FCSMC-4500型浮选柱在太西洗煤厂二分区的应用

李建华，罗伯财，朱长勇

(神华宁夏煤业集团有限责任公司 太西洗煤厂，宁夏 石嘴山 753000)

FCSMC-4500型浮选柱在太西洗煤厂二分区的应用

李建华，罗伯财，朱长勇

(神华宁夏煤业集团有限责任公司 太西洗煤厂，宁夏 石嘴山 753000)

为解决太西洗煤厂二分区细煤泥浮选效果差的问题，采用FCSMC-4500型浮选柱对该厂细煤泥进行浮选。介绍了FCSMC-4500型浮选柱的结构、工作原理、技术特点、技术参数，并分析了其在二分区的应用效果。生产实践表明：FCSMC-4500型浮选柱有效分选粒度上限为0.3 mm，最佳分选粒级为0.3～0.045 mm，对0.074～0.045 mm粒级细煤泥浮选效果好,浮选精煤数量指数高达90.34%。

细煤泥；浮选柱；浮选精煤数量指数

太西洗煤厂隶属神华宁夏煤业集团有限责任公司，是一座处理能力为5.80 Mt/a的矿井型炼焦煤洗煤厂，是西北地区最大的无烟煤洗选加工基地。该厂拥有三个分区，各分区交通便利，洗选技术先进，处理能力较大。一分区位于石嘴山市大武口区山水大道，洗煤厂铁路专线与石嘴山市火车站接轨，原煤处理能力为3.0 Mt/a；二分区与国家5A级旅游区沙湖相邻，紧靠包兰铁路西大滩火车站，原煤处理能力为1.80 Mt/a；三分区位于石嘴山市平罗县崇岗工业园区内，与110国道相连，原煤处理能力1.00 Mt/a。各分区入选原煤为集团公司所属的汝箕沟无烟煤分公司生产的无烟煤，主导产品为“太洗”牌无烟精煤，广泛应用于冶金、碳素、活性炭、碳化硅、玻璃、耐火材料等行业。

太西洗煤厂二分区的洗选工艺为原煤不脱泥无压给料三产品重介质旋流器分选、粗煤泥TBS干扰床分选机分选、细煤泥浮选柱浮选、尾煤压滤回收的联合工艺。由于二分区洗选工艺优化后，煤泥水量增多，浮选入料中高灰细泥量增加，FCSMC-3000型浮选柱的浮选效果和处理能力均不能满足实际生产需求。为此，采用处理量大、分选精度高、适应性好、运行稳定的FCSMC-4500型浮选柱代替原浮选柱对细煤泥进行浮选[1-3]。

1 FCSMC-4500型浮选柱

1.1 结构及工作原理

FCSMC-4500型浮选柱主要由柱体、气泡发生器、循环泵等组成，结构示意图如图1所示。浮选柱的柱体包括柱分选段、旋流分选段、管浮装置三部分。柱分选段位于柱体上部，设置有入料管和泡沫收集槽，精矿溢流由此排出。旋流分选段为分选旋流器结构，与柱分选段直接连通，尾矿由旋流分选段的底流口排出。管浮装置布置在柱体外部，包括气泡发生器和浮选管两部分，其出料沿切线方向进入旋流分选段，相当于分选旋流器的切线给料管；气泡发生器工作原理与射流泵工作原理相似，通过渣浆泵向循环中矿加压射流中引入空气，并使其粉碎成微小气泡[3-4]。

图1 FCSMC-4500型浮选柱结构示意图

FCSMC-4500型浮选柱的管浮装置由气泡发生器和浮选管组成，气泡发生器依靠射流负压引入空气并将其粉碎成微小气泡；经加压的循环中矿进入气泡发生器后，与空气混合形成含有大量微小气泡的气、固、液三相体，并以切线给料的方式在浮选柱底部形成旋流力场。

由于旋流分选段具有分散、分离、分选的作用，气泡在柱体断面快速分散，减小了其沿柱体断面运动的路径。在离心力场的作用下，旋流分选底流被该段底部的倒锥结构分成两部分，旋流分选中矿通过再循环进一步得到分选，旋流分离尾矿成为最终尾矿。

在柱分选段，可浮性好的煤粒粘附在气泡上，使气泡矿化，矿化气泡继续上升、堆积，形成矿化泡沫层，矿化泡沫层的精矿溢流进入精矿收集槽，尾矿经尾矿管排出，煤泥分选过程完成[5-7]。

1.2 技术特点

(1)入料方式更合理。FCSMC-4500型浮选柱采用中心入料方式，即将煤泥给入浮选柱中心总入料管，再由中心总入料管的上下两层煤泥分配管给入浮选柱。FCSMC-4500型浮选柱入料管结构示意图如图2所示。

