煤礦總工技術手冊補充部分

浮游選煤浮游選煤是依據(jù)煤和矸石表面的潤濕性的差異而進行分選的一種選煤方法。重要用于解決-0.5mm浮選是選煤工藝流程的重要組成部分，它的任務是：（1）回收大量的細粒煤，合理運用煤炭資源；（2）凈化選煤用的循環(huán)水，提高其它工藝環(huán)節(jié)的效果，是達成洗水廠內(nèi)閉路循環(huán)，防止環(huán)境污染的重要工藝環(huán)節(jié)。浮選原理1礦物表面的潤濕性浮選過程中，礦物表面潤濕性是指礦物表面與水互相作用的強弱限度。例如石英、云母等很易被水潤濕，而石墨、輝鉬礦等不易被水潤濕。易被水潤濕的礦物叫做親水性礦物，不易被水潤濕的礦物叫做疏水性礦物。圖3-3-1圖3-3-1礦物表面的親水性，取決于其表面分子與水分子互相作用的強弱限度，即所謂水化作用的強弱。由于水分子是極性分子，礦物表面的不飽和鍵也具有不同限度的極性，因此極性的水分子會在極性的親水礦物表面上定向密集排列，并形成水化層。見圖3-3-2。疏水礦物表面與水分子的作用力弱，只能生成薄的水化層（圖3-3-2a），親水礦物表面與水分子的作用力強，形成的水化層厚（3-3-2圖3-3-2（a）疏水性礦物表面的水化膜；（b）親水性礦物表面的水化膜水化層具有擴散結構，水化層內(nèi)水分子的定向排列限度隨著與礦物表面的距離增大而逐漸減弱。最靠近礦物表面的第一層水分子，受表面鍵能吸引最強，排列最為整齊緊密。隨著鍵能影響的減弱，離表面較遠的各層水分子的排列秩序逐漸混亂，并呈現(xiàn)象普通水分子那樣的無序狀態(tài)。礦物表面潤濕性的大小，常用接觸角θ來表達。當氣泡附著在浸入水中的礦物表面達成平衡時，氣泡在礦物表面形成一定的接觸周邊，稱為三相潤濕周邊。過三相潤濕周邊上任一點P作氣液界面的切線σAW，與固液界面σSW之間所形成的涉及液相的夾角，稱為“接觸角”。見圖3-3-3接觸角的大小可以表征礦物表面的潤濕性。若礦物親水性很強，氣相不能排開液相，接觸角為00。反之，若礦物表面疏水性很強，氣相完全排開液相，則接觸角為1800。但事實上，礦物的接觸角還末發(fā)現(xiàn)有超過1080的，所以各種礦物的接觸角都在0~1080之間，新鮮煤炭和礦石表面的接觸角見表3-3-1圖3-3-3表3-3-1煤或礦物接觸角（0）煤或礦物接觸角（0）煤或礦物接觸角（0）焦煤肥煤瘦煤貧煤90~8685~8382~7975~71氣煤長焰煤無煙煤煤質(zhì)頁巖72~6563~60~73~43泥質(zhì)頁巖石灰石黃鐵礦石英0~100~10~300~4接觸角的大小是三相表面性質(zhì)的一個綜合效應，取決于氣泡、礦物表面和水三相界面張力σ的平衡狀態(tài)，其平衡狀態(tài)方程為：（3-3-1）或（3-3-2）式3-3-2同時還可以看到，接觸角值愈大，值愈小，說明礦物潤濕性愈小，其可浮性愈好。由于，介于-1~1之間，因此，對礦物的潤濕性與可浮性的度量可定義為：潤濕性=可浮性=1-浮選是在氣、液、固三相面上進行的，它涉及在礦漿中的礦粒粘附到氣泡上，然后上浮到液面并被刮入泡沫產(chǎn)品的過程。浮選時，礦粒與氣泡發(fā)生附著的過程稱為氣泡的礦化，這是浮選過程中的基本行為。礦粒能否粘附到氣泡上取決于礦粒的潤濕性。過程能否自發(fā)進行服從熱力學第二定律。當?shù)V粒與氣泡附著只有單位面積時，附著前后系統(tǒng)自由的變化為（見圖3-3-4（3-3-3）若以接觸角表達為：（3-3-4）式3-3-4在浮選上稱為可浮性指標，或粘附功。假如G前>G后，則，說明礦粒與氣泡的附著過程系統(tǒng)自由能是減少的，該過程可自發(fā)進行。否則，過程相反。浮選過程中，液相一般為水，液氣界面表面自由能一般變化不大，所以礦粒粘附到氣泡上的過程能否自發(fā)進行，重要取決于礦物的潤濕接觸角。圖3-3-4（a）附著前；（b）附著后2礦物表面電性質(zhì)當?shù)V物置于水中時，由于化學位的差異，在相界面上將發(fā)生荷電粒子的遷移運動，引起礦物表面荷電。在水中礦物表面荷電的重要因素有：（1）礦物表面離子的選擇性吸附通常礦物表面和水對不同離子的親和力是不同的，從而導致礦物表面對電解質(zhì)溶液中的正、負離子的不等量的吸附，促使礦物表面荷電。溶液中過量的正離子或負離子容易吸附到礦物的表面上，也會改變礦物表面的電性。（2）礦物表面組分的選擇性解離礦物表面的正、負離子在介質(zhì)中的溶解能力往往是不同的，會產(chǎn)生非等量的轉(zhuǎn)移,使礦物表面荷電。若正離子的溶解能力大于負離子的溶解能力，則礦物表面荷負電;反之，礦物表面荷正電。部分礦物和水作用后，先在兩相界面上生成新物質(zhì)，然后一部分電離，使礦物表面荷電。例如，石英在水中破裂后，界面和水作用生成類似硅酸的產(chǎn)物（）,在水中解離為離子和離子，或離子，其它成分留在礦物晶格上，使礦物表面荷負電。（3）礦物晶格缺陷由于礦物破裂，缺少某種離子，或晶格中非等量類質(zhì)同象替換、間隙原子、空位等引起礦物表面荷電。礦物表面在水溶液中荷電后，就會吸引水溶液中符號相反的離子，在固體表面形成雙電層。描述雙電層結構，最早是由亥爾姆特茲（Helmholtz）提出的平板雙電層模型。該模型過度強調(diào)了離子環(huán)境的穩(wěn)定性，把固體表面上的過量電荷與溶液中的相反符號的電荷的分布狀態(tài)視為平板電容，這種簡樸模型只合用于描述金屬和高濃度的鹽類電解質(zhì)溶液系統(tǒng)。以后高依-凱普曼（Gouy-Chapman）對平板模型進行了修正，建立了擴散雙電層模型，認為雙電層由內(nèi)層和擴散層二部分組成。其缺陷又過度強調(diào)了離子的移動性，認為點電荷的濃度，自固體表面向溶液內(nèi)部隨距離增長而遞減。1942年，斯特恩（Stern）將前兩種模型串接在一起，構成斯特恩復合雙電層結構。斯特恩以離子代替點電荷，并認為擴散分布于溶液中的離子，靠近固體表面不超過距離d。斯特恩模型比較實際地反映了雙電層的結構，因此，在浮選理論上得到了廣泛的應用。斯特恩認為在雙電層內(nèi)層和擴散層之間緊貼固體表面尚有一層，稱斯特恩層（緊密層）。這一層將雙電層和擴散層隔開，厚度以水化離子的半徑δ表達。圖3-3-5圖3-3-5內(nèi)層（定位離子層）；B.緊密層（Stern層）；C.滑移面；D.擴散層；ψ0.表面總電位；ψδ.斯特恩層電位；ζ.動電位；δ.緊密層的厚度在雙電層中相應分布有各種電位，重要涉及表面總電位、電動電位等。（1）表面總電位。它是固體表面與溶液之間的電位差（又稱表面電位）。對于導體或半導體的礦物，可將礦物制成電極測出。不導電的礦物不能直接測出，但可以用溶液中定位離子的活度（Nernst公式）進行計算：（3-3-5）總電位與溶液中定位離子的濃度密切相關，為零時定位離子濃度的負對數(shù)值，稱為零電點（用PZC表達）。如定位離子為H+或OH-，則為零的pH就是“零電點”。當溶液的pH大于礦物的零電點時，礦物表面荷負電；反之則礦物表面荷正電。（2）特恩層電位和電動電位。