FCSMC-4500型浮選柱在太西洗煤廠二分區的應用

李建華，羅伯財，朱長勇

(神華寧夏煤業集團有限責任公司 太西洗煤廠，寧夏 石嘴山 753000)

FCSMC-4500型浮選柱在太西洗煤廠二分區的應用

李建華，羅伯財，朱長勇

(神華寧夏煤業集團有限責任公司 太西洗煤廠，寧夏 石嘴山 753000)

為解決太西洗煤廠二分區細煤泥浮選效果差的問題，采用FCSMC-4500型浮選柱對該廠細煤泥進行浮選。介紹了FCSMC-4500型浮選柱的結構、工作原理、技術特點、技術參數，并分析了其在二分區的應用效果。生產實踐表明：FCSMC-4500型浮選柱有效分選粒度上限為0.3 mm，最佳分選粒級為0.3～0.045 mm，對0.074～0.045 mm粒級細煤泥浮選效果好,浮選精煤數量指數高達90.34%。

細煤泥；浮選柱；浮選精煤數量指數

太西洗煤廠隸屬神華寧夏煤業集團有限責任公司，是一座處理能力為5.80 Mt/a的礦井型煉焦煤洗煤廠，是西北地區最大的無煙煤洗選加工基地。該廠擁有三個分區，各分區交通便利，洗選技術先進，處理能力較大。一分區位于石嘴山市大武口區山水大道，洗煤廠鐵路專線與石嘴山市火車站接軌，原煤處理能力為3.0 Mt/a；二分區與國家5A級旅游區沙湖相鄰，緊靠包蘭鐵路西大灘火車站，原煤處理能力為1.80 Mt/a；三分區位于石嘴山市平羅縣崇崗工業園區內，與110國道相連，原煤處理能力1.00 Mt/a。各分區入選原煤為集團公司所屬的汝箕溝無煙煤分公司生產的無煙煤，主導產品為“太洗”牌無煙精煤，廣泛應用于冶金、碳素、活性炭、碳化硅、玻璃、耐火材料等行業。

太西洗煤廠二分區的洗選工藝為原煤不脫泥無壓給料三產品重介質旋流器分選、粗煤泥TBS干擾床分選機分選、細煤泥浮選柱浮選、尾煤壓濾回收的聯合工藝。由于二分區洗選工藝優化后，煤泥水量增多，浮選入料中高灰細泥量增加，FCSMC-3000型浮選柱的浮選效果和處理能力均不能滿足實際生產需求。為此，采用處理量大、分選精度高、適應性好、運行穩定的FCSMC-4500型浮選柱代替原浮選柱對細煤泥進行浮選[1-3]。

1 FCSMC-4500型浮選柱

1.1 結構及工作原理

FCSMC-4500型浮選柱主要由柱體、氣泡發生器、循環泵等組成，結構示意圖如圖1所示。浮選柱的柱體包括柱分選段、旋流分選段、管浮裝置三部分。柱分選段位于柱體上部，設置有入料管和泡沫收集槽，精礦溢流由此排出。旋流分選段為分選旋流器結構，與柱分選段直接連通，尾礦由旋流分選段的底流口排出。管浮裝置布置在柱體外部，包括氣泡發生器和浮選管兩部分，其出料沿切線方向進入旋流分選段，相當于分選旋流器的切線給料管；氣泡發生器工作原理與射流泵工作原理相似，通過渣漿泵向循環中礦加壓射流中引入空氣，并使其粉碎成微小氣泡[3-4]。

圖1 FCSMC-4500型浮選柱結構示意圖

FCSMC-4500型浮選柱的管浮裝置由氣泡發生器和浮選管組成，氣泡發生器依靠射流負壓引入空氣并將其粉碎成微小氣泡；經加壓的循環中礦進入氣泡發生器后，與空氣混合形成含有大量微小氣泡的氣、固、液三相體，并以切線給料的方式在浮選柱底部形成旋流力場。

由于旋流分選段具有分散、分離、分選的作用，氣泡在柱體斷面快速分散，減小了其沿柱體斷面運動的路徑。在離心力場的作用下，旋流分選底流被該段底部的倒錐結構分成兩部分，旋流分選中礦通過再循環進一步得到分選，旋流分離尾礦成為最終尾礦。

在柱分選段，可浮性好的煤粒粘附在氣泡上，使氣泡礦化，礦化氣泡繼續上升、堆積，形成礦化泡沫層，礦化泡沫層的精礦溢流進入精礦收集槽，尾礦經尾礦管排出，煤泥分選過程完成[5-7]。

1.2 技術特點

(1)入料方式更合理。FCSMC-4500型浮選柱采用中心入料方式，即將煤泥給入浮選柱中心總入料管，再由中心總入料管的上下兩層煤泥分配管給入浮選柱。FCSMC-4500型浮選柱入料管結構示意圖如圖2所示。

圖2 FCSMC-4500型浮選柱入料管結構示意圖

該入料方式有利于將煤泥均勻分配給柱體分選斷面，避免了因局部煤泥分配不均而沖擊氣泡流，進而影響分選效果。此外，浮選柱內部氣泡流運動時，以傘形分散器為中心從下往上逐步擴散，中心入料可有效提高煤粒與氣泡的碰撞概率，進而提高浮選效果[7-8]。

(2)柱體頂部結構更科學。FCSMC-4500型浮選柱中心無溢流孔，與其他浮選柱相比，由于中心“推泡錐”的存在，泡沫向周邊流動的速度加快，浮選溢流速度得到提高[9-10]。

(3)管流礦化作用增強。管流礦化是指高度紊流的礦漿在狹小的管道空間內，實現煤粒與氣泡高效碰撞與粘附的過程。FCSMC-4500型浮選柱的管浮裝置由氣泡發生器和浮選管組成，與其他浮選柱比，其浮選管更長，礦化路徑延長，管流礦化作用增強[9]。

