我國煤用浮選機充氣攪拌裝置分析

浮選機是我國選煤廠回收細(xì)粒煤最主要的浮選設(shè)備，浮選機的充氣攪拌裝置擔(dān)負(fù)著對礦漿進行充氣、攪拌，使其循環(huán)等作用，從而為浮選過程的順利進行創(chuàng)造良好的流體動力學(xué)狀態(tài)。這里通過對我國幾種煤用浮選機充氣攪拌裝置進行介紹和分析，提出了一個性能良好的充氣攪拌裝置所應(yīng)滿足的要求，為我國選煤企業(yè)浮選機的改造以及新型充氣攪拌裝置的設(shè)計提供參考。

1、機械攪拌式浮選機

目前在我國選煤廠應(yīng)用較廣的浮選機為XJM-S系列機械攪拌式浮選機，約占我國煤泥浮選設(shè)備的70%以上。

機械攪拌式浮選機的充氣攪拌裝置主要由葉輪、定子、軸、套筒、膠帶輪、進氣管等部分組成。葉輪沒有兩層，上層葉輪用來吸入空氣和循環(huán)槽內(nèi)礦漿，下層葉輪用來吸入新鮮礦漿。葉輪通過軸和膠帶輪在電機的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，此時在葉輪的中間區(qū)域形成負(fù)壓，由于在葉輪輪轂上開有環(huán)形氣道，外部空氣通過軸和套筒之間的通道進入葉輪上下層，實現(xiàn)雙系統(tǒng)進氣。在進氣口設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)閘板，在運轉(zhuǎn)過程中，操作人員可根據(jù)需要隨時調(diào)節(jié)進氣量。進入的空氣被高速旋轉(zhuǎn)的葉輪切割、分散成大量小氣泡，氣泡和吸入的礦漿混合后在定子的導(dǎo)流作用下分散到浮選槽內(nèi)，從而完成充氣攪拌過程。

定子采用分體式結(jié)構(gòu)，分為蓋板和導(dǎo)向葉片兩部分，安裝后可以保證吸漿管與葉輪下吸口的軸向間隙以及葉輪與定子葉片的徑向間隙達到設(shè)計要求，從而使葉輪能吸入大量的新鮮礦漿，并減輕了起吊質(zhì)量和安裝難度。

機械攪拌式浮選機的充氣攪拌裝置的特點是：

（1）自吸空氣方式不僅使浮選系統(tǒng)簡單、設(shè)備臺數(shù)少、操作和管理方便，而且空氣在液流卷吸作用下進入浮選槽，彌散效果好，氣泡分布均勻。

（2）由于葉輪要起到切割空氣和吸入礦漿等作用，對葉輪的設(shè)計有特殊要求，葉輪轉(zhuǎn)速一般較高，能耗相對較高。

（3）性能穩(wěn)定，對煤種變化和生產(chǎn)波動的適應(yīng)性較強。

2、壓氣式機械攪拌浮選機

國外煤用壓氣式浮選機主要為波蘭的IF系列壓氣式機械攪拌浮選機，已在波蘭應(yīng)用近百臺，在我國也有應(yīng)用。

壓氣式機械攪拌式浮選機的充氣攪拌裝置主要由葉輪、定子和定子底座組成，煤漿通過中心的給料裝置給入，壓縮空氣由空心軸進入，從軸的端部排出，煤漿和壓縮空氣沿葉輪的葉片，通過定子導(dǎo)向拋出，然后逐步上升，在攪拌、拋射、上升過程中完成礦化作用。

這種浮選機的充氣攪拌裝置的特點是：

（1）充氣均勻，充氣量可調(diào)，可根據(jù)生產(chǎn)需要產(chǎn)生數(shù)量充足、尺寸合適的微氣泡。

（2）自動化程度高：壓氣量及礦漿液位高度已實現(xiàn)自動化測控。

（3）能耗較低。

3、噴射式浮選機

噴射式浮選機是利用噴射和微泡析出機理實現(xiàn)煤漿充氣、氣泡礦化的噴射型浮選機。經(jīng)過優(yōu)化的FJC系列噴射式浮選機目前已在100余座選煤廠推廣應(yīng)用。