是水化配衡離子最緊密靠近表面的假設平面（圖3-3-5中的B）與溶液之間的電位差，一般假定它與電動電位相等。電動電位是在外力（電場、機械力或重力）作用下，礦物與溶液沿滑動面（圖3-3-5中的C）作相對運動時產(chǎn)生的電位差。電動電位在浮選研究理論上有很大的實際意義。不管礦物導電性能如何，礦物的電動電位均可測得，常用的方法有微電泳法，電滲法和流動電位法等。電動電位為零的pH稱為“等電點”（用IEP表達），它表達配衡離子在滑動面內(nèi)已與定位離子電性相等。研究礦物表面電性的變化，對研究藥劑作用機理和判斷礦物的可浮性具有重要意義。3煤泥的可浮性煤泥的可浮性即煤泥浮選的難易限度。它重要取決于煤巖成分、變質(zhì)限度、礦物雜質(zhì)及其嵌布特性、表面氧化限度以及粒度組成等。煤是一種天然可浮性好的礦物，但是煤的結構復雜，具有非極性、雜極性和極性的物質(zhì)，因而在表面各處的極性或疏水性不同。在暴露出的芳香核網(wǎng)面上，特別是各種碳氫化合物的部位，水化作用弱，疏水性強。在有含氧官能團的地方（如-OH、-COOH等）水化作用強，是親水部位。嵌布于有機質(zhì)中的無機礦物，如石英、粘土之類，水化作用強，也是親水的。煤中的黃鐵礦，其水化限度比其它成灰礦物弱，具有較強的疏水性。不同變質(zhì)限度的煤，其可浮性是不同的，通常中檔變質(zhì)限度的煤（如焦煤、肥煤）可浮性最佳。為了預測和了解各種煤的天然可浮性，許多學者曾提出過預測煤泥可浮性的各種理論，但是由于影響煤泥可浮性的因素比較多，至今還沒有一個大家公認的方法。目前，國內(nèi)外用于煤泥可浮性評估的重要方法，有根據(jù)煤炭的工業(yè)分析或元素分析進行評估的方法，以實驗室浮選結果為依據(jù)的評估方法及用入浮煤泥性質(zhì)進行評估的方法等幾類。為了全面了解煤泥的實際可浮性情況及實際分選效果，必須對煤泥進行浮選實驗。根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的規(guī)定和實驗結果，制定合理的浮選工藝流程。浮選實驗所用的儀器設備、方法和環(huán)節(jié)，可按國家標準GB4757-84《浮選實驗單元浮選實驗方法》和煤炭行業(yè)標準MT144-1997《選煤實驗室分步釋放浮選實驗方法》的規(guī)定執(zhí)行。4.3.2浮選藥劑自然界中大部分礦物其可浮性均較差，單純依靠礦物之間自身潤濕性的差別是難以順利分離的，必須在浮選過程中加入一些藥劑，來提高一種或幾種礦物的可浮性，削弱另一些礦物的可浮性，從而人為地控制礦物的浮選行為。浮選過程中加入的能幫助浮選過程順利進行的藥劑稱為浮選藥劑。浮選藥劑的作用是改變浮選過程中相界面的性質(zhì)，它不僅能最大限度地回收有用礦物，更重要的是它能靈活、有效地進行控制，成功地將各種礦物按人們的規(guī)定分開，使資源得到充足的運用。因此，浮選藥劑在選煤上得到廣泛地應用。4.3.2.1選藥劑的分類及作用浮選藥劑按用途可分為三大類：(1)捕收劑重要作用在固、液界面上，能選擇性地吸附在煤粒表面，提高其表面疏水性和可浮性，并促使煤與氣泡附著，增強附著的牢固性。(2)起泡劑重要作用在氣、液界面上，使其表面張力減少，促使氣泡在礦漿中彌散，形成小氣泡，并防止氣泡兼并，提高氣泡在礦化和上浮過程中的穩(wěn)定性。(3)調(diào)整劑重要用于調(diào)節(jié)其它藥劑與礦物表面之間的作用，還可以調(diào)節(jié)礦漿的性質(zhì)，提高浮選過程的選擇性，按其作用可分為：活化劑、克制劑、介質(zhì)pH調(diào)整劑、分散劑及絮凝劑。煤泥浮選中，所涉及到的調(diào)整劑重要有后三種：①介質(zhì)pH調(diào)整劑。重要用于調(diào)整礦漿的pH值和礦物表面的電性，以改善浮選效果。②分散與絮凝劑。重要用于調(diào)節(jié)礦漿中細泥的分散與團聚，減少細泥對分選的影響。浮選藥劑的分類見表3-3-2表3-3-2用途分類系列種類典型代表捕收劑非離子型烴類油酯類煤油、柴油黃原酸酯、烴基硫代氨基甲酸酯陰離子型巰基類烴基酸及皂黃藥、黑藥油酸、烴基硫酸鈉陽離子型胺類衍生物混合胺、月桂胺起泡劑表面活性劑醚類醇類醚醇類丁醚油松醇油、混合醇醚醇油非表面活性劑酮醇類雙丙酮醇油調(diào)整劑活化劑無機鹽類硫酸銅、硫化鈉克制劑無機鹽類有機物硫化鈉、水玻璃單寧、淀粉PH調(diào)整劑電解質(zhì)酸、堿絮凝劑無機電解質(zhì)天然高分子合成高分子石灰、明礬淀粉、骨膠聚丙烯酰胺、聚氧乙烯分散劑無機鹽高分子化合物水玻璃、蘇打各類聚磷酸鹽4.3.2.2烴類油捕收劑烴類油是煤、石墨、輝鉬礦等非極性礦物浮選時的重要捕收劑。目前廣泛使用的烴類油大部分來自石油產(chǎn)品，它是根據(jù)工業(yè)使用目的不同，按一定的沸點范圍進行分餾和加工的。由于原油組成和產(chǎn)地不同，各種石油餾分產(chǎn)品的烴類組分和含量也不同。因此，同類產(chǎn)品的性質(zhì)也有差異。烴類油的另一個來源是煉焦工業(yè)副產(chǎn)品。烴類油在結構上的重要特點是：分子中結構對稱，沒有永久偶極，分子內(nèi)部的原子以共價鍵結合，電子共有，并且不能轉(zhuǎn)移到其它原子上面，化學活性差，在水中不解離成離子。因此，烴類油在水中的溶解度小，疏水性高，對破裂面呈分子鍵的天然疏水性高的表面具有良好的吸附性能。吸附時，烴類油與礦物表面之間不發(fā)生化學反映，只能以物理吸附的形式固著到礦物的表面上。我國煤泥浮選時廣泛采用煤油和輕柴油作為捕收劑。在選擇藥劑時，一般是煤化限度高的煤采用煤油，煤化限度低的煤采用柴油。為了提高藥劑的作用效果，在藥劑選擇中應盡量考慮選用富含芳烴、烯烴類的烴類油，藥劑中應具有適量的雜質(zhì)性成分，分餾溫度應是浮選活性高的烴類餾出溫度。常用的烴類捕收劑如下：(1)煤油煤油是200~300℃石油的分餾產(chǎn)品，其重要成分是C6~C11烷烴。減壓蒸餾煤油為140~280℃時的分餾產(chǎn)物，重要含C9~C煤油可分為燈用煤油、拖拉機煤油、航空煤油等。我國常用燈用煤油和拖拉機煤油作捕收劑。①燈用煤油。多為石蠟基原油產(chǎn)品，芳烴含量在8~15%之間。燈用煤油由C9~C16的烴類組成，平均沸點200~250℃左右，密度（20℃）0.78~0.84g/cm3，其最佳餾分溫度為150~環(huán)烷基燈用煤油平均沸點在215℃左右，密度（20℃）為0.82g/cm②拖拉機煤油。系直餾和直餾裂解的混合餾分，110℃以下的餾出物應小于10%，200℃以上的餾出物不應大于50%，煤油中以直餾煤油的穩(wěn)定性最佳，色度也小。如混入裂化餾分，因含不飽和的烯烴類而不穩(wěn)定，易被氧化出現(xiàn)膠質(zhì)或瀝青質(zhì)一類的深色物質(zhì)，使浮選性能下降。煤油基本不溶于水，只具有捕收性。當芳烴含量較大時，相對地略顯浮選活性或起泡性能。煤泥浮選時，煤油用量一般為0.5~2kg/t煤泥。如使用過量，有顯著的消泡作用。(2)柴油按加工方法的不同，可分為催化柴油、直餾柴油、熱裂化柴油和焦化柴油等。