1.3 技術參數

FCSMC-4500型浮選柱的主要技術參數如下：

柱體直徑/mm

4 500

柱體高度/mm

6 800

設備容積/m3

102

入料粒度/mm

<0.5

入料濃度/(g·L-1)

50～80

處理能力/(m-3·h)

450～550

浮選精煤數量指數/%

98

微泡發生器工作壓力/MPa

0.20～0.30

2 應用效果

太西洗煤廠二分區浮選設備更換后，粗煤泥水力分級旋流器溢流由FCSMC-4500型浮選柱浮選。該浮選柱的入料濃度一般為60～80 g/L，入料的主導粒級為0.074～0.045 mm，該粒級灰分為28.39%(表1)。通過計算可得出浮選精煤產率為50.41%，浮選尾煤產率為49.59%，說明浮選柱浮選效果良好。

表1 FCSMC-4500型浮選柱浮選效果

將浮選精煤、浮選尾煤占本級產率換算成占入料產率，研究FCSMC-4500型浮選柱分選前后各粒級數質量的變化，結果如表2所示。由表2可知：浮選入料中>0.3 mm粒級產率為0.50%，浮選精煤中>0.3 mm粒級產率為0，說明浮選柱的有效分選粒度上限為0.3 mm。就各粒級精煤產率來看，>0.3 mm粒級產率為0，<0.045 mm粒級產率為1.01%，兩粒級精煤產率均較低，而0.3～0.045 mm粒級產率較高，說明浮選柱的最佳分選粒級為0.3～0.045 mm。就各粒級尾煤及與其對應粒級入料的灰分差來看，>0.3 mm粒級的灰分差為0，其他粒級的灰分差不明顯，而0.074～0.045 mm粒級的灰分差高達26.68%，說明浮選柱對0.074～0.045 mm粒級細煤泥浮選效果較好。

表2 FCSMC-4500型浮選柱分選前后各粒級數質量變化

3 效益分析

與FCSMC-3000型浮選柱相比，FCSMC-4500型浮選柱投入使用后，細煤泥浮選效果良好，浮選精煤產率提高6.75個百分點，浮選精煤灰分降低1.17個百分點，浮選精煤數量指標為90.34%，浮選尾煤灰分提高2.02個百分點(表3)。

太西洗煤廠二分區煤泥入浮量為20萬t/a， FCSMC-4500型浮選柱投入運行后，每年可多回收精煤1.35萬t，因此每年可增加收入約810萬元。FCSMC-4500型浮選柱的循環泵功率為315 kW，與之前的浮選柱相比增加了240 kW，綜合電耗按0.47元/ kW計算，每年電費成本增加59萬元。綜上分析，二分區每年可增收751萬元。此外，FCSMC-4500型浮選柱的使用，使浮選尾煤產量降低，在一定程度上減少了對環境的污染。

表3 不同浮選柱的浮選產品指標對比結果

4 結語

FCSMC-4500型浮選柱的有效分選粒度上限為0.3 mm，最佳分選粒級為0.3～0.045 mm，對0.074～0.045 mm粒級細煤泥浮選效果較好。該設備的使用有效解決了太西洗煤廠二分區細煤泥浮選效果差的問題，浮選精煤數量指數高達90.34%，浮選完善指標為52.99%，浮選尾煤量減少，取得了較好的經濟效益和社會效益。

[1] 吳大為. 浮游選煤技術[M].徐州：中國礦業大學出版社, 2004.

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[3] 劉炯天. 旋流-靜態微泡柱分選方法及應用(之四)旋流力場分離與強化回收機制[J].選煤技術, 2000(4).

[4] 徐宏祥，曹亦俊，孔令同，等.旋流靜態微泡浮選柱的結構原理及分選理論研究[J].礦山機械, 2009(21).

[5] 謝廣元. 選礦學[M]. 徐州：中國礦業大學出版社，2001.

[6] 趙瑞典,李雙榮,張寶林,等. FCSMC-3000型浮選柱的應用及存在問題的分析[J].水力采煤及管道運輸, 2003(4).

[7] 王澤南，謝廣元. FCSMC型浮選柱處理難浮煤的探討[J].煤炭工程, 2006(5).

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[9] 樸永超，曹亦俊，王大鵬，等. FCSMC型浮選柱的工業試驗系統及其適應性改造[J].礦山機械, 2011(9).

[10] 路邁西 ，王 凡，黃建宇.浮選柱浮選柱結構及操作參數的探討[J].煤炭加工與綜合利用, 1997(2).

Application of FCSMC-4500 flotation column in the second subarea of Taixi coal preparation plant

LI Jian-hua, LUO Bo-cai, ZHU Chang-yong

(Taixi Coal Preparation Plant, Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co Ltd, Shizuishan, Ningxia 753000,China)

To improve flotation effect of fine slime in the second subarea of Taixi coal preparation plant, FCSMC-4500 flotation column is used to separate fine slime. This paper introduces structure, working principle, technical characteristic and parameters of this equipment as well as analyzes its application. The application shows that upper limit of particle size achieving the best flotation effect is 0.3mm for this flotation column; optimal separation size is 0.3～0.045 mm, and flotation effect of fine slime is better with flotation concentrate recovery efficiency of 90.34% for 0.074～0.045 mm.

fine slime; flotation column; flotation concentrate recovery efficiency

1001-3571(2015)01-0052-03

TD943

B

2015-01-12

10.16447/j.cnki.cpt.2015.01.015

李建華(1976—)，男，寧夏回族自治區銀川市人，工程師，從事選煤廠技術管理工作。

E-mail:lijianhua20060902@163.com Tel: 0952-2434048