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浮選設備現狀及發展趨勢

　　近年來，隨著采煤機械化程度提高，原煤質量逐漸變差，細顆粒煤炭所占比例越來越多，小于0.5mm粒級含量已經達到20%-25%，甚至更高。而浮選的主要處理對象就是細粒煤泥，所以浮選在現有選礦過程中越來越重要。浮選設備是實現礦物浮選分離過程中應用最廣泛、最有效的關鍵設備。若要加強對原煤或洗選過程中所產生的細粒煤的回收，提高精煤產率，就要求浮選機朝著大型化、節能化、自動化方向發展。

　　1浮選設備的發展概況

　　19世紀末，浮選方法正式在工業中應用，至今已有100多年的歷史。Goover.T于1909年制造了用于泡沫浮選的多槽葉輪攪拌裝置，1915年制造出噴射式浮選機樣機。20世紀20年代，國外一些浮選設備制造商開發出各類型機械攪拌式浮選機和充氣式機械攪拌浮選機，30年代后浮選機發展迅速，其中芬蘭奧托昆普公司的OK—TankCell型浮選機，F L Smidth礦物公司的Wemco自吸氣浮選機和Dorr-Oliver充氣式機械攪拌浮選機，芬蘭Metso(美卓）礦物公司的RCS(Reactor Cell System)型充氣機械攪拌式浮選機，北京礦冶研究總院的JJF系列、XJZ系列和KYF系列機械攪拌式浮選機應用比較廣泛。

　　我國在浮選設備研究方面起步較晚，到20世紀70年代才開始自主研發，到80年代初成功研發了JJF型機械攪拌式浮選機，隨后相繼研發了充氣機械攪拌式浮選機、粗顆粒浮選機、閃速浮選機等數十種浮選機。在當前中國選煤行業使用的浮選設備中，以機械攪拌式浮選機為主，約占80%，其次為充氣式浮選機，約占15%，空氣析出式浮選機占５%。

　　2浮選設備的現狀

　　2.1大型化

　　隨著金屬和非金屬礦的開采量增大，對浮選機增大處理量的需求也越來越緊迫。特別是機械化開采礦石導致的低品位礦石數量劇增，大型浮選機就成了急需品。

　　在設計大型化時要遵循浮選槽內有足夠的空氣和葉輪-定子系統的流體動力學符合浮選動力學的原則。

　　(1)對于機械攪拌式浮選機，由于是由鼓風機向浮選槽內壓入空氣，不需要產生負壓自吸空氣，所以可以加大槽深，這增加了氣泡與礦粒的碰撞機會，形成了平穩的泡沫區和較長的分離區，提了的精礦的數量和質量。

　　(2)目前，大部分浮選機采用圓筒形槽，為避免槽底礦砂堆積，可以將槽底設計為錐底形或U形，有利于粗重礦粒向槽中心移動，以便返回葉輪區再循環，減少礦漿短路現象。

　　(3)葉輪攪拌力要適中，否則分選區不穩定、液面翻花，影響氣泡礦化，降低有用礦物的回收。定子應有利于將葉輪產生的旋轉礦漿流變為徑向礦漿流，形成細微空氣泡，穩定液面，防止翻花并降低能耗。

　　2.2節能化

　　由于近年煤炭效益降低，降低浮選能耗成為提高選煤廠經濟效益的一種途徑，也符合國家“節能降耗”的政策。

　　根據浮選機電機的力矩特性，可以采用改變頻率來調節浮選機主軸電機轉速的方法進行節能改造。調頻調速在一定程度上增加了電動機的使用壽命，而且當出現故障時，浮選機在第一時間停機，減小了各個零件的損壞。

