
机械搅拌自吸式和机械搅拌压入式。
我国使用最多的是机械搅拌自吸式浮选机。如:XJK（选矿用）;XJM 、XJM-S（它是以XJM型为基础，模拟放大改进，最大为XJM-S16m3）、FJG-S8（在XJM-S型的分离区加上振荡器）;XJX、XJZ（最大12m3）等，都是我国目前常用的机械搅拌自吸式浮选机。
图3-1是自吸式机械搅拌浮选机示意图。 （一）机械搅拌式浮选机
（二)喷射旋流式浮选机 属于空气析出式浮选机。它没有叶轮搅拌，而是由加压矿浆析气形成气泡。特点是气泡直径小，微泡数量多。 • 我国自己研制的、适用于选煤的第一、第二代喷射旋流式浮选机型号为XPM-4、8。上个世纪80年代，由于喷嘴磨损严重而没有得到大面积推广。
• 近年来，随着选煤技术的发展，尤其是多种耐磨材料的研制成功，如高纯度氧化铝刚玉耐磨材料、碳化钨、碳化硅钢耐磨材料、陶瓷复合钢耐磨材料的研制成功，解决了磨损问题，喷射旋流式浮选机又得到了新的发展。第三代喷射旋流式浮选机是FJC型，它的系列产品有FJC-4、6、8、12、16、20。 （二）喷射式浮选机
（二）喷射式浮选机
FJC20型煤用喷射式浮选机
（二）喷射式浮选机
槽体、刮泡与放矿机构相似于XJM-4型,不同的是采用直流式给矿，槽体之间直接相连，无中矿箱和U形连接管。每两个浮选槽配备1台砂泵，从浮选槽中抽出部分矿浆，使其加压，再从喷嘴中以20m/s左右的高速喷出，使混合室造成负压，吸入空气。高速射流将空气切割、粉碎成细小微泡，并互相混合，沿切线方向进入旋流器，看下图 .
• 在旋流器中, 将混合物高速旋转,呈伞状甩向浮选槽。加压过程中溶解在煤浆中的空气在混合室负压区析出,形成微泡,有选择性地在矿物疏水性表面析出,完成矿化。 没有浮出的煤泥在浮选机各槽内均有机会被循环砂泵吸出进行循环,再次被矿化分选；其余矿浆则直接进入下一室与旋流器甩出的气泡相遇而矿化,完成浮选过程。
1、微泡量大。因为循环泵加压矿浆增加了空气的溶解度；矿浆从喷嘴高速喷出，压力急剧下降，空气在矿浆中呈过饱和状态，以大量微泡形式析出；提高可浮性和入浮上限（一般浮选机0.5mm，这种浮选机可达1mm）。 2、充气搅拌装置是一种喷射式乳化装置。在将气体和矿浆高度分散成微细状态的同时也使药剂受到剧烈的乳化作用,提高药效,降低药耗。
3、充气矿浆从旋流器内呈伞状向斜下方甩出,碰到槽底再折向浮选机液面,呈W型运动,与直流的矿浆相遇,增加矿粒与气泡的接触几率。
4、气泡分布均匀。每个浮选槽中有4个充气搅拌机构甩出气泡，这比一个大体积的搅拌装置甩出气泡更均匀。
5、 矿浆循环量大。使物料受到多次反复分选，改善分选效果。 6、由于是直流式,处理能力大。
• 2003年，唐山国华科技有限公司提出： • “1+1模式选煤厂”，就是在处理能力<2.0Mt的选煤生产系统中用1台三产品重介旋流器和1台FJC20型喷射式浮选机。三产品重介旋流器分选>0.3mm粒级煤炭，1台FJC20型喷射式浮选机分选<0.3mm粒级煤泥。浮选机单槽容积20m3在目前是我国最大的。
机械搅拌式与喷射式浮选机的工艺指标对比(极易浮)
机械搅拌喷射式XJX-T12 FJCR12 浮选机 容积，m3 12*4=48 12*4=48 12.33 12.06 灰分，% 入料 40 浓度，g/L 45 86.38 85.85 产率，% 精煤 灰分，% 5.24 5.10 13.62 14.15 产率，% 尾煤 灰分，% 57.29 54.29 12.57 18.77 干煤，t/h 处理量 469.25 矿浆，m3/h 279.33 干煤，kW/(h. 14.63 7.56 单位耗t) 电 矿浆，kW/(h. 0.66 0.30 m3) 0.54 捕收剂，kg/t 0.78 药剂用起泡量 0.42 0.29 剂,GF,kg/t （三）浮选柱
• 浮选柱是在上世纪60年代由加拿大的布廷和特列勃发明，当时在世界各地风行一时。后来，由于在选矿试验中出现了一些机械和操作上的问题。直到1980年，才又重新在世界出现了研制和应用浮选柱的热潮，使浮选柱得到迅速发展。近年来研制和应用的国家主要有加拿大、美国、俄罗斯、英国、中国等。 （三）浮选柱 Flotation Column 1、工作原理
型号
如图3-19，微泡浮选柱包括柱浮选、旋流分选、管流矿化三部分。整个构造为柱式，柱浮选在柱体上部，用于原料预选，并借助其选择性优势得到高质量精矿；旋流分选位于
柱浮选下部，用于柱浮选的进一步分选，并通过高回收能力得到合格尾矿；管流矿化是在引入气体并形成微泡的基础上，对旋流中矿进一步分选并沿切向与旋流分选相连接以形成循环。
（三）浮选柱 Flotation Column
• 1、充气作用：充气量大且易调节。造成大量的气-水界面，使气泡在浮选过程中充当载体。另外，由于不同的矿物或不同的浮选作业各有其合适的充气量，所以要求充气量可调。
• 2、搅拌作用：因为搅拌产生负压而吸入大量空气,并产生气泡。搅拌强度要足够使气泡粉碎、矿粒悬浮、药剂乳化分散,以保证浮选槽内矿浆浓度均匀;矿粒和气泡在浮选机中的分布均匀;促使药剂和矿粒、矿粒和气泡的接触几率提高。
（四） 影响浮选的因素 1、磨矿细度
（1）有用矿物基本上单体解离。物与脉石的连生体；
（2）粗粒单体矿粒粒度，必须小于矿物浮选的粒度上限。
（3）尽可能避免泥化。浮选矿粒粒度小于0．01毫米时，浮选指标显著恶化。 2、矿浆浓度
矿浆浓度很低时，回收率低，精矿质量高 矿浆浓度升高，回收率升高
适宜的矿浆浓度由矿石性质和浮选条件确定 3、药剂制度
浮选过程中加入药剂的种类和数量、加药地点和加药方式统称为药剂制度，也称药方。它对浮选指标有重大影响。药剂的种类和数量通过试验确定。但在生产实践中，还要对加药数量、加药地点与加药方式不断地修正与改进。 4、充气和搅拌
强化充气作用，可提高浮选速度，节约水电、药剂。但充气量过大，会把粘土类细泥带进泡沫产品，难以保证精煤质量。搅拌的作用是使颗粒均匀悬浮，使空气很好弥散。适宜的充气和搅拌应通过试验确定。