輕柴油是C15~C18的烴類混合物。含碳85.5~86.5%，氫13.5~14.5%；和少量的硫、氮、氧有機化合物及金屬有機化合物。分餾溫度約為150~365℃，不應混有365℃以上的重餾分。一般夏季用的柴油，初餾點為160℃，10%餾出溫度為190℃；冬季用柴油初餾點為輕柴油具有餾分重、密度高、粘度大，在水中分散的油珠尺寸大和在煤表面展開速度慢等特點。但是，疏水性較強，被煤表面孔隙吸取的數(shù)量少。因此，低階煤浮選時采用輕柴油做捕收劑較為有利。輕柴油中的烴類組分波動幅度比煤油大，特別是芳烴含量相差更為顯著，例如催化裂化輕柴油含芳烴量比直餾輕柴油高得多。輕柴油和煤油的組成見表3-3-3表3-3-3輕柴油煤油烴類組成催化裂化市售烴類組合勝利煉廠市售烷烴烯烴芳烴非烴19-2424-2157-55—27.225.315.532.0正構烷烴異構-環(huán)烷烴芳烴—44.236.120.0—57.826.515.7—浮選時，輕柴油用量一般為1~3kg/t煤泥，個別情況高達4kg(3)燃料油是供鍋爐用的液體燃料，分為六個等級（1~6號）。國外常用5號燃料油做煤泥浮選捕收劑。(4)頁巖輕柴油頁巖輕柴油系頁巖焦油所得餾出物經(jīng)冷壓脫蠟，再經(jīng)酸堿洗滌后的產(chǎn)品。頁巖輕柴油中具有較多的不飽和烴(烯烴、芳烴)，以及含氧、含氮物質(zhì)，所以頁巖輕柴油具有較強的捕收性能和一定的起泡性能。通常用于易選或中檔易選煤泥，用量約為1.5-2kg(5)天然氣冷凝油天然氣冷凝油是天然氣凝析油經(jīng)精餾所得的煤油餾分。我國四川省天然氣資源豐富，西南地區(qū)有些選煤廠就有用天然氣冷凝油作為捕收劑。(6)MB系列浮選劑MB系列浮選劑是浮游選煤所用捕收劑的系列產(chǎn)品，呈棕色，密度為0.930g／cm3，基本組成為烷烴(C9-C15)正構、異構體以及芳烴、多烷基苯類、烷基茚滿類，并具有其他成分。該系列浮選劑有5種產(chǎn)品，同時具有捕收性能和起泡性能，能滿足不同可浮性煤的(7)ZF合成浮選劑它是以煤油為原料在常壓下液相催化氧化的產(chǎn)物，組成中含烴類和烴類氧化物，兩者的比例大體力60:40，外觀呈棕黃色透明液體，密度為0.85g/cm3，pH值為6-7。該浮選劑兼有捕收性和起泡性。(8)MZ系列浮選劑MZ系列浮選劑是一種具有不同官能團并具有起泡性能的煤用捕收劑，是由石油化工副產(chǎn)品經(jīng)加工、改性、配制、去除異味后制成的，其重要組分是C8-C13的烷烴、芳香烴、脂肪醇、烴類衍生物和少量的表面活性別。該浮選劑具有良好的捕收性、選擇性和一定的溶解性，浮選效果比使用單一烴類油好。除了上述幾種烴類油捕收劑外，國內(nèi)外選煤廠煤泥浮選時還常用FS-201、FS-202、APP-1、脂肪胺等作捕收劑。為了充足發(fā)揮烴類油捕收劑的作用，改善煤泥浮選效果，減少藥劑消耗量，必須注意提高烴類油的浮選活性。國內(nèi)外對提高浮選藥劑的活性進行了許多研究，其中比較有效的方法重要有：輔射化學作用、磁場解決、烴類催化氧化法和電化學解決。4.3.2.3起泡劑在浮選過程中，為了減少氣液界面張力，產(chǎn)生大量的有助于煤粒礦化的小氣泡，形成具有一定穩(wěn)定性的泡沫層，常加入一些起泡劑。起泡劑多數(shù)是雜極性表面活性物質(zhì)，可以在氣液界面上聚集，并進行定向排列。其極性基具有親水性，非極性烴基具有親氣性。由于極性基和水分子發(fā)生作用，在氣泡表面形成一層水化層，阻礙了氣泡的兼并，并增長氣泡的機械強度（見圖3-3-6圖3-3-6（a）未變形前；（b）產(chǎn)生變形；（c）恢復變形實踐證明，起泡劑用量不宜過大，起泡劑濃度過大反而減少起泡能力。起泡劑濃度，溶液的表面張力和起泡能力之間的關系見圖3-3-7圖3-3-7常用起泡劑如下：(1)醇類起泡劑醇類起泡劑是選煤廠應用較多的一種起泡劑，它不僅是良好的起泡劑，并且對煤粒具有捕收性，對烴類油具有分散作用。OH①仲辛醇。是生產(chǎn)葵二酸的副產(chǎn)品，分子式為CH3（CH2）3CHCH3，密度為0.82g/cm3OH為橙黃色液體,具有刺激性臭味，其重要成分為：辛醇70~80%，辛酮10~20%。仲辛醇是我國煤泥浮選廣泛應用的起泡劑之一，用量一般為100g/t②雜醇。發(fā)酵法制酒精時的副產(chǎn)品，其重要成分為丙醇、丁醇和戊醇的混合物，密度為0.83g/cm3，黃色透明液體。作起泡劑時，生成的泡沫較脆，選擇性好，可用于難選煤和高硫煤的浮選。雜醇來源較廣，是選煤廠應用較多的一種起泡劑，用量為200~300g③GF起泡劑以丁醇、辛醇為原料再經(jīng)特殊加工所得，重要成分為2-乙基己醇、二甲基己醇、2-乙基丁醇、三丁基醚，密度為0.88-0.91g/cm3，紅棕色油狀液體，它兼有一定的捕收性能。由于GF浮選劑起泡性能強、用量小、選擇性好，在我國選煤廠廣泛地作為起泡劑使用。④雜醇油。為生產(chǎn)丁醇的高沸點殘留液。所使用的分餾產(chǎn)品見表3-3-4，分餾產(chǎn)品的起泡能力隨分子量增大而增高。其中，133~150℃產(chǎn)品可單獨作起泡劑使用；150~160℃⑤C6~C8混合醇和C8~C16混合醇。乙炔法生產(chǎn)丁醇、辛醇過程中有大量高沸物生成，其中一部分是丁醇提濃塔和精餾塔底重餾分，簡稱C6~C8醇；另一部分為2-乙基已醇蒸餾塔塔底的高沸物，簡稱C8~C16醇。C6~C8醇外觀為棕紅色透明油狀物，密度為0.829~0.834g/cm3，重要成分見表3-3-5C8~C16醇外觀為橙黃色油狀物，密度為0.830~0.835g/cm生產(chǎn)實踐表白，它們是較好的起泡劑，C6~C8醇的起泡能力較強，C8~C16醇的選擇性較好，生成的泡沫多，脆而不粘，有助于過濾脫水，用量100~150g/t表3-3-4沸點范圍名稱133~150150~160160~195195~315平均分子量密度成分1050.836伯醇60%~65%仲醇15%~20%酮類化合物18%~20%酯類化合物2%123—伯醇40%~45%仲醇40%~45%酮類化合物8%~12%———伯醇43%~47%仲醇32%~36%酮類化合物17%~19%酯類化合物1%~4%——焦油減壓蒸餾產(chǎn)品伯醇65%~70%酮類12%~17%酚類10%~15%烴類3%~6%⑥甲基異丁基甲醇。亦稱甲基戊醇，代號MIBC（MethylIsobutylCarbinol），由丙酮經(jīng)縮合、脫水和常壓加氫制成，結構式為：CH3CH3CH3CH-CH2-CH-OHCH3外觀為無色透明液體，密度為0.806~0.807g/cm3，溶解度為1.79%。特點是選擇性強，活性好、泡細脆、不粘，用量少。在美國廣泛應用。表3-3-5C6-C名稱化合物成分（%）正丁醇庚醇-42-乙基丁醇3-甲基庚醇2-乙基己醇CH3-CH2-CH2-CH2-OHCH3-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH3OHCH3-CH2-CH-CH2—OHC2H5CH3-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-OHCH3CH3-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-OHC2H518.852.4630.6014.1225.10(2)萜類起泡劑松油。