　　不同的浮選機組其負載也不同，因此要根據不同的浮選機組進行改造，但是由于第一臺浮選機負載率在機組中最高，因此并不適合改造，所以只對其他幾臺進行節能改造。

　　根據不同的浮選機型號選擇不同的葉輪葉片形式和參數，使其達到最節能的工作狀態。

　　2.3自動化

　　根據浮選過程礦漿停留時間短、礦化氣泡形成快、波動速度敏感的特點和選礦行業的特殊性，研究適用靈敏的測定元器件和檢測儀表。

　　（1）浮選機液位傳感器。該傳感器的原理是根據不同物質具有不同電導率的原理設計的。插入液體中的兩個電極之間的電導率，與電極的橫斷面積成正比，與兩電極之間距離成反比。所以，浮選機的液位可以通過測量礦漿電導率的變化來確定。

　　（2）浮選機液面自動控制系統。該系統用浮標檢測液面高低，經轉換信號后，至KMM可編程序調節器運算輸出，轉換后再經過伺服放大器放大，由電動執行機構控制尾礦槽閘板升降來調節選的 。

　　（3）射流浮選柱的檢測與控制系統。這個系統由上下位機組成。上位機為IPC586微機，下位機為臺灣研華新型模塊化工控ADAM5000。通過設定模擬量、開關量的輸入和輸出信號來進行控制。

　　（4）微泡浮選柱計算機監控系統。該系統采用兩點壓力法檢測和控制浮選柱內液位，確立了加藥量與進料流量的函數關系。

　　（5）泡沫數字圖像控制。浮選泡沫體由大量大小不一、形狀各異、灰度值不同的礦化氣泡組成，包含大量與浮選過程變量及浮選結果有關的信息。泡沫圖像上有很多特征參數，通過分析各特征參數的物理意義及其隨浮選時間（泡沫紋理）的變化關系，定性地指出了各泡沫特征參數與泡沫紋理的相關性。

　　2.4應用廣泛化

　　現在浮選設備越來越多地應用在不同領域，不僅用于分選礦物，還用于造紙、農業、食品、醫藥、微生物、環保等行業的許多原料、產品或廢棄物的回收、分離、凈化。

　　（1）微生物浮選分離。已經證實藻類和細菌等很多微生物都能被泡沫富集，所以浮選技術能夠很好地應用在水處理方面。目前用浮選法除去藻類已經成為熱帶國家很好的選擇方案。

　　（2）廢紙脫墨。廢紙脫墨技術已經相當成熟。在廢紙脫墨技術中主要利用的是機械攪拌式浮選機和浮選柱，效果顯著。脫墨浮選機已經廣泛應用于工業，并且其工藝得以優化改善。我國廢紙脫墨浮選技術已完成了質的飛躍。

　　（3）凈化含油污水。在用浮選柱脫油時，由于浮選柱攪拌力度小，油與氣泡附著順利，附著氣泡上升的油很難脫離，提高了油的回收率。由于浮選法除油效率高，停留時間短，所以在世界各油田得到廣泛應用。

　　3發展趨勢

　　(1)選設備大型不僅增大了處理量，而且減少了占地面積，節省了成本。在2012年以前，世界上最大的浮選機容積為350m3。2012年美國猶他州FLSmidth公司生產出了更大容積的浮選機，容積達到了660m3。但是大型化技術，尤其是同比例放大技術中，還存在一些技術問題急需解決。

　　(2)節能降耗仍是浮選設備在很長時間的研究熱點，不僅可以通過優化葉輪結構設計，而且可以探究完善充氣方式，研究適用于浮選機葉輪、定子等易損件的耐磨材料，以及用于液壓充氣器的耐磨噴頭，以提高易損件的使用壽命，降低消耗，節省資源。

　　(3)目前國內大多數選煤廠都采用了浮選自動化技術，但是還有很多技術問題有待解決。因此，在完善浮選系統自動化控制，促進企業生產管理的智能化、數字化，降低選煤生產成本，提高選煤產品質量方面尚有很多工作要做。

　　(4)浮選設備在超凈煤制備、造紙、資源二次利用、水凈化方面的應用還需進一步研究拓展。