FJC系列噴射式浮選機的充氣攪拌裝置主要由給料管、進氣管、噴嘴及喉管組成，如圖1所示。

煤漿經(jīng)泵加壓由噴嘴高速噴出后，在噴射室形成負(fù)壓?？諝饧赐ㄟ^進氣管進入混合室，并被噴嘴出的高速旋轉(zhuǎn)噴射流裹卷和剪切，同時溶解于煤漿中的空氣呈過飽和狀態(tài)，以微泡形成有選擇性地在煤粒表面析出。最終充氣煤漿經(jīng)喉管噴出后撞擊假底，實現(xiàn)對煤漿的充氣攪拌。

該充氣攪拌裝置具有較大的強度和攪拌范圍，整個充氣攪拌裝置只有四根吸氣管伸出液面，有利于泡沫層向刮泡堰均勻游動。具體特點為：

（1）無機械攪拌部件，結(jié)構(gòu)較簡單。

（2）氣泡以微泡析出，充氣量較大。

（3）礦漿通過量大。

（4）有利于較粗顆粒的浮選。

4、性能對比

4.1、充氣性能

機械攪拌式浮選機是利用葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)壓，吸入空氣并對空氣切割成大量小氣泡，從而實現(xiàn)浮選機的充氣，這樣就需要葉輪有較高的轉(zhuǎn)速，并且要對空氣具有較強的切割功能，但浮選機無需外部風(fēng)源供風(fēng)，系統(tǒng)簡單。

壓氣式機械攪拌浮選機的空氣靠外部給入，充氣量大，并且可以調(diào)節(jié)，充氣均勻，但需要單獨的充氣系統(tǒng)，能耗相對較低，有利于設(shè)備的大型化開發(fā)。

噴射式浮選機在充氣方式上主要利用高速煤漿在噴嘴處的射流形成負(fù)壓吸入空氣，并被噴嘴噴出的旋轉(zhuǎn)煤漿裹卷和剪切成大量小氣泡，混合室內(nèi)經(jīng)循環(huán)泵加壓的空氣也在煤粒表面有選擇性的以微泡形成析出。

圖2所示為國外的一些研究者對礦物顆粒進行不同充氣方式的浮選試驗結(jié)果。說明了微泡可強化浮選效果，因此在保證充氣量的前提下可提高微泡的比例。

4.2、攪拌方式

機械攪拌式浮選機利用葉輪的旋轉(zhuǎn)對礦漿進行攪拌，葉輪起到吸氣和攪拌的雙重作用，葉輪的轉(zhuǎn)速一般較高，因此對礦漿的有較強的攪拌作用，且有利于浮選藥劑的分散，由于定子導(dǎo)流裝置的作用，能夠保證浮選區(qū)液面的穩(wěn)定。

壓氣式機械攪拌浮選機與自吸式機械攪拌浮選機均靠葉輪的旋轉(zhuǎn)對礦漿攪拌，葉輪主要起到攪拌礦漿的作用，攪拌強度要能夠保證礦粒懸浮。

噴射式浮選機無運動部件，主要依靠高速煤漿從喉管噴出后撞擊假底，實現(xiàn)對礦漿的沖氣攪拌，攪拌范圍和強度都比較大。

4.3、分選選擇性

浮選精煤分高一直是我國選煤行業(yè)普遍存在的問題，幾種攪拌裝置在合適的條件下都取得了較好的分選效果，但浮選精煤中高灰細(xì)泥的夾帶依然很嚴(yán)重，有待進一步研究改進。

5、結(jié)語

綜上所述，浮選機充氣攪拌裝置的改進和設(shè)計要盡量滿足以下要求：

（1）具有較好的充氣性能，充氣量可調(diào)，在保證充氣量的前提下可提高微泡的析出量，強化浮選效果。

（2）攪拌裝置要能夠保證礦粒懸浮和浮選槽液面的穩(wěn)定性，針對不同煤種的密度和可浮性差異，設(shè)計考慮攪拌強度和槽內(nèi)礦漿循環(huán)比的可調(diào)性，以實現(xiàn)流體動力學(xué)參數(shù)最優(yōu)。

（3）在滿足浮選效果的前提下盡可能使攪拌裝置結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，能耗較低。

充氣攪拌裝置是浮選機的核心部件，只要能起到較好充氣性能和攪拌性能的充氣攪拌裝置都可以來進行研究和應(yīng)用，通過這里的介紹和分析以期能對我國煤用浮選機充氣攪拌裝置的改進以及新型充氣攪拌裝置的研發(fā)提供參考和借鑒。

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