為松脂、松木和松根的蒸餾產(chǎn)物，重要成分是α萜烯醇，結構成為：HH3CHCCH2H2CH—C—CH3CH3OHCH2其它成分為萜烯和醚類化合物。松油為淡黃色或棕色液體，密度為0.86~0.94g/cm3。起泡能力較強，一般無捕收性。二號油。亦稱松醇油，以松節(jié)油為原料，經(jīng)水合反映制得，呈黃棕色油狀透明液體，密度0.9~0.915g/cm3。重要成分為α—萜烯醇，其余為萜烯類化合物。起泡性能較松油弱，泡沫稍脆，無捕收能力。樟腦油。由樟樹的根、枝、葉蒸餾得到原油，提取樟腦后再分餾得各種樟腦油，分白、紅、藍色三種。其中白色可代替松油作起泡劑，選擇性較松油好。桉葉油。由桉樹葉經(jīng)蒸餾得到，重要成分為桉醇，在桉葉油中含量約占40%~50%，桉葉油生成的泡沫脆，選擇性好，但用量較大。我國江西、云南、廣東、四川一帶桉樹資源相稱豐富。(3)酯油類O高壓法羰基合成丁醇、辛醇時得到大量帶支鏈結構的殘液，以濃硫酸為催化劑，使之轉(zhuǎn)化為重要含C4~C8支鏈的酯油。分子式結構通式為R—C—OR‘。采用酯油作煤泥浮選的O起泡劑，其效果與仲辛醇類似，代號為酯油190。這種藥劑的優(yōu)點是價格低，氣味小、毒性低。O其它酯油起泡劑尚有脂肪酸乙酯。酯油56是烴基C5~C6的脂肪酸乙酯，RCOOC2H5（R=C5~C6）；酯油59是烴基C5~C9的脂肪酸乙酯，RCOOC2H5（R=C5~C9）；B632為苯乙酯油（鄰苯二甲酸二乙酯）分子式為：O—C——C—OC2H5——C—OC2H5OO4.3.2.4其它藥劑在煤泥浮選時，除了捕收劑和起泡劑外，還經(jīng)常使用一些特殊的藥劑，來強化其它藥劑的作用效果，或直接改變煤泥浮選的行為。(1)促進劑。這是一種可以改善捕收劑和起泡劑作用效果的藥劑。一般說，促進劑多為表面活性劑，具有雜極性分子結構。多數(shù)促進劑自身不是捕收劑和起泡劑，但添加少量的這類藥劑后，即可大大提高捕收劑、起泡劑效果，或兩者的作用效果，并減少藥劑用量。促進劑可在液—液界面吸附，起增溶和乳化作用，也可以在氣—液界面和固—液界面吸附改善起泡性和捕收性。促進劑改善煤浮選效果的作用機理可通過圖3-3-8例子說明，當無促進劑分子作用時，烴類油珠和氣泡在煤化限度低的煤粒表面的粘附效果相稱差，如（a圖3-3-8(2)復合浮選劑。即兼具捕收、起泡兩種性能的藥劑，煤泥浮選過程中，只需要一種藥劑可同時起到捕收劑和起泡劑的作用，簡化浮選過程的藥劑制度。(Ⅰ)MB系列浮選劑MB系列浮選劑是浮游選煤所用捕收劑的系列產(chǎn)品，呈棕色，密度為0.930g／cm3，基本組成為烷烴(C9-C15)正構、異構體以及芳烴、多烷基苯類、烷基茚滿類，并具有其他成分。該系列浮選劑有5種產(chǎn)品，同時具有捕收性能和起泡性能，能滿足不同可浮性煤的浮選需要。其中，MBl合用于揮發(fā)分和細泥含量中檔的較難浮煤，捕收性能比MB2強，宜用于我國南方溫暖地區(qū)；MB2合用于揮發(fā)分和細泥含量中檔的較易浮煤，宜用于我國北方寒冷地區(qū)；MBl2合用于中檔細泥含量的難浮煤；MB25合用于中檔揮發(fā)分的易浮煤，浮選速度快，MB275合用于中檔揮發(fā)分和細泥含量較高的煤。(Ⅱ)ZF合成浮選劑它是以煤油為原料在常壓下液相催化氧化的產(chǎn)物，組成中含烴類和烴類氧化物，兩者的比例大體力60:40，外觀呈棕黃色透明液體，密度為0.85g/cm3，pH值為6-7。該浮選劑兼有捕收性和起泡性。(Ⅲ)MZ系列浮選劑MZ系列浮選劑是一種具有不同官能團并具有起泡性能的煤用捕收劑，是由石油化工副產(chǎn)品經(jīng)加工、改性、配制、去除異味后制成的，其重要組分是C8-C13的烷烴、芳香烴、脂肪醇、烴類衍生物和少量的表面活性別。該浮選劑具有良好的捕收性、選擇性和一定的溶解性，浮選效果比使用單一烴類油好。由于復合浮選劑中起捕收和起泡作用組分的比例固定，復合浮選劑往往以系列形式生產(chǎn)，以適應煤種和煤質(zhì)的變化。如我國生產(chǎn)的MB系列浮選劑和ZF合成浮選劑在選煤時可單獨使用，對于入選可浮性變化較大的多種原料煤的礦區(qū)型選煤廠適應性就較差。有些選煤廠在使用復合浮選劑時，根據(jù)浮選入料性質(zhì)(特別是粒度組成)，再添加其他捕收劑或起泡劑，即該復合浮選劑捕收能力局限性時，就添加適量的非極性油類，或者起泡能力局限性時，就添加適量的起泡劑。4.3.3浮選機及輔助設備4.3.3浮選機是實現(xiàn)浮選過程的重要設備，浮選效果的好壞，在很大限度上取決浮選機的性能和結構的完善限度。煤用浮選機種類、型號繁多，根據(jù)充氣方式可以將浮選機分為機械攪拌浮選機和非機械攪拌式浮選機兩大類。1機械攪拌式浮選機凡運用旋轉(zhuǎn)葉輪吸取入空氣（或同時從外部壓入空氣）并進行攪拌，使氣泡分散在煤漿中的浮選機統(tǒng)稱為機械攪拌式浮選機。由于運營可靠，分選效果好，容易操作調(diào)節(jié)等優(yōu)點，在國內(nèi)外浮選工藝系統(tǒng)中，均得到了廣泛的使用。近年來各國在改善浮選機的工作效果、向大型化發(fā)展及進行自動控制等方面做了大量的研究工作，研制出不少具有特色的機械攪拌式浮選機。(1)XJM—4型系列浮選機XJM—4型機械攪拌式浮選機是我國70年代初研制成功的一種煤用浮選機，目前在我國選煤廠中廣泛使用。XJM—6型機械攪拌式浮選機于1983年通過技術鑒定。圖3-3-9、3-3-10分別為XJM—4型、XJM—6型浮選機的結構示意圖。它們的技術規(guī)格列于表3-3圖3-3-9XJM—圖3-3-10XJM—XJM型浮選機入料為吸入式，各浮選槽之間用U型管相連，根據(jù)工藝規(guī)定可采用3~6個槽組成一組。該浮選機由浮選槽、攪拌機構、中礦箱、刮泡機構和放礦機構等五部分組成。攪拌機構是XJM型浮選機的重要部件，其結構如圖3-3-11表3-3-6型號名稱XJM—4XJM—6型式給料方式設計煤漿吸入量（m3/h）單位充氣量（m3/m2·min）充氣均勻系數(shù)（%）槽深（mm）葉輪直徑（mm）葉輪線速度（m/s）葉輪轉(zhuǎn)速（r/min）攪拌機構電機功率（KW）刮泡器轉(zhuǎn)速（r/min）外形尺寸（長×寬×高）（mm）設備重（t）淺槽機械攪拌式雙側(cè)刮泡吸入式1801~1.390110050010.2390112312700×3000×2500(6槽)~15.5(6槽)淺槽機械攪拌式雙側(cè)刮泡吸入式3000.8~1.081~91120060010.7340172213480×3280×3620(5槽)~22.6(5槽)圖3-3-11XJM—圖3-3-12是XJM—4型浮選機的葉輪和定子結構的示意圖。