1概述

浮选设备是选煤厂＜0.5mm煤泥最主要的分选设备，是为细粒煤、泥矸分离提供气、固、液三相分选流场的工作平台，其类型多种多样，各类浮选机的结构差异也较大。但是，所有浮选设备均以泡沫浮选的矿化过程为研发基础，浮选过程要求浮选设备必须满足四个基本条件。

(1)足够的充气量。煤泥浮选是发生在气、固、液三相周边，煤泥水流场中必须有足够的空气才能发生浮选过程，煤泥浮选的精煤产率一般＞60%，有的高达85%以上，这就要求有足量的气泡去作为精煤上浮的载体。

(2)直径适合煤泥浮选的气泡。煤泥水流场中吸(充)入的空气被破碎或分散成气泡，其大小必须适合煤泥浮选，气泡直径一般0.5～2mm。直径太大的气泡容易兼并与破裂，影响精煤上浮，气泡过大不利于煤粒的矿化与泡沫层的形成;直径太小的气泡比表张力大，吸附能力太强，其选择性就会变差，能把煤和泥同时吸附。

(3)较高的充气均匀度。产生的气泡能足够均匀地分布在浮选机槽体内，使得浮选机单位容积工作效率最大化，充气均匀度越高的浮选机，单位容积的浮选能力越强。

(4)较大的槽体纵向流场梯度。浮选槽的下部需形成强烈紊流场，保持煤颗粒的悬浮状态，增加煤颗粒与气泡碰撞几率，但又需要保证浮选槽的上部流场平稳，防止煤粒与气泡脱落，能使泡沫二次富集。

浮选设备需根据其处理对象的不同各有侧重且最大化地满足这四个基本条件。选煤专用的浮选机，是针对煤泥的特点进行研发的，在选煤厂使用的浮选机，按照三相流场中气相的成因不同，可分为机械搅拌式浮选机、射流式浮选机以及压气式浮选机。

2 国内选煤厂广泛使用的浮选设备

2.1 机械搅拌自吸式浮选机

机械搅拌自吸式浮选机是国内选煤厂使用最广泛的浮选设备，利用叶轮旋转形成离心力场产生负压，吸入空气和药剂，利用叶轮定子组件区域内的强紊流流场破碎空气，分散药剂，形成分选流场。其特点是:搅拌力强;充气量大;气泡粒度均匀;浮选稳定性强;浮选药剂消耗量低;对煤泥的分选效果好，特别是对0.25～0.5mm粒度级粗煤泥分选效果更好。

机械搅拌类浮选机约占国内选煤厂所有浮选设备的80%，如XJM－S型、XJX－T(Z)型、XJN型等均有应用，其中XJM－S型浮选机应用最广泛，约占此类浮选机的90%以上。

XJM－S型浮选机有多种规格，近年向大型化发展较快，单槽容积20m3、24m3、28m3、36m3、45m3、60m3已是选煤厂新建或改扩建的首选浮选设备，90m3正在工业试验阶段。其中XJM－S20型浮选机自2004年至今，已应用200台以上，XJM－S28型浮选机2009年成功在吕梁山煤电公司选煤厂成功应用，目前已应用近百台。

XJM－S45浮选机应用在大阳泉煤矿无烟煤选煤厂，取得在入料灰分25.41%时，精煤灰分9.86%、尾煤灰分56.09%、精煤产率66.17%的生产效果，浮选完善指标达54.24%;4台3+2布置的XJM－S45浮选机应用在10.0Mt/a规模的庞庞塔煤矿炼焦煤选煤厂，取得了在入料灰分23.67%时，精煤灰分9.27%、尾煤灰分52.18%、精煤产率66.49%的生产效果;XJM－S60浮选机应用在司马矿炼焦煤选煤厂，取得了在浮选入料灰分17.02%时，精煤灰分9.38%、尾煤灰分46.04%、精煤产率79.16%的生产效果。

其他类型的煤用机械搅拌式浮选机单槽容积较小，如XJN型的最大单槽容积为14m3，XJX－T型的最大单槽容积为16m3。近几年，XJX－T系列浮选机在选煤厂被替换或改造的较多，如田庄选煤厂、回坡底选煤厂、三交河选煤厂、吕家坨选煤厂等。

2.2 喷射自吸式浮选设备

喷射自吸式浮选设备是利用高压矿浆在喷嘴口射流柱周边的卷吸力产生负压，吸入空气药剂，射流流场破碎空气与分散药剂分散在浮选槽中下部。其特点是:气泡可分布均匀;多个喷嘴在浮选槽内多点分布;可使气泡均匀分散到槽体内。但是，在喷嘴射流柱周边形成的负压区具有很大的压强梯度，紧靠射流柱的周边区域，卷吸力最强，能形成微泡，稍远离射流柱周边的区域，卷吸力衰减较快，空气被卷入矿浆后很难被破碎成小气泡，导致射流场产生的气泡直径不均匀。与机械搅拌式浮选机相比，喷射浮选机的单位容积充气量略小，其喷嘴的数量与入料压力、决定充气量与气泡直径有关。

