摘要：浮选基本工艺操作过程划分为浮选入料的预处理、浮游分选和排出产品。这是从相对静止的角度进行区分，而在实际生产过程中是几个阶段交替过程。研究浮选入料的预处理、分选过程的操作、排出产品、浮选操作不正常的特征及故障排除、浮选柱的开车与停车时的操作要求。
关键词：选煤厂；浮选工艺；操作
1 引言
选煤厂分选工艺重介质选煤方法中，煤泥水处理环节尤为关键，可较大提高精煤回收率。为进一步加快煤泥和水分离，一般做法是在浓缩池的煤泥水中加入絮凝剂，将煤泥水中的煤颗粒聚合、沉降，实现煤泥水与煤颗粒的分离。在添加絮凝剂时，较多选煤厂采用人工添加的方式进行，即工人根据工作经验进行添加。该方法不仅劳动强度大，而且主观性太强，无法满足选煤厂自动控制。絮凝剂添加过多，会降低重介质分选效率，增加选煤厂生产成本；絮凝剂添加多少，则直接影响精煤的回收率。国外诸如美国、日本等研究机构针对选煤厂煤泥水浮选加药自动控制技术展开研究并将成熟、先进的加药控制系统应用于煤泥水处理过程，自动化程度高，效果显著。
2 浮选原理简介
浮选是依据矿物原料表面的化学性质，向待浮选的矿浆中加入浮选药剂和空气，使其与矿浆充分融合，并根据各矿物原料的黏附程度的不同，分选出不同的矿物。浮选过程一般分为矿浆碰撞、黏附、上浮以及精煤溢出四个阶段。矿物原料在浮选药剂的作用下，与空气发生器产生的小气泡发生充分碰撞，进行矿物捕集。利用矿物间的疏水特性，矿物粘附于气泡表面，气泡不断上浮，形成精矿泡沫层，精矿溢出浮选柱；由于尾矿的亲水特性，尾矿沉入底部并排出。
3 浮选入料的预处理
3.1 浮选煤浆浓度对浮选工艺的影响
浮选煤浆浓度是指煤浆中的固体含量，其浓度的大小会对浮选过程的许多因素产生影响。实际生产中，在过高的煤浆浓度下浮选，精煤产率下降，灰分增加，尾煤灰分降低。在细泥含量较多的情况下，煤浆浓度越大，精煤的灰分就越高、产率越小。浮选细泥含量较多的煤泥时，要严格控制煤浆浓度。煤浆浓度的大小直接影响到浮选药剂的耗量和浮选机的处理量。低煤浆浓度下煤泥的浮选，会造成药剂耗量的增加。煤浆浓度的大小还影响到机械搅拌式浮选机的吸气量和气泡直径的大小。煤浆的浓度越大，这种影响也越大。过高的煤浆浓度还会影响小气泡的形成，这是由于煤浆浓度增加，黏度增加，液体中的蒸气压力下降所致。另外，煤泥的粉碎作用随着煤浆浓度的增加而增强，煤浆浓度越大，煤泥的粉碎越严重。煤浆浓度的大小直接决定着煤泥浮选的生产成本。
3.2 添加药剂
浮选机给料后，即可按照药剂制度规定的药量加药。但要考虑浮选药剂剩余浓度对浮选的影响。在浮选生产过程中，浮选煤浆中添加的捕收剂和起泡剂往往不能全部消耗掉，总是有一部分药剂残留在浮选尾矿中。在浮选操作过程中，当发现浮选指标变化时，要按需要改变药剂的给入量，不可使剩余药剂的积聚速度过快。
3.3 煤浆浓度的确定
目前，我国选煤厂的浮选煤浆浓度一般在10%～15%。在选择煤浆浓度时应按煤泥性质确定。①在生产指标允许的条件下，提高煤浆浓度，使各项条件都处在最佳的状态下进行浮选。②在浮选煤质好、灰分低的煤泥时，可采用较高的煤浆浓度，对高灰分细泥含量多的煤泥，要适当降低煤浆浓度。③浮选粒度细的煤泥时，要采用较低的煤浆浓度；而浮选脱泥的煤泥则可采用较高的煤浆浓度。④在有精选的浮选流程中，粗选作业可以采用较高的煤浆浓度，精选作业应采用较低的煤浆浓度。
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4 浮游分选过程的操作
4.1 控制过程设计