傘形葉輪由三層組成，葉輪的外圍直徑為500mm。第一層上部有6塊直葉片，用以與定了配合，吸入空氣和循環(huán)煤漿；該層的下部為6塊弧形葉片。第二層是直徑350mm的傘形隔板，與第一層之間構成吸氣室。第三層是中心有開口的傘形板，浮選機的煤漿由此口吸入，與第二層隔板之間形成吸漿室。第一、三層之間靠近葉輪的外端，由弧形葉片隔開的空間稱為混合室。定子運用螺栓連接在套筒上，在它的圓柱面和傘形面上分別開有6個直徑為65mm和16個直徑為圖3-3-12XJM—XJM型浮選機具有以下特點：①采用傘形葉輪一定子組。葉輪分為三層，故可同時并且互不干擾地完畢吸入新鮮煤漿、循環(huán)煤漿和空氣；由于雙系統(tǒng)進氣，使浮選機有較高的充氣量；傘形葉輪上、下層錐角不同，使新鮮煤漿、循環(huán)煤漿和空氣從葉輪甩出后交叉相遇，有助于氣泡礦化。②采用較淺的浮選槽和直徑較小、轉(zhuǎn)速較高的葉輪，有助于減少浮選機的功率消耗。③傘形葉輪使礦漿在浮選機內(nèi)呈“W”形流動。減少葉輪浸入深度，有助于提高充氣量、減少功率消耗，避免粗顆粒沉淀，增長氣泡粉碎限度。（2）XJM-S型系列浮選機XJM-4型浮選機單槽容積小，加上部分結構上的不夠完善，特別是傘形葉輪下層出口易堵塞，因此已遠不能滿足選煤廠采用選擇性更好的大型浮選機的規(guī)定。在改善XJM-4型浮選機的局限性和吸取國外新型浮選機的一些優(yōu)點基礎上，設計出結構合理、浮選效果好，運轉(zhuǎn)可靠，操作維修方便并且能耗低的雙層傘形葉輪的XJM-5型系列煤用浮選機。(Ⅰ)XJM—S型系列浮選機的結構特點XJM-S型系列浮選機保存了XJM-4型浮選機在結構上的一些特點，同時針對在使用中出現(xiàn)的一些問題，借鑒其他浮選機的長處，在結構上作了如下改善：①將原XJM-4型浮選機的三層傘形葉輪改為雙層傘形葉輪，取消原下傘輪中的隔板并對葉輪腔高度、葉片高度等參數(shù)進行優(yōu)化，這樣既保存了原傘形葉輪浸水深度小、功率消耗較低等優(yōu)點，又克服了三層傘形葉輪不易加工、葉輪腔易堵塞等問題。②將底部中心吸料改善為“假底底吸、周邊串料”的底部中心吸料與直流入料混合的入料方式，即大部分入料通過假底中心吸料管吸入葉輪，其余部分入料通過假底周邊與槽壁的間隙上升進入下一槽箱，這樣既保存了原底部中心給料的優(yōu)點，又兼顧選煤廠大量采用煤泥水直接浮選原則流程所帶來的入料濃度低、入料量大的需要，還能避免“短路”現(xiàn)象的產(chǎn)生，保持正常的礦漿流態(tài)。③將原為整體結構的定子改善為定子蓋板和導向葉片分體式結構，使假底上的吸料管與葉輪下吸口對中，保證了定子與葉輪的軸向間隙相徑向間隙；可通過定子蓋板上的調(diào)節(jié)裝置調(diào)整上部的煤漿循環(huán)量，通過更換下吸口，調(diào)節(jié)下部的煤漿循環(huán)量，以適應不同可浮性煤和不同工藝制度的規(guī)定。XJM-S型系列浮選機的結構示意圖如圖3-3-13所示，攪拌機構結構示意圖如圖3-3-14圖3-3-13XJM-S型系列浮選機結構示意圖圖3-3-14攪拌機構結構示意圖l.槽體；2.強拌機構；3.假底；4.穩(wěn)流板；5.吸料管；6.定子導向葉片；7.中礦箱（Ⅱ）XJM-S型系列浮選機技術規(guī)格XJM-S型系列浮選機技術規(guī)格列于表3-3-7表`3-3-7XJM-S型系列浮選機技術規(guī)格（Ⅲ）XJM-S型系列浮選機的使用效果XJM-S12型浮選機樣機工業(yè)性實驗的浮選入料為高變質(zhì)限度的無煙煤，真密度和硬度大，用煤油作捕收劑、GF油作起泡劑，工業(yè)性實驗浮選技術指標見表3-3-8。表3-3-8XJM-S12型浮選機技術指標表3-3-8數(shù)據(jù)表白：XJM-S12型浮選機對工業(yè)性實驗的浮選入料，分選選擇性較好，浮選完善指標ηwf值達成56.14％，與XJM-4型浮選機浮選易浮煤相比，浮選完善指標ηwf值高10多個百分點，且精煤質(zhì)量比較穩(wěn)定；但單位解決量則偏低，平均僅達成6.3m3XJM-S16型浮選機在山東省某選煤廠工業(yè)性試結果見表3-3-9。表3-3-9XJM-S16型浮選機工業(yè)性試結果表3-3-10為XJM—S16型，XJQM—14型和JF—16型三種浮選機生產(chǎn)檢查結果數(shù)據(jù)的比較。表中原煤和精煤質(zhì)量對于后兩種浮選機為同一個數(shù)據(jù)。由表可看出，在精煤質(zhì)量優(yōu)于兩種浮選機的情況下，XJM—S16的解決量為用XJQM的1.3倍，JF的3.8倍，并且尾煤灰分還提高了5.7個百分點。不僅如此，XJM-S16機的藥劑耗量也比其它兩種浮選機低，可節(jié)約藥劑耗量25％-50％。XJQM為充氣機械式浮選機，若計入鼓風機的電耗，則其噸煤電耗與機械攪拌式的XJM浮選機不相上下，而兩者電耗均約為JF的40％。說明機械攪拌式浮選機只要結構合理可以和充氣機械式同樣將電耗降下來。表3-3-10三種浮選機生產(chǎn)積累數(shù)據(jù)比較由于XJM—S型浮選機對不同的煤種(從氣煤到無煙煤)、較寬的粒度級(0.5-0mm)，入料礦漿濃度的大范圍變化(40-150L/g)及不同可浮性的煤泥均有很強的適應能力，因此在許多選煤廠的生產(chǎn)中都取得了良好的效果。表3-3-11中為八一礦選煤廠、平頂山八礦選煤廠、焦作礦、開灤趙各莊礦及萍鄉(xiāng)高坑等選煤廠使用該系列浮選機的生產(chǎn)指標。這些廠的原煤，無論是煤種還是可浮性均有很大的差異，但浮選后都得到了較為抱負的結果。表3-3-11XJM—S系列浮選機生產(chǎn)指標(2)XJX型系列浮選機XJX型系列機械攪拌式浮選機是在“洪堡特”等國外先進浮選機的基礎上，我國設計研制成功的一種新產(chǎn)品。XJX型系列浮選機有XJX-8、XJX-Z8、XJX—T12三種規(guī)格，重要技術參數(shù)見表3-3-表3-3-12型號名稱XJX—8XJX—Z8XJX—T12型式給料方式單槽容積(m3)設計煤漿通過量(m3/h)單位充氣量（m3/m2·min）充氣均勻系數(shù)（%）槽深（mm）葉輪直徑（mm）葉輪線速度（m/s）葉輪轉(zhuǎn)速（r/min）攪拌機構電機功率（KW）刮泡器轉(zhuǎn)速（r/min）設備重（t）淺槽機械攪拌式雙側(cè)刮泡直流式7.9~8.5A型葉輪300~400B型葉輪400~500A型葉輪0.59B型葉輪1.15A型葉輪79.61B型葉輪81.291300~14006608.62493033.314744×3500×2942(6槽)~26.4(6槽)淺槽機械攪拌式雙側(cè)刮泡直流式8320~50014006608.62492233.314828×3685×2945(6槽)~27.0(6槽)淺槽機械攪拌式雙側(cè)刮泡吸入式12一次粗選500~700二次精選300~4000.67~1.2583~8516007608.62733733.315870×3840×3500(5槽)~31.0(5槽)XJX—8型浮選機由槽體、機械攪拌機構、刮泡機構和液面自動控制裝置等組成（見圖3-3-1圖11-15XJX—8型浮選機結構示意圖XJX—8型浮選機攪拌機構如圖3-3-1圖11-16XJX—8型浮選機的攪拌機構葉輪和定子結構如圖3-3-17所示。