图2 FCSMC-4500型浮选柱入料管结构示意图

该入料方式有利于将煤泥均匀分配给柱体分选断面，避免了因局部煤泥分配不均而冲击气泡流，进而影响分选效果。此外，浮选柱内部气泡流运动时，以伞形分散器为中心从下往上逐步扩散，中心入料可有效提高煤粒与气泡的碰撞概率，进而提高浮选效果[7-8]。

(2)柱体顶部结构更科学。FCSMC-4500型浮选柱中心无溢流孔，与其他浮选柱相比，由于中心“推泡锥”的存在，泡沫向周边流动的速度加快，浮选溢流速度得到提高[9-10]。

(3)管流矿化作用增强。管流矿化是指高度紊流的矿浆在狭小的管道空间内，实现煤粒与气泡高效碰撞与粘附的过程。FCSMC-4500型浮选柱的管浮装置由气泡发生器和浮选管组成，与其他浮选柱比，其浮选管更长，矿化路径延长，管流矿化作用增强[9]。

1.3 技术参数

FCSMC-4500型浮选柱的主要技术参数如下：

柱体直径/mm

4 500

柱体高度/mm

6 800

设备容积/m3

102

入料粒度/mm

<0.5

入料浓度/(g·L-1)

50～80

处理能力/(m-3·h)

450～550

浮选精煤数量指数/%

98

微泡发生器工作压力/MPa

0.20～0.30

2 应用效果

太西洗煤厂二分区浮选设备更换后，粗煤泥水力分级旋流器溢流由FCSMC-4500型浮选柱浮选。该浮选柱的入料浓度一般为60～80 g/L，入料的主导粒级为0.074～0.045 mm，该粒级灰分为28.39%(表1)。通过计算可得出浮选精煤产率为50.41%，浮选尾煤产率为49.59%，说明浮选柱浮选效果良好。

表1 FCSMC-4500型浮选柱浮选效果

将浮选精煤、浮选尾煤占本级产率换算成占入料产率，研究FCSMC-4500型浮选柱分选前后各粒级数质量的变化，结果如表2所示。由表2可知：浮选入料中>0.3 mm粒级产率为0.50%，浮选精煤中>0.3 mm粒级产率为0，说明浮选柱的有效分选粒度上限为0.3 mm。就各粒级精煤产率来看，>0.3 mm粒级产率为0，<0.045 mm粒级产率为1.01%，两粒级精煤产率均较低，而0.3～0.045 mm粒级产率较高，说明浮选柱的最佳分选粒级为0.3～0.045 mm。就各粒级尾煤及与其对应粒级入料的灰分差来看，>0.3 mm粒级的灰分差为0，其他粒级的灰分差不明显，而0.074～0.045 mm粒级的灰分差高达26.68%，说明浮选柱对0.074～0.045 mm粒级细煤泥浮选效果较好。

表2 FCSMC-4500型浮选柱分选前后各粒级数质量变化

3 效益分析

与FCSMC-3000型浮选柱相比，FCSMC-4500型浮选柱投入使用后，细煤泥浮选效果良好，浮选精煤产率提高6.75个百分点，浮选精煤灰分降低1.17个百分点，浮选精煤数量指标为90.34%，浮选尾煤灰分提高2.02个百分点(表3)。

太西洗煤厂二分区煤泥入浮量为20万t/a， FCSMC-4500型浮选柱投入运行后，每年可多回收精煤1.35万t，因此每年可增加收入约810万元。FCSMC-4500型浮选柱的循环泵功率为315 kW，与之前的浮选柱相比增加了240 kW，综合电耗按0.47元/ kW计算，每年电费成本增加59万元。综上分析，二分区每年可增收751万元。此外，FCSMC-4500型浮选柱的使用，使浮选尾煤产量降低，在一定程度上减少了对环境的污染。

表3 不同浮选柱的浮选产品指标对比结果

4 结语

FCSMC-4500型浮选柱的有效分选粒度上限为0.3 mm，最佳分选粒级为0.3～0.045 mm，对0.074～0.045 mm粒级细煤泥浮选效果较好。该设备的使用有效解决了太西洗煤厂二分区细煤泥浮选效果差的问题，浮选精煤数量指数高达90.34%，浮选完善指标为52.99%，浮选尾煤量减少，取得了较好的经济效益和社会效益。

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[3] 刘炯天. 旋流-静态微泡柱分选方法及应用(之四)旋流力场分离与强化回收机制[J].选煤技术, 2000(4).

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[6] 赵瑞典,李双荣,张宝林,等. FCSMC-3000型浮选柱的应用及存在问题的分析[J].水力采煤及管道运输, 2003(4).

[7] 王泽南，谢广元. FCSMC型浮选柱处理难浮煤的探讨[J].煤炭工程, 2006(5).

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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

李建华(1976—)，男，宁夏回族自治区银川市人，工程师，从事选煤厂技术管理工作。

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