浮选自动加药系统控制方案以PLC控制器为核心，扩展数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块实现。系统完成初始化过程后，PLC控制器对搅拌桶液位传感器数据进行分析和计算，并得出当前搅拌桶实时液位值。如果自动加药系统各设备运行正常，则启动电磁阀1，测量桶内液位，如果测量得到的实时液位值大于设定值，则停止电磁阀1；在启动电磁阀1的同时，启动电磁阀2，并依此启动自吸泵、开启给料机、停止给料机、停止送药泵以及停止电磁阀2。如果PLC控制器测得预溶装置内的液位大于设定值后，可启动搅拌装置对絮凝药剂进行搅拌；如果PLC控制器测得预溶装置内的液位不大于设定值，则继续上述过程。启动搅拌装置后，PLC控制器会实时监测絮凝药剂储存装置内液位高度，如果液位过高，则打开搅拌装置的法兰阀，将搅拌后的药剂注入储药装置并进行下一个循环过程；如果液位不高，则继续在搅拌装置内进行搅拌。
4.2 工艺系统优化
由于现有工艺系统存在着浮选药剂添加误差大、药剂利用率、药耗过大、效果较差的问题，因此，建议粗煤泥采用三锥角水介质旋流器分选，溢流在振动弧形筛的作用下，可保障筛上粗颗粒可以通过高频晒脱水并得到一部分精煤；同时，底流可以先通过弧形筛进行截粗，使得筛上物能够全部进入到主选混料桶之中，筛下水与振动弧形筛筛下水、高频筛筛下水一起进入到浮选入料桶之中，并依托浮选机对这一部分细煤泥进行处理。
4.3 合理控制浮选入料的浓度
入料稳定是保障浮选效果的关键，因此，必须要在入料方面进行合理控制：①原煤入选量要严格进行控制，最大限度保障给料量的稳定性。②建议在煤泥水浓度控制方面实现自动化，可以在脱泥筛下面的煤泥水桶之中增设电动补水阀。同时，还要注意管路堵塞的情况，而解决这个问题则需要对弧形筛筛下流承接管路坡度比较小的问题进行解决，可以进行基于入料实际情况进行改造，从而保障预选入料浓度的稳定性。
4.4 排出产品
在煤泥浮选中，矿化气泡从泡沫层的底部上升到表面时，气泡会产生兼并现象，越接近表面，兼并现象越明显。由于兼并，小气泡合并成大气泡，使气泡的总有效面积大大减少。这样，浮起的某些煤粒将从气泡上掉下来，尤其是黏附不牢的粗颗粒，重新返回到煤浆中去。另外，在矿化气泡从泡沫层的底层升到表面的过程中，气泡之间的水层逐渐变薄，水层中的水向下流动，使一部分因机械作用带到泡沫层中的高灰分细颗粒重新被水带走。因此，泡沫层的上层精煤灰分要比下层的低。在浮选过程中，泡沫层的厚度对精煤质量有很大影响。因为泡沫层越厚，矿化气泡从泡沫层底部上升到泡沫层顶部经历的时间越长，二次富集作用效果就越好，顶部泡沫层中煤粒的灰分就越低，刮出的泡沫产品即精煤质量就越好。刮泡对泡沫层的二次富集作用有着重要影响，因为刮泡直接影响着泡沫层的厚度。很显然，刮板转速越快，刮泡深度越深，刮泡量就越大，泡沫层越薄。因此，刮泡须保证泡沫层的厚度，以利于有效地实现二次富集作用。
5 结束语
提升并加快选煤厂浮选过程的自动化、智能化进程迫在眉睫，是进一步提升细煤分选效果、减少环境污染的必由之路。浮选过程的药剂控制、给矿量流量/浓度检测、空气发生器控制、液位控制等方面都需要进一步展开研究。在后续的工作中，需要在硬件设备选型、控制模型/算法优化、全过程的自动化/智能化以及远程监控等方面进行更深入的研究。
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论文作者:刘伟国
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/14
标签：浮选论文; 浓度论文; 药剂论文; 泡沫论文; 泥水论文; 气泡论文; 灰分论文; 《基层建设》2019年第31期论文;