（1.潞安礦務(wù)局， 山西省長治市， 046032；�� 2.中國礦業(yè)大學(xué)， 江蘇省徐州市， 221008）

摘 要 介紹了國內(nèi)外浮選柱的發(fā)展概況及不同類型浮選柱的結(jié)構(gòu)特點，詳細(xì)介紹了新型旋 流微泡浮選柱在選煤廠煤泥浮選中的工業(yè)應(yīng)用情況。結(jié)果表明，該旋流微泡浮選柱工藝指標(biāo) 先進(jìn)、動力消耗小、節(jié)能明顯、維護(hù)方便，是細(xì)粒煤浮選脫硫降灰有效而經(jīng)濟的工藝設(shè)備 ，具有廣闊的應(yīng)用前景。�� 

關(guān)鍵詞 煤泥浮選  浮選柱  脫硫降灰��

1  國內(nèi)外浮選柱的發(fā)展概況

浮選柱自問世至今，經(jīng)歷了近40年曲折歷程。由于浮選柱結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、成本低 、 建設(shè)周期短和精礦質(zhì)量好等眾多優(yōu)點而倍受選礦界的青睞。曾經(jīng)形成一股世界范圍內(nèi)的應(yīng)用 浮選柱熱潮，然而，浮選柱熱很快又冷落下來。在我國一些煤礦、金屬礦等部門，60年代 有 數(shù)十家選煤廠安裝了浮選柱，到70年代都被拆除了。浮選柱失敗的原因主要在于氣泡發(fā)生 器的結(jié)構(gòu)堵塞、運行不穩(wěn)定、操作不便以及缺乏經(jīng)驗等。��

80年代，浮選柱的研究在氣泡發(fā)生器和運行穩(wěn)定控制上取得較大進(jìn)展，在新設(shè)計思想的指 導(dǎo)下出現(xiàn)了一大批各具特色的浮選柱。如加拿大的CFCC浮選柱，德國的KHD浮選柱，美國的F lotair浮選柱、VPI微泡浮選柱、MTU型充填介質(zhì)浮選柱和Wemco利茲浮選柱，前蘇聯(lián)的烏克 蘭浮選柱，ФП浮選柱，澳大利亞的詹姆森浮選柱及全泡沫浮選柱，印度的電浮選柱和磁浮 選柱等，其中有一些獲得較大成功。尤其在處理極細(xì)物料方面，它們具有常規(guī)浮選機所不可 比擬的分選效果。��

我國在吸收國外浮選柱經(jīng)驗的同時，曾先后研制了3種類型的浮選柱，包括中國礦業(yè)大學(xué)北 京校區(qū)的充填介質(zhì)浮選柱和類似于詹姆森的短體噴射浮選柱以及徐州中國礦業(yè)大學(xué)礦物加工 工程研究中心研制的旋流微泡浮選柱等，其中旋流微泡浮選柱正在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。��

2  浮選柱的類型結(jié)構(gòu)

在繁多的浮選柱中，最引人注目的有短體自由噴射式和高柱體的逆流式浮選柱，后者被認(rèn)為 是效果最佳的。它有2種形式：一是充填介質(zhì)式——柱內(nèi)充滿某種結(jié)構(gòu)的材料以粉碎氣泡和 創(chuàng)造良好的浮選環(huán)境；另一種是無充填式 （開式）——柱內(nèi)無充填，以其他方法創(chuàng)造必要的 分選條件。逆流式浮選柱有以下幾個特點。��

（1）比常規(guī)機械攪拌式浮選機和短體噴射式浮選柱有更大的礦化區(qū)。前者的礦化區(qū)僅在轉(zhuǎn) 子周圍的高剪切區(qū)，后者也僅在射流所及的范圍內(nèi)，而逆流式浮選柱從給料口到氣泡入口的 整個捕集區(qū)都是礦化帶，所以容積利用率高，單位容積的處理能力也大。��

（2）礦物顆粒與氣泡的碰撞及粘附機率大。機械攪拌式和噴射式浮選機的礦物顆粒 和氣泡 高速甩出時運動方向基本一致，依靠紊流中兩者間的速度差碰撞并實現(xiàn)粘附。但紊流不僅可 使兩者粘附，也可使兩者脫離。且為了產(chǎn)生紊流要消耗很多能量。逆流浮選柱內(nèi)顆粒和氣泡 的運動總體上是相向的，雖然運動的絕對速度較小，但相對速度卻不小。由于紊流程度低、 能耗低，顆粒和氣泡的脫離幾率也低�！糐P〗��

（3）浮選柱產(chǎn)生的氣泡分散度高、微細(xì)氣泡多，因而同樣的充氣量可產(chǎn)生更大的氣液界面 ，與礦物顆粒就有更多的碰撞機會，而且可產(chǎn)生多個氣泡粘附于一個顆粒的氣固絮團，減少 了氣泡和顆粒的脫落幾率。此外大量微細(xì)氣泡上升速度較慢，基本處于層流狀態(tài)，造成和 顆粒碰撞的有利條件，也提高了浮選速率和回收率。��

（4）減少了高灰細(xì)泥的污染。機械攪拌式浮選機的泡沫精煤中常夾帶高灰細(xì)泥，而逆流式 浮選柱的湍流程度低，頂部又有沖洗水，迫使泡沫間夾帶的入料水和高灰細(xì)泥排出，有利于 生產(chǎn)低灰精煤和浮選脫硫。許多廠采用機械攪拌式浮選機為提高精煤質(zhì)量，或采用精選、掃 選等復(fù)雜的流程，或以降低重選精煤的灰分來平衡全廠的精煤灰分，若采用浮選柱處理細(xì)泥 ，提高其分選效果，則有可能以簡單的浮選工藝取得全廠最高的精煤產(chǎn)率。��

2.1  傳統(tǒng)浮選柱

圖1是國產(chǎn)浮選柱示意圖，為高6～7m的圓柱體，底部裝有一組微孔材料制成的充氣器，上部 設(shè)有給礦分配器，給入的礦漿均分布在柱體的橫斷面上，緩緩下降，在顆粒下降過程中與氣 泡碰撞，實現(xiàn)礦化。浮選柱內(nèi)浮選區(qū)的高度遠(yuǎn)大于其他浮選機，礦粒與氣泡碰撞和粘著 的概 率大。浮選區(qū)內(nèi)漿氣流的湍流程度較低，粘附在氣泡上的疏水性礦粒不易脫落。浮選柱的泡 沫層可達(dá)數(shù)十厘米，二次富集作用特別顯著，且可向泡沫層淋水加以強化，往往一次粗選便 可獲得高質(zhì)量的最終精礦。如加拿大研制的浮選柱高達(dá)12～15m，這種浮選柱的最顯著特點 也是 正壓微孔充氣和氣泡與顆粒的逆流碰撞礦化。這種浮選柱在我國應(yīng)用已多年，選擇性好，適 用于細(xì)粒物料，但充氣器易堵塞是其推廣應(yīng)用的主要障礙。

2.2  新型浮選柱

近年來，國內(nèi)外對浮選柱進(jìn)行了深入廣泛的研究，新型充氣器和新型結(jié)構(gòu)已用于工業(yè)生產(chǎn)， 其中最引入注目的有靜態(tài)浮選柱、微泡浮選柱和旋流微泡浮選柱。

2.2.1 靜態(tài)浮選柱

靜態(tài)浮選柱是美國1986年研制的，如圖2，特點是在柱中充填波紋板，形成眾多孔道。當(dāng)空 氣通過眾多孔道時被粉碎成氣泡，上升的氣泡被強制地與礦粒接觸，增加了礦化概率。頂部 給入的淋洗水順著孔道向下流，不斷帶走脈石，尾礦從底部閥門排出。該機斷面0.61×0.61 m、高6m，每小時可處理煤泥0.25t，效果很好。��

圖1  國產(chǎn)浮選柱示意圖（略）

圖2 靜態(tài)浮選柱�ィ�略）

2.2.2  微泡浮選柱 （Mircrocell）

圖3是微泡浮選柱結(jié)構(gòu)圖，特點是采用新型的微泡發(fā)生器。這種多孔管微泡發(fā)生器是在壓力 管道上設(shè)一微孔材質(zhì)的喉管，喉管通過密封的套管同壓縮空氣相連，煤漿由上部柱高2/3處 給入，泡沫層厚度0.6～0.8m，與柱高和直徑無關(guān)。淋洗水加入泡沫中間 （可由試驗確定） ，水量按斷面計算時約20cm��3/min.cm��2。用直徑2.4m的微泡浮選柱處理高灰(60 %)、細(xì)粒 （小于150目）、低濃度 （3%～6%固體）、曾用大型浮選機處理得不 到合格指標(biāo)的煤泥水時，一次分選便得出灰分10%、可燃體回收率60%的好指標(biāo)。��

圖3  Mircrocell微泡浮選柱結(jié)構(gòu)圖（略）

圖4  FCMC型旋流微泡浮選柱原理圖（略）

2.2.3  旋流微泡浮選柱

（1）FCMC型旋流微泡浮選柱結(jié)構(gòu)和工作原理。

這是我國研制的適合中國煤泥的浮選柱。1992年投入工業(yè)應(yīng)用以來已形成直徑1、1.5、2、3 m的系列規(guī)格。旋流微泡浮選柱的結(jié)構(gòu)與原理如圖4所示，其包括浮選段、旋流段和氣泡發(fā)生 器3個部分。