浮选柱是射流浮选设备的代表，在国内中小型选煤厂应用较多，约占所有浮选设备的15%，中国矿业大学研制的FCMC型旋流微泡浮选柱在选煤厂使用最多，主要有柱体直径2.5m、3m、3.5m、4m、4.5m、5m、5.5m等型号。它是利用气泡发生器形成集浮选与重选于一体的逆流式浮选设备，实质是在旋流器上方安一逆流式浮选柱，气泡发生器利用循环矿浆加压喷射的同时吸入空气与药剂，切线给入柱体形成旋流场，矿化的三相泡沫团在离心力的作用下向旋流场中心移动并上浮，同时旋流场起到了扫选的作用。

FCMC型旋流微泡浮选柱可产生微泡，对＜0.125mm的煤泥具有良好的浮选效果，4.5m直径的浮选柱应用在西庞矿选煤厂、邢台矿选煤厂、徐州义安矿选煤厂等，生产结果表明:其处理能力350m3/h左右，对＞0.25mm的煤泥上浮效果差，喷淋水可有效降低精煤灰分。最大直径5.5m的浮选柱在霍尔辛赫选煤厂成功应用，外加了鼓风机充气，在入浮矿浆含较少＜0.125mm粒度级(＜3%)及低入料浓度(＜75g/L)煤泥取得了入料灰分17.73%，精煤灰分9.91%、尾矿灰分51.18%的良好效果。FCMC型旋流微泡浮选柱对粒度在＜0.1mm矿物的浮选具有高选择性，目前应用于金属选矿的成功案例较多。

FJC(XPM)型喷射浮选机也是射流浮选机的一种，约占所有浮选设备的5%。FJC型喷射浮选机在XPM型浮选机上改进，一般为3～5槽串联为一台设备，利用每槽内的四个由喷嘴、伞形分散器组成的充气搅拌装置，实现充气气泡矿化，目前最大的为单槽容积44m3，该浮选机适用于＜0.25mm粒度级煤泥的浮选。

喷射自吸式的WPF型微泡浮选机与进口设备Jameson浮选柱也有应用，在多座选煤厂(吕梁山煤电公司选煤厂、司马矿选煤厂、平岗选煤厂等)的应用表明，它们对煤质的适应能力和对＞0.25mm煤泥的上浮能力较差，目前，大都被其它浮选机替换或停用。

2.3 压气式浮选机

压气式浮选机是利用机械搅拌或射流产生弱搅拌力使矿粒悬浮，由空压机或鼓风机提供气源，利用空气分散装置分散空气。其特点是:充气量大，气泡量多。该类浮选机具有向大型化发展的优势，单槽容积超过100m3的浮选机大都是压气式浮选机。

国产设备主要是由北京矿冶研究总院研发生产的CLF型浮选机、CHF－X型浮选机、LCH－X型浮选机等，国外的有美国丹佛D－Ｒ型浮选机、德国KHD浮选机、美国WEMCO浮选机，奥托昆普公司OK型、TankCell型浮选机等，种类繁多。但是，现有的该类浮选机是有针对性的处理某类矿物，适用于浮选选择性好、精矿易富集且伴生矿物不易上浮的矿物浮选，多应用于非煤行业的选矿厂。在国内选煤厂使用的该类浮选机，多为进口设备，且成功案例不多，如波兰IF型浮选机在太原选煤厂、白龙矿选煤厂、辛置矿选煤厂、范各庄矿选煤厂都曾使用过，现在基本处于停用状态。

3 浮选设备的发展趋势

(1)大型节能的单机化生产

各类浮选设备随着选煤厂大型化的建设向着大型化发展，同时，设备的单位容积电耗随着设备大型化而降低。世界上最大选矿用浮选机已经达到单槽容积660m3以上，国内在选矿上的最大浮选设备也达到了单槽容积320m3，但在国内选煤厂使用的最大机械搅拌式浮选机单槽容积仅为90m3。浮选设备一般稳定可靠、检修量小，单机化生产可减低操作工人数量与劳动强度，实现浮选设备大型、节能的单机化生产是浮选设备发展的趋势和迫切要求。

(2)流场模拟与高效化

在浮选设备的研发过程中，采用浮选流场模拟进行结构优化的方法是一个研发趋势。通过模拟流场，进行优化与改进浮选机部件的结构，提高浮选设备性能，使设备达到高效分选。如何提高浮选机单位容积的处理能力，实现高效化分选是今后浮选设备研究的一个主要方向

(3)浮选过程自动控制

目前，浮选设备在选煤厂还不能实现自动控制，主要是因为影响浮选效果的因素较多，浮选入料的稳定性较差，浓度、粒度变化较快，浮选过程控制缺乏有效的检测手段及仪器。但浮选药剂的自动添加计量，已经在选煤厂使用较多，浮选操作工人可通过微调控制生产指标。浮选过程自动控制是浮选设备发展的另一主要方向。

4 结语

浮选是至今为止分选＜0．5mm煤泥的最有效的方法，XJM－S型浮选机、FCMC型旋流静态浮选柱、FJC型浮选机是国内选煤厂应用最广泛的浮选设备，也是选煤厂新建或改造的首选设备，在此阐述浮选机的应用情况及发展趋势，旨在为选煤厂浮选设备的选择与升级改造提供参考