葉輪采用雙偏擺傾斜式，分上下兩層，由一個與水平呈7圖3-3-17XJX定子固定在套筒上，由圓蓋板和與徑向成45°的24塊導向葉片組成，蓋板上開有兩排循環(huán)孔，在兩排循環(huán)之間裝有一倒錐筒，供浮選槽內(nèi)下部煤漿循環(huán)使用。XJX型浮選機的液面采用自動控制，其控制裝置的工作原理見圖3-3-1圖3-3-1XJX—8型浮選機有如下特點：①采用雙偏擺斜葉輪。當斜葉輪旋轉(zhuǎn)一周時，葉輪圓盤與定子及上下葉片所形成的空間隨之變化，礦漿受到交替擠壓和擴散作用，加強了礦粒與氣泡的接觸，有助于礦化。由葉輪中甩出的礦漿在其周邊的位置呈正弦曲線形狀，具有強烈的攪拌作用，可以減少葉輪轉(zhuǎn)速，減少功率消耗。②礦漿在浮選槽中立體循環(huán)。由于倒循環(huán)筒的作用，浮選槽中部未經(jīng)礦化的礦漿，有機會經(jīng)循環(huán)套筒和定子上的內(nèi)圈循環(huán)孔返回葉輪再進行礦化，并避免了因在攪拌機構的套筒上開設循環(huán)孔而使浮選機充氣量下降和功耗增長的問題。③直流式入料。煤漿通過槽壁的流通口直接進入，能增強浮選機的礦漿通過能力，并減少浮選機的動力消耗和簡化葉輪結構，使浮選機槽內(nèi)的礦漿和氣泡呈垂直的運動方式，提高了礦粒和氣泡的碰撞幾率。浮選槽之間沒有中礦箱，有助于實現(xiàn)液面自動控制。④采用氣溶液加藥方式。藥劑從定子循環(huán)孔和空心軸直接加入到葉輪腔內(nèi)，被氣流分散而成為氣溶液，提高了藥劑的分散度，并減少了藥劑的消耗量。XJX—Z8型浮選機是XJX—8型的改善型產(chǎn)品，該浮選機結構的改變重要集中在以下兩個方面：①設立直流通道。把浮選入料或前室料引導到浮選槽葉輪一定子區(qū)，使部分煤漿由葉輪吸進，其余煤漿通過攪拌區(qū)，增長了礦化幾率。②增設導向板和假底。有助于浮選槽底部流體的合理分布。XJX—T12型浮選機是在XJX—Z8型的基礎上研制成功的大型浮選機，單槽容積為12m3。XJX—T12浮選機結構示意圖如圖XJX—T12型浮選機與XJX—Z8型相比有以下特點：①采用中心入料方式。為了防止串料，用一個水平管將新鮮礦漿或上一槽的礦漿導入倒錐循環(huán)筒下部的外壁，和定子蓋板組成截面為三角形的腔室內(nèi)，通過定子蓋板外圈上的開孔，由上層葉輪吸入。由于所有礦漿都進入葉輪，提高了分選的選擇性，更適合我國煤泥比較難選的特性。②采用新型中礦箱。XJX—T12型浮選機由5個室組成。在三、四室之間設有新型中礦箱（見圖3-3-圖3-3-19XJXXJX型浮選機屬于中檔槽深的浮選機，并設有假底，不僅合用于易選煤，對難選煤、粗粒煤也能得到較好的結果，由于能得到較厚的精礦泡沫層，運用二次富集作用，特別能適應低濃度浮選。圖3-3-(3)XJN—14（維姆科144）型浮選機XJN—14型浮選機是我國吸取美國的維姆科144型浮選機技術的改制產(chǎn)品。該浮選機重要技術規(guī)格見表3-3-13。表3-3-型號名稱XJN—14型號名稱XJN—14型式給料方式設計煤漿吸入量（m3/h）單位充氣量（m3/m2·min）單槽容積（m3）槽深（mm）葉輪直徑（mm）淺槽機械攪拌式雙側(cè)刮泡直流式900~14000.7141600660葉輪轉(zhuǎn)速（r/min）葉輪線速度（m/s）刮泡器轉(zhuǎn)速（r/min）外形尺寸（）（mm）設備重（t）1906.6301819430×3830×3300(6槽)~40.3(6槽)XJN—14（維姆科）型浮選機的結構如圖3-3-圖3-3-21XJN攪拌機構如圖3-3-2星形葉輪有8個葉片，其直徑與高度比值為1：1，星形葉輪上端與定子頂端平齊，葉輪下端插入導管中，其插入深度可調(diào)，定子外側(cè)均布著橢圓孔，其內(nèi)側(cè)壁豎筋條起到引導煤漿流向和增長負壓的作用。圖3-3-2錐形罩蓋上均布著分散孔，對礦漿具有緩沖和分散作用，減少了渦流對泡沫層的干擾，使液面穩(wěn)定。NJN—14型浮選機具有以下特點：①葉輪與定子的間隙比一般機械攪拌式浮選機大3倍多，增長了礦漿運動空間，減少了煤粒對攪拌器的磨損。②葉輪與定子均采用耐磨橡膠模壓成型，使用壽命長，在浮選機帶負荷起動時，星形葉輪因有柔性，葉片可自動向后彎曲，減少了起動力矩，等到煤粒充足懸浮時，葉片又能恢復原狀。此外，葉輪是完全對稱的，一端磨損后可以掉過來使用，因此磨損均勻。③葉輪浸水深度淺，僅為230mm(4)XJQM—14型浮選機XJQM—14型浮選機是美國丹佛D-R500V型浮選機的仿制產(chǎn)品，規(guī)格見表3-3-14。由浮選槽、攪拌機構、刮泡機構、空氣控制閥、錐形閥裝置和液面自動控制系統(tǒng)組成（見圖3-3-2表3-3-14XJQM型號名稱XJQM—14型號名稱XJQM—14型式給料方式設計煤漿吸入量（m3/h）單槽容積（m3）槽深（mm）葉輪直徑（mm）淺槽機械攪拌式雙側(cè)刮泡直流式270~30014.161838840葉輪轉(zhuǎn)速（r/min）葉輪線速度（m/s）外形尺寸（）（mm）設備重（t）1647.3299766×2896×370615.7(3槽)圖3-3-23XJQM-14型浮選機結構示意圖圖3-3-24為XJQM葉輪和定子的結構（丹佛）見圖3-3-25。葉輪上有12個放射狀的葉片，定子則由24個葉片組成。在礦漿循環(huán)筒以內(nèi)的定子蓋板上開設了一個360圖3-3-24XJQM—14型浮選機攪拌機構示意圖礦漿循環(huán)筒呈倒錐形，礦漿通過循環(huán)筒引向環(huán)形槽，形成礦漿立體循環(huán)，使粗礦粒處在懸浮狀態(tài)，保證礦漿和空氣在葉輪腔內(nèi)混合，改善分選效果。圖3-3-25丹佛浮選機葉輪定子結構XJQM—14型（丹佛D-R）浮選機的特點：①采用了循環(huán)套筒，煤漿可以在浮選槽中部立體循環(huán)，加大了上升流的速度，保證了粗粒煤的有效懸浮。②運用外部低壓供風系統(tǒng)作為浮選機充氣設備，因此可加深機槽并增大容積。③攪拌機構僅起攪拌作用，因此采用大直徑低轉(zhuǎn)速的葉輪，可減少電能消耗和設備磨損限度。(5)洪堡特型浮選機洪堡特型6號浮選機是我國從德國成套引進的選煤設備之一，其規(guī)格見表3-3-1表3-3-1型號名稱Humboldt6號型號名稱Humboldt6號型式 給料方式設計煤漿通過量（m3/h）單位充氣量（m3/m2·min）充氣均勻系數(shù)（%）單槽容積（m3）葉輪直徑（mm）淺槽機械攪拌式雙側(cè)刮泡直流式350~4000.4465121400葉輪直徑（mm）葉輪轉(zhuǎn)速（r/min）葉輪線速度（m/s）外形尺寸（）（mm）設備重（t）8501757.83718556×4430×3275(6槽)28.8(6槽)圖3-3-26為洪堡特型浮選結構示意圖。