 氣泡發(fā)生器是該設(shè)備實現(xiàn)浮選的關(guān)鍵部件。利用循環(huán)礦漿加壓噴射、吸入空氣和粉碎氣泡， 并通過壓力釋放析出大量微泡，然后沿切線進(jìn)入旋流段。氣泡發(fā)生器在產(chǎn)生合適氣泡的同時 ，也為旋流段提供旋流力場。

旋流段的工作是掃選回收浮選段未分選的精煤顆粒，以提高精煤回收率，增加浮選尾礦 灰分。氣泡在柱體內(nèi)上升礦化并不斷受到清洗，清除夾帶的高灰物，上部較厚的泡沫層以及 沖洗水的噴淋作用使精礦的品位大大提高，從而使旋流微泡浮選柱具有很高的精煤回收率和選擇性。��

（2）旋流微泡浮選柱的特點。

旋流微泡浮選柱除具有逆流浮選柱的特點外還具有如下獨特之處。��

集浮選與重選于一體，強化分選。該浮選柱實質(zhì)是在旋流器上方安一逆流式浮選柱，利 用泡沫浮選，又與旋流力場中的重選相結(jié)合。 ��

該類浮選柱采用了數(shù)個外置型自吸式氣泡發(fā)生器，見圖5。產(chǎn)生的微泡特別有利于微細(xì) 顆粒的浮選，這就是微泡浮選具有良好的浮選選擇性及較高精煤產(chǎn)率的原因。��

圖5   微泡發(fā)生器示意圖（略）

浮選柱的浮選段下部為中礦出口，中礦漿由此被泵抽出，加壓后通過微泡發(fā)生器充氣 混合，從旋流段的上部切向給入，其重產(chǎn)品沿旋流段錐壁下降經(jīng)尾礦口排出。��

（3）FCMC型旋流浮選柱的應(yīng)用。

目前煤用浮選柱的應(yīng)用主要有3方面：一是在大型選煤廠取代工業(yè)浮選機；二是在中、小型 選煤 廠形成以浮選柱為核心的高效、簡易煤泥分選回收系統(tǒng)；三是在低灰、低硫煤制備及高灰、 細(xì)粒煤分選方面獲得工業(yè)應(yīng)用。

表1 �J1m浮選柱在中梁山選煤廠生產(chǎn)結(jié)果 %�ィ�略）

旋流微泡浮選柱由中國礦業(yè)大學(xué)礦物加工工程研究中心研制，在直徑50mm的實驗室型浮選柱 、150mm、200mm改進(jìn)型半工業(yè)性浮選柱研究的基礎(chǔ)上，1m、1.5m、2m、3m直徑等工業(yè)性浮選 柱已開始投入工業(yè)化應(yīng)用。��

表1、表2、表3分別為1m、1.5m、3m直徑浮選柱在中梁山、邢臺磨窩、大屯選煤廠中工業(yè) 應(yīng)用的結(jié)果。

從表1可看出浮選柱不僅具有顯著的降灰作用，而且脫硫效果也較明顯。��

表2   �J1.5m浮選柱在邢臺磨窩選煤廠生產(chǎn)結(jié)果 %（略）

從表2可看出浮選柱具有顯著的降灰效果，并且能使浮選精煤灰分與水洗精煤灰分 相當(dāng)， 避免重選背浮選灰分，從而可大大提高全廠的精煤回收率，由此產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效 益。從表3（略）可看出，浮選柱的精煤灰分比浮選機的精煤灰分降低1%～1.5%，從而確 保了選煤廠精煤灰分小于8.0%的要求。��

表4 各種規(guī)格浮選柱與處理量相當(dāng)?shù)母∵x機的配用電機功率對比（略）

從表4可看出，浮選柱比相同處理能力的浮選機節(jié)能1/2～1/3。��

3  結(jié)論

浮選柱產(chǎn)生的氣泡分散度高、微細(xì)氣泡多，與礦物顆粒的碰撞及粘附機率大，高灰細(xì)泥污染 小。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明：旋流微泡浮選柱對煤炭脫硫降灰效率高，工藝指標(biāo)先進(jìn)。由于結(jié)構(gòu) 設(shè)計獨特新穎，柱體短，且動力消耗小，節(jié)能明顯，維修量小，運行穩(wěn)定可靠，所以旋流微 泡浮選柱是細(xì)粒煤浮選脫硫降灰有效而經(jīng)濟的工藝設(shè)備，推廣應(yīng)用前景廣闊。��

參 考 文 獻(xiàn)

1 謝廣元等.FCMC-1500型旋流微泡浮選柱在煤泥浮選中的應(yīng)用研究.煤炭科學(xué)技術(shù)，1997 ， （11）��

2 王敦曾等.選煤新技術(shù)的研究與應(yīng)用.北京：煤炭工業(yè)出版社，1999��

3 盧壽慈.礦物浮選原理.北京：冶金工業(yè)出版社，1988