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

摘 要 介紹了國內外浮選柱的發展概況及不同類型浮選柱的結構特點，詳細介紹了新型旋 流微泡浮選柱在選煤廠煤泥浮選中的工業應用情況。結果表明，該旋流微泡浮選柱工藝指標 先進、動力消耗小、節能明顯、維護方便，是細粒煤浮選脫硫降灰有效而經濟的工藝設備 ，具有廣闊的應用前景。�� 

關鍵詞 煤泥浮選  浮選柱  脫硫降灰��

1  國內外浮選柱的發展概況

浮選柱自問世至今，經歷了近40年曲折歷程。由于浮選柱結構簡單、占地面積小、成本低 、 建設周期短和精礦質量好等眾多優點而倍受選礦界的青睞。曾經形成一股世界范圍內的應用 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生 器的結構堵塞、運行不穩定、操作不便以及缺乏經驗等。��

80年代，浮選柱的研究在氣泡發生器和運行穩定控制上取得較大進展，在新設計思想的指 導下出現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型充填介質浮選柱和Wemco利茲浮選柱，前蘇聯的烏克 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。尤其在處理極細物料方面，它們具有常規浮選機所不可 比擬的分選效果。��

我國在吸收國外浮選柱經驗的同時，曾先后研制了3種類型的浮選柱，包括中國礦業大學北 京校區的充填介質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大學礦物加工 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生產中廣泛應用。��

2  浮選柱的類型結構

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，后者被認為 是效果最佳的。它有2種形式：一是充填介質式——柱內充滿某種結構的材料以粉碎氣泡和 創造良好的浮選環境；另一種是無充填式 （開式）——柱內無充填，以其他方法創造必要的 分選條件。逆流式浮選柱有以下幾個特點。��

（1）比常規機械攪拌式浮選機和短體噴射式浮選柱有更大的礦化區。前者的礦化區僅在轉 子周圍的高剪切區，后者也僅在射流所及的范圍內，而逆流式浮選柱從給料口到氣泡入口的 整個捕集區都是礦化帶，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粘附。但紊流不僅可 使兩者粘附，也可使兩者脫離。且為了產生紊流要消耗很多能量。逆流浮選柱內顆粒和氣泡 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）浮選柱產生的氣泡分散度高、微細氣泡多，因而同樣的充氣量可產生更大的氣液界面 ，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。此外大量微細氣泡上升速度較慢，基本處于層流狀態，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）減少了高灰細泥的污染。機械攪拌式浮選機的泡沫精煤中常夾帶高灰細泥，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泥排出，有利于 生產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量，或采用精選、掃 選等復雜的流程，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率。��

2.1  傳統浮選柱

圖1是國產浮選柱示意圖，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，實現礦化。浮選柱內浮選區的高度遠大于其他浮選機，礦粒與氣泡碰撞和粘著 的概 率大。浮選區內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 沫層可達數十厘米，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 可獲得高質量的最終精礦。如加拿大研制的浮選柱高達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用已多年，選擇性好，適 用于細粒物料，但充氣器易堵塞是其推廣應用的主要障礙。

2.2  新型浮選柱

近年來，國內外對浮選柱進行了深入廣泛的研究，新型充氣器和新型結構已用于工業生產， 其中最引入注目的有靜態浮選柱、微泡浮選柱和旋流微泡浮選柱。

2.2.1 靜態浮選柱

靜態浮選柱是美國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  國產浮選柱示意圖（略）

圖2 靜態浮選柱�ィ�略）

2.2.2  微泡浮選柱 （Mircrocell）

圖3是微泡浮選柱結構圖，特點是采用新型的微泡發生器。這種多孔管微泡發生器是在壓力 管道上設一微孔材質的喉管，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。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。��

圖3  Mircrocell微泡浮選柱結構圖（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構和工作原理。

這是我國研制的適合中國煤泥的浮選柱。1992年投入工業應用以來已形成直徑1、1.5、2、3 m的系列規格。旋流微泡浮選柱的結構與原理如圖4所示，其包括浮選段、旋流段和氣泡發生 器3個部分。

 氣泡發生器是該設備實現浮選的關鍵部件。利用循環礦漿加壓噴射、吸入空氣和粉碎氣泡， 并通過壓力釋放析出大量微泡，然后沿切線進入旋流段。氣泡發生器在產生合適氣泡的同時 ，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合。 ��

該類浮選柱采用了數個外置型自吸式氣泡發生器，見圖5。產生的微泡特別有利于微細 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率的原因。��

圖5   微泡發生器示意圖（略）

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

（3）FCMC型旋流浮選柱的應用。

目前煤用浮選柱的應用主要有3方面：一是在大型選煤廠取代工業浮選機；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；三是在低灰、低硫煤制備及高灰、 細粒煤分選方面獲得工業應用。

表1 �J1m浮選柱在中梁山選煤廠生產結果 %�ィ�略）

旋流微泡浮選柱由中國礦業大學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改進型半工業性浮選柱研究的基礎上，1m、1.5m、2m、3m直徑等工業性浮選 柱已開始投入工業化應用。��

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 應用的結果。

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結果 %（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， 避免重選背浮選灰分，從而可大大提高全廠的精煤回收率，由此產生較好的經濟效 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 各種規格浮選柱與處理量相當的浮選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能1/2～1/3。��

3  結論

浮選柱產生的氣泡分散度高、微細氣泡多，與礦物顆粒的碰撞及粘附機率大，高灰細泥污染 小。工業應用結果表明：旋流微泡浮選柱對煤炭脫硫降灰效率高，工藝指標先進。由于結構 設計獨特新穎，柱體短，且動力消耗小，節能明顯，維修量小，運行穩定可靠，所以旋流微 泡浮選柱是細粒煤浮選脫硫降灰有效而經濟的工藝設備，推廣應用前景廣闊。��

參 考 文 獻

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

2 王敦曾等.選煤新技術的研究與應用.北京：煤炭工業出版社，1999��

3 盧壽慈.礦物浮選原理.北京：冶金工業出版社，1988