在浮選槽底部用穩(wěn)流篦將攪拌區(qū)和分離區(qū)隔開，起到穩(wěn)定上升流作用。在攪拌器周邊也安設了垂直穩(wěn)流篦，其目的是緩沖葉輪的拋射強度。浮選機采用雙側(cè)刮泡，每側(cè)各設兩個回轉(zhuǎn)刮板。在泡沫溢流堰上還設有可在±20mm內(nèi)調(diào)節(jié)的檔板。圖3-3-26洪堡特型浮選機結構示意圖洪堡特型浮選機采用的是獨特的斜葉輪（偏擺葉輪），其結構見圖3-3-2圖3-3-22非機械攪拌式浮選機(1)XPM型噴射式浮選機XPM型噴射式浮選機是我國自行研制的煤用氣體析出式浮選機，有XPM-4和XPM-8型兩種規(guī)格，見表3-3-1XPM—4型浮選機的結構如3-3-28所示，由6個槽組成，浮選槽內(nèi)有4個呈輻射狀布置的充氣攪拌裝置。每兩個槽組成一段，每段配有一臺循環(huán)泵，循環(huán)煤漿從各段相鄰槽間循環(huán)孔引出，經(jīng)泵加壓到2×9.80×104Pa后至相應的充氣攪拌裝置。XPM型浮選機及其循環(huán)泵的關系圖見圖3-3-2圖3-3-2圖3-3-2表3-3-1型號名稱XPM-4XPM-8型式給料方式設計煤漿通過量（m3/h）單位充氣量（m3/m2·min）充氣均勻系數(shù)（%）單槽容積(m3)槽深（mm）噴嘴出口直徑（mm）淺槽機械攪拌式雙側(cè)刮泡直流式250~3000.50~0.6572~8041050~115026淺槽機械攪拌式雙側(cè)刮泡直流式350~5500.90~1.0080~8581220~138037循環(huán)泵型號功率（KW）規(guī)定工作壓強（Pa）125BZ-310302×9.80×104150BZ-650552×9.80×104刮泡器轉(zhuǎn)速（r/min）外形尺寸（）（mm）設備重（t）2611500×2880×2200(6槽)12.6(涉及循環(huán)泵重)3314700×3600×2612(6槽)15．8(不涉及循環(huán)泵重)XPM-4型浮選機的充氣攪拌裝置如圖3-3-圖3-3-XPM-8型浮選機的充氣攪拌裝置如圖3-3-圖3-3-XPM型浮選機具有以下特點：①循環(huán)煤漿從噴嘴噴出后，壓力急劇減少，室氣在礦漿中呈過飽和狀態(tài)，以微泡形式有選擇性的在疏水性好的煤粒表面析出，提高了浮選效果。②充氣攪拌裝置的噴嘴內(nèi)安有導流葉片，循環(huán)煤漿呈螺旋擴大狀從噴嘴噴出，增大了氣-液兩相接觸面，有助于提高噴射器的吸氣能力。③高速射流能將藥劑、空氣流切割分散成微細狀態(tài)，使藥劑受到劇烈的乳化作用，提高藥劑效率，減少藥劑用量。④循環(huán)煤漿從旋流器或傘形器斜下方甩出，導致有助于分選的“W”形煤漿運動方式。⑤煤漿經(jīng)循環(huán)泵加壓循環(huán)，浮選槽內(nèi)分離區(qū)紊流限度低，有助于礦化氣泡上浮。⑥解決能力大。(2)浮選柱浮選柱由于具有選擇性好，分離精度高，分選下限低，運營可靠及動力消耗少等優(yōu)點，近年來發(fā)展速度非?？?，出現(xiàn)多種多樣的浮選柱。典型的柱分選方法重要有填充式浮選柱、微泡浮選柱、詹姆森浮選柱及旋流充氣浮選柱等。近年來，中國礦業(yè)大學開發(fā)了一種集多種柱分選方法于一體，以強化分選為特性的旋流-靜態(tài)微泡浮選柱，并在工業(yè)上得到了廣泛應用。圖3-3-3圖3-3-32柱分離段位于整個柱體上部，相稱于放大了的旋流器溢流管，在其頂部設立了噴淋水管和泡沫精礦收集槽，最終精礦由此排出，給礦點位于柱分離段中上部。旋流分離段采用分選旋流器結構，并與柱分離段呈上、下結構直通連接，最終尾礦由旋流分離段底流口排出。管浮選裝置布置在柱體外，其出流沿切線方向與旋流分離段柱體相連，相稱于分選旋流器的切線給料管，管浮選裝置涉及氣泡發(fā)生器和浮選管段兩部分。氣泡發(fā)生器是柱分選設備的關健部件，它采用類似于射流泵的內(nèi)部結構，具有依靠射流負壓自身引入氣體，并把氣體粉碎成氣泡的雙重作用，在旋流-靜態(tài)微泡柱分選設備內(nèi)，通過加壓的循環(huán)礦漿進入氣泡發(fā)生器，引入氣體并形成具有大量微細氣泡的氣、液、固三相體系，在浮選管段內(nèi)高度紊流礦化，然后以較高能量狀態(tài)沿切向高速進入旋流分離段。這樣，管浮選裝置在完畢浮選充氣與高度紊流礦化的同時，又以切向入料的方式在浮選柱底部形成了旋流力場。當大量氣泡沿切向進入旋流分離段時，由于離心力和浮力的共同作用，便迅速以旋轉(zhuǎn)方式向旋流分離段中心匯集，進入柱分離段并在柱體斷面上得到分散。與此同時，由上部給入的礦漿連同煤顆粒呈整體向下塞式流動，與呈整體向上升浮的氣泡發(fā)生器逆向運營與碰撞；氣泡在上升過程中不斷礦化，形成柱分選的連續(xù)礦化過程。在靜態(tài)-微泡柱分選設備中，柱分離段的更重要的作用是精選作用，它要對來自柱分選設備底部的旋流力場及管浮選回收的中礦進行精選，并從總體上保證整個柱分選設備的精煤產(chǎn)品質(zhì)量。旋流分離段的作用涉及三部分：分散、分離和分選。分散的作用是指旋流力場加速了氣泡在柱體斷面上的分散，減小了氣體沿柱體斷面擴散的途徑與高度。分離是指在離心力場背景下，通過旋流段底部的雙倒錐結構，把旋流分離的底流提成兩部分的過程，使得旋流分離段得到三個產(chǎn)品。旋流分離中礦富含大量可浮物，在循環(huán)過程中進一步得到分選。旋流分離尾礦成為最終尾礦排出。分選是指在離心力場條件下的表面浮選與重力分選。旋流浮選不僅提供了一種高效礦化方式，并且使得浮選粒度下限大大減少，浮選速度大大提高。重力分選不僅在固體物料之間進行，并且有礦化氣泡的介入。因此，旋流分離段的重要作用在于強化物料的回收，進一步提高精礦產(chǎn)率與產(chǎn)品數(shù)量。目前，旋流-靜態(tài)微泡浮選柱已形成系列化產(chǎn)品，最大解決能力可達400~500m33.2煤漿預解決為保證浮選過程順利地進行，藥劑和礦漿要有一定的接觸作用時間，浮選入料必須有合適的濃度，因此，在浮選前設立煤漿預解決作業(yè)，為進行浮選準備合適的條件。煤漿預解決設備重要有攪拌桶、礦漿準備器和礦漿預解決器等。(1)攪拌桶圖3-3-3礦漿由入料管給入桶內(nèi)，藥劑由上部加入，攪拌過程中與礦粒進行作用，上部礦漿又經(jīng)循環(huán)孔不斷循環(huán)，提高藥劑在桶內(nèi)的分散及與礦粒的接觸機會。當濃度過高時，可以向桶內(nèi)補加清水，經(jīng)調(diào)節(jié)后的礦漿由溢流口排出進入浮選機。圖3-3-3(2)礦漿準器礦漿準備器的作用與攪拌桶相同，但結構比攪拌桶合理，效果更好。