1概述

浮選設備是選煤廠＜0.5mm煤泥最主要的分選設備，是為細粒煤、泥矸分離提供氣、固、液三相分選流場的工作平臺，其類型多種多樣，各類浮選機的結構差異也較大。但是，所有浮選設備均以泡沫浮選的礦化過程為研發基礎，浮選過程要求浮選設備必須滿足四個基本條件。

(1)足夠的充氣量。煤泥浮選是發生在氣、固、液三相周邊，煤泥水流場中必須有足夠的空氣才能發生浮選過程，煤泥浮選的精煤產率一般＞60%，有的高達85%以上，這就要求有足量的氣泡去作為精煤上浮的載體。

(2)直徑適合煤泥浮選的氣泡。煤泥水流場中吸(充)入的空氣被破碎或分散成氣泡，其大小必須適合煤泥浮選，氣泡直徑一般0.5～2mm。直徑太大的氣泡容易兼并與破裂，影響精煤上浮，氣泡過大不利于煤粒的礦化與泡沫層的形成;直徑太小的氣泡比表張力大，吸附能力太強，其選擇性就會變差，能把煤和泥同時吸附。

(3)較高的充氣均勻度。產生的氣泡能足夠均勻地分布在浮選機槽體內，使得浮選機單位容積工作效率最大化，充氣均勻度越高的浮選機，單位容積的浮選能力越強。

(4)較大的槽體縱向流場梯度。浮選槽的下部需形成強烈紊流場，保持煤顆粒的懸浮狀態，增加煤顆粒與氣泡碰撞幾率，但又需要保證浮選槽的上部流場平穩，防止煤粒與氣泡脫落，能使泡沫二次富集。

浮選設備需根據其處理對象的不同各有側重且最大化地滿足這四個基本條件。選煤專用的浮選機，是針對煤泥的特點進行研發的，在選煤廠使用的浮選機，按照三相流場中氣相的成因不同，可分為機械攪拌式浮選機、射流式浮選機以及壓氣式浮選機。

2 國內選煤廠廣泛使用的浮選設備

2.1 機械攪拌自吸式浮選機

機械攪拌自吸式浮選機是國內選煤廠使用最廣泛的浮選設備，利用葉輪旋轉形成離心力場產生負壓，吸入空氣和藥劑，利用葉輪定子組件區域內的強紊流流場破碎空氣，分散藥劑，形成分選流場。其特點是:攪拌力強;充氣量大;氣泡粒度均勻;浮選穩定性強;浮選藥劑消耗量低;對煤泥的分選效果好，特別是對0.25～0.5mm粒度級粗煤泥分選效果更好。

機械攪拌類浮選機約占國內選煤廠所有浮選設備的80%，如XJM－S型、XJX－T(Z)型、XJN型等均有應用，其中XJM－S型浮選機應用最廣泛，約占此類浮選機的90%以上。

XJM－S型浮選機有多種規格，近年向大型化發展較快，單槽容積20m3、24m3、28m3、36m3、45m3、60m3已是選煤廠新建或改擴建的首選浮選設備，90m3正在工業試驗階段。其中XJM－S20型浮選機自2004年至今，已應用200臺以上，XJM－S28型浮選機2009年成功在呂梁山煤電公司選煤廠成功應用，目前已應用近百臺。

XJM－S45浮選機應用在大陽泉煤礦無煙煤選煤廠，取得在入料灰分25.41%時，精煤灰分9.86%、尾煤灰分56.09%、精煤產率66.17%的生產效果，浮選完善指標達54.24%;4臺3+2布置的XJM－S45浮選機應用在10.0Mt/a規模的龐龐塔煤礦煉焦煤選煤廠，取得了在入料灰分23.67%時，精煤灰分9.27%、尾煤灰分52.18%、精煤產率66.49%的生產效果;XJM－S60浮選機應用在司馬礦煉焦煤選煤廠，取得了在浮選入料灰分17.02%時，精煤灰分9.38%、尾煤灰分46.04%、精煤產率79.16%的生產效果。

其他類型的煤用機械攪拌式浮選機單槽容積較小，如XJN型的最大單槽容積為14m3，XJX－T型的最大單槽容積為16m3。近幾年，XJX－T系列浮選機在選煤廠被替換或改造的較多，如田莊選煤廠、回坡底選煤廠、三交河選煤廠、呂家坨選煤廠等。

2.2 噴射自吸式浮選設備

噴射自吸式浮選設備是利用高壓礦漿在噴嘴口射流柱周邊的卷吸力產生負壓，吸入空氣藥劑，射流流場破碎空氣與分散藥劑分散在浮選槽中下部。其特點是:氣泡可分布均勻;多個噴嘴在浮選槽內多點分布;可使氣泡均勻分散到槽體內。但是，在噴嘴射流柱周邊形成的負壓區具有很大的壓強梯度，緊靠射流柱的周邊區域，卷吸力最強，能形成微泡，稍遠離射流柱周邊的區域，卷吸力衰減較快，空氣被卷入礦漿后很難被破碎成小氣泡，導致射流場產生的氣泡直徑不均勻。與機械攪拌式浮選機相比，噴射浮選機的單位容積充氣量略小，其噴嘴的數量與入料壓力、決定充氣量與氣泡直徑有關。