礦漿準備器現(xiàn)有直徑2.0、2.5和3m的三種型號，其技術規(guī)格見表3-3-1礦漿準備器的結構示意圖見圖3-3-3表3-3-1型號名稱XK-400XK-800XK-1600設計煤漿通過能量（m3/h）煤漿管直徑（mm）清水管直徑（mm）排料管直徑（mm）浮選劑霧化效率（%）300~400250150200>95600~800300200300>951200~1600400300400>95電動機型號功率（KW）轉(zhuǎn)速Y100L-2-V132880Y100L-2-V132880Y100L-2-V132880外形尺寸（φ）（mm）設備重量（kg）圖3-3-34(3)XY型系列礦漿預解決器XY型礦漿預解決器是XJX型浮選機的配套設備，現(xiàn)有XY-1.6、XY-2.0、XY-3.0三種型號，其技術規(guī)格見表3-3-1表3-3-1型號規(guī)格XY-1.6XY-2.0XY-3.0礦漿解決量，m3/h容積，m3桶直徑，m葉輪直徑，mm電機功率，kv外形尺寸，長，mm寬，mm高，mm重量，kg代替攪拌桶型號2002.041.64003.02128176625041052.53φ2.540042.05005.52376217228402500φ3.01000133.07507.53406321638053907φ3.5XY型礦漿預解決器的結構示意圖見圖3-3-3圖3-3-35XY型礦漿預解決器的葉輪呈傘形，分上、下兩層，上層葉片吸入空氣和藥劑，形成氣溶膠，下層葉片具有大流量特性，從底部吸入新鮮礦漿，并促使槽內(nèi)礦漿循環(huán)，使礦漿呈懸浮狀態(tài)，同時完畢攪拌礦漿和預礦化作用。第四節(jié)浮選工藝及效果評估4.1浮選過程的影響因素浮選原料的性質(zhì)、工藝因素和浮選機操作對浮選的結果都會產(chǎn)生重要的影響。其中最重要的影響因素有：煤的變質(zhì)限度、煤巖成分、氧化限度、粒度組成、密度組成、礦漿濃度、藥劑制度、浮選機充氣攪拌性能等。4.1.(1)變質(zhì)限度的影響不同變質(zhì)限度的煤，具有不同的可浮性。低變質(zhì)限度的煤，表面具有較高的孔隙結構，有較多的含氧管能團，親水性較強，可浮性較差。隨變質(zhì)限度增高，煤中分子排列越來越緊密，整齊，孔隙度減少，煤表面含氧官能團減少，疏水性增強，可浮性提高。當變質(zhì)限度進一步提高時，孔隙度又增長，側(cè)鏈數(shù)量減少，碳鏈變短，疏水性又隨之減少。因此，具有中檔變質(zhì)限度的焦煤和肥煤天然疏水性最佳。煤表面的孔隙結構對藥劑用量影響極大，氣煤的藥劑消耗量比焦煤大約3.8倍，見圖3-3-(2)煤巖成分的影響一般來說煤巖組分的疏水性按鏡煤、亮煤、暗煤和絲炭的順序遞減。由于鏡煤、亮煤中具有大量性質(zhì)不活潑的無結構基質(zhì)，所以能優(yōu)先浮出來。而暗煤、絲炭則相反，特別是絲炭、其孔隙發(fā)達，能吸取大量的水，使其表面親水性提高。圖3-3-36(3)密度組成的影響煤泥表面的疏水性質(zhì)與密度有極密切的關系，密度越高的物料疏水性越差。低密度級的煤泥中，多數(shù)是鏡煤和亮煤，因而其可浮性好。即使可浮性較差的煤泥，密度小于1.3的級別，當其中只使用一種起泡劑時，也具有較好的可浮性。隨密度增高，可浮性變壞，見圖3-3-圖3-3-37(4)氧化限度的影響一般地說，煤粒表面的氧化導致在其表面產(chǎn)生更多的親水的含氧官能團，因而能減少煤的可浮性。但是一些實驗結果也表白，輕度氧化，并用松油一煤油作浮選劑時發(fā)現(xiàn)煤的可浮性反而改善。肯定地說，深度氧化使煤變得難浮。但是添加胺陽離子捕收劑可改善深度氧化煤的浮選。4.1.2從技術經(jīng)濟方面考慮，煤泥浮選的入料上限應小于0.5mm，而分選下限有也許達成0.01~0.02mm。從可燃體回收率和選擇性方面考慮，最佳的浮選粒度一般是0.1~0.3mm不同的粒度在分選中具有不同的浮選速度，在工業(yè)生產(chǎn)條件下，各粒級煤的浮選速度順序大體是：0.1~0.074mm>0.12~0.1mm>0.25~0.12mm>0.25~不同的粒度，浮選中有不同的回收率。粒度越大，回收率越低，只有在適宜的粒度范圍內(nèi)，才干獲得最大的回收率。煤的可燃體回收率與粒度的關系見圖3-3-圖3-3-煤泥浮選的選擇性，隨著粒度的減水而減少。由于細泥對藥劑常呈無選擇性吸附，因此選擇性差，導致對精煤的污染。在浮選精煤產(chǎn)品中，經(jīng)?？梢钥吹剑S著粒度的減小，灰分逐漸增長。一般情況下，粒度越細、灰分越高，這是由于重選分選效果隨著粒度減小而減少，以及矸石泥化和絲炭易碎的結果。高灰細泥進入精煤重要因素有三種：其一是機械夾帶。通常是浮選速度越快或形成的泡沫越粘，夾帶越嚴重；其二是在煤?；驓馀荼砻嫘纬筛采w層。細粒級表面積大，覆蓋的細泥自然也多；其三是隨水分夾帶進入精煤。大部分細泥均勻地分布于水體中，并隨水量分派進入各產(chǎn)品。所以在其他條件相同時，泡沫產(chǎn)品的濃度越低，細泥的污染就越嚴重。為了解決細粒煤浮選中選擇性差的問題，在工藝上可采用下列措施：盡量采用選擇性能好的藥劑，并注意嚴格控制加藥量。減少入料礦漿濃度。在泡沫層適當加噴水淋洗。采用分級浮選方法，預先排出部分高灰細泥并直接進入尾煤。煤漿濃度對浮選的影響煤漿濃度是煤泥浮選工藝過程中的重要因素之一，對浮選技術指標有直接的影響。它是由煤泥的可浮性、粒度組成、細泥含量及對產(chǎn)品的數(shù)質(zhì)量規(guī)定等擬定的。煤泥在不同濃度下浮選，其產(chǎn)品質(zhì)量指標明顯不同，見圖3-3-濃度對藥劑消耗量的影響見圖3-3-4圖3-3-圖3-3-40濃度對1.煤漿充氣限度；2.藥劑體積濃度；3.煤漿在浮選機中的停留時間；4.細顆粒的可浮性；5.粗顆粒的可浮性；6.煤的破碎限度煤漿濃度大小對解決量有很大影響，當采用低濃度浮選時，雖然浮選速度較快，浮選機的煤漿通量增長，但因其濃度低，固體含量不高，所以浮選機的干煤解決量減少。煤漿的濃度對吸氣量、吸漿量和電耗等也都有一定的影響。我國選煤廠，浮選入料濃度一般為10~15%，最高可達20%，低限為4%。煤漿濃度原則上可以根據(jù)以下幾點加以擬定：在工藝指標允許的條件下，為提高浮選機的解決能力，減少藥劑消耗量，應盡量選用較高的濃度。在浮選煤質(zhì)好、灰分低的煤泥時，可以采用較高的煤漿濃度，對高灰分細泥含量大的煤泥，就應當減少煤漿濃度。對于難選煤，在精選的浮選流程中，粗選時，可采用較高的煤漿濃度；精選時，就應當把濃度減少。直接浮選時采用較低濃度，而濃縮浮選時，濃度可適當提高。4.1.4藥劑制度是指浮選過程中使用的藥劑種類、用量、加藥地點和加藥方式的總稱。它對浮選效果的好壞起著很重要的作用。煤泥浮選中，一般只使用捕收劑和起泡劑兩種藥劑。無論是捕收劑還是起泡劑的選擇都與煤的可浮性及其所含礦物雜質(zhì)的種類和數(shù)量有關。對于疏水差的煤泥，必須采用捕收性能強的浮選劑。對于高灰細泥含量的煤泥，應當采用選擇性好的浮選劑。我國較廣泛使用的捕收劑是煤油和輕柴油，其用量一般在1~2kg/t煤泥左右，醇類起泡劑用量一般在0.1~0.3kg/t煤泥左右，捕收劑與起泡劑的比例一般在5：1~10：1的范圍內(nèi)。在多數(shù)情況下起泡劑比例過大，不僅導致循環(huán)水中存在大量過剩的起