浮選柱是射流浮選設備的代表，在國內中小型選煤廠應用較多，約占所有浮選設備的15%，中國礦業大學研制的FCMC型旋流微泡浮選柱在選煤廠使用最多，主要有柱體直徑2.5m、3m、3.5m、4m、4.5m、5m、5.5m等型號。它是利用氣泡發生器形成集浮選與重選于一體的逆流式浮選設備，實質是在旋流器上方安一逆流式浮選柱，氣泡發生器利用循環礦漿加壓噴射的同時吸入空氣與藥劑，切線給入柱體形成旋流場，礦化的三相泡沫團在離心力的作用下向旋流場中心移動并上浮，同時旋流場起到了掃選的作用。

FCMC型旋流微泡浮選柱可產生微泡，對＜0.125mm的煤泥具有良好的浮選效果，4.5m直徑的浮選柱應用在西龐礦選煤廠、邢臺礦選煤廠、徐州義安礦選煤廠等，生產結果表明:其處理能力350m3/h左右，對＞0.25mm的煤泥上浮效果差，噴淋水可有效降低精煤灰分。最大直徑5.5m的浮選柱在霍爾辛赫選煤廠成功應用，外加了鼓風機充氣，在入浮礦漿含較少＜0.125mm粒度級(＜3%)及低入料濃度(＜75g/L)煤泥取得了入料灰分17.73%，精煤灰分9.91%、尾礦灰分51.18%的良好效果。FCMC型旋流微泡浮選柱對粒度在＜0.1mm礦物的浮選具有高選擇性，目前應用于金屬選礦的成功案例較多。

FJC(XPM)型噴射浮選機也是射流浮選機的一種，約占所有浮選設備的5%。FJC型噴射浮選機在XPM型浮選機上改進，一般為3～5槽串聯為一臺設備，利用每槽內的四個由噴嘴、傘形分散器組成的充氣攪拌裝置，實現充氣氣泡礦化，目前最大的為單槽容積44m3，該浮選機適用于＜0.25mm粒度級煤泥的浮選。

噴射自吸式的WPF型微泡浮選機與進口設備Jameson浮選柱也有應用，在多座選煤廠(呂梁山煤電公司選煤廠、司馬礦選煤廠、平崗選煤廠等)的應用表明，它們對煤質的適應能力和對＞0.25mm煤泥的上浮能力較差，目前，大都被其它浮選機替換或停用。

2.3 壓氣式浮選機

壓氣式浮選機是利用機械攪拌或射流產生弱攪拌力使礦粒懸浮，由空壓機或鼓風機提供氣源，利用空氣分散裝置分散空氣。其特點是:充氣量大，氣泡量多。該類浮選機具有向大型化發展的優勢，單槽容積超過100m3的浮選機大都是壓氣式浮選機。

國產設備主要是由北京礦冶研究總院研發生產的CLF型浮選機、CHF－X型浮選機、LCH－X型浮選機等，國外的有美國丹佛D－Ｒ型浮選機、德國KHD浮選機、美國WEMCO浮選機，奧托昆普公司OK型、TankCell型浮選機等，種類繁多。但是，現有的該類浮選機是有針對性的處理某類礦物，適用于浮選選擇性好、精礦易富集且伴生礦物不易上浮的礦物浮選，多應用于非煤行業的選礦廠。在國內選煤廠使用的該類浮選機，多為進口設備，且成功案例不多，如波蘭IF型浮選機在太原選煤廠、白龍礦選煤廠、辛置礦選煤廠、范各莊礦選煤廠都曾使用過，現在基本處于停用狀態。

3 浮選設備的發展趨勢

(1)大型節能的單機化生產

各類浮選設備隨著選煤廠大型化的建設向著大型化發展，同時，設備的單位容積電耗隨著設備大型化而降低。世界上最大選礦用浮選機已經達到單槽容積660m3以上，國內在選礦上的最大浮選設備也達到了單槽容積320m3，但在國內選煤廠使用的最大機械攪拌式浮選機單槽容積僅為90m3。浮選設備一般穩定可靠、檢修量小，單機化生產可減低操作工人數量與勞動強度，實現浮選設備大型、節能的單機化生產是浮選設備發展的趨勢和迫切要求。

(2)流場模擬與高效化

在浮選設備的研發過程中，采用浮選流場模擬進行結構優化的方法是一個研發趨勢。通過模擬流場，進行優化與改進浮選機部件的結構，提高浮選設備性能，使設備達到高效分選。如何提高浮選機單位容積的處理能力，實現高效化分選是今后浮選設備研究的一個主要方向

(3)浮選過程自動控制

目前，浮選設備在選煤廠還不能實現自動控制，主要是因為影響浮選效果的因素較多，浮選入料的穩定性較差，濃度、粒度變化較快，浮選過程控制缺乏有效的檢測手段及儀器。但浮選藥劑的自動添加計量，已經在選煤廠使用較多，浮選操作工人可通過微調控制生產指標。浮選過程自動控制是浮選設備發展的另一主要方向。

4 結語

浮選是至今為止分選＜0．5mm煤泥的最有效的方法，XJM－S型浮選機、FCMC型旋流靜態浮選柱、FJC型浮選機是國內選煤廠應用最廣泛的浮選設備，也是選煤廠新建或改造的首選設備，在此闡述浮選機的應用情況及發展趨勢，旨在為選煤廠浮選設備的選擇與升級改造提供參考