煤矿总工技术手册补充部分

浮游选煤浮游选煤是依据煤和矸石表面的润湿性的差异而进行分选的一种选煤方法。重要用于解决-0.5mm浮选是选煤工艺流程的重要组成部分，它的任务是：（1）回收大量的细粒煤，合理运用煤炭资源；（2）净化选煤用的循环水，提高其它工艺环节的效果，是达成洗水厂内闭路循环，防止环境污染的重要工艺环节。浮选原理1矿物表面的润湿性浮选过程中，矿物表面润湿性是指矿物表面与水互相作用的强弱限度。例如石英、云母等很易被水润湿，而石墨、辉钼矿等不易被水润湿。易被水润湿的矿物叫做亲水性矿物，不易被水润湿的矿物叫做疏水性矿物。图3-3-1图3-3-1矿物表面的亲水性，取决于其表面分子与水分子互相作用的强弱限度，即所谓水化作用的强弱。由于水分子是极性分子，矿物表面的不饱和键也具有不同限度的极性，因此极性的水分子会在极性的亲水矿物表面上定向密集排列，并形成水化层。见图3-3-2。疏水矿物表面与水分子的作用力弱，只能生成薄的水化层（图3-3-2a），亲水矿物表面与水分子的作用力强，形成的水化层厚（3-3-2图3-3-2（a）疏水性矿物表面的水化膜；（b）亲水性矿物表面的水化膜水化层具有扩散结构，水化层内水分子的定向排列限度随着与矿物表面的距离增大而逐渐减弱。最靠近矿物表面的第一层水分子，受表面键能吸引最强，排列最为整齐紧密。随着键能影响的减弱，离表面较远的各层水分子的排列秩序逐渐混乱，并呈现象普通水分子那样的无序状态。矿物表面润湿性的大小，常用接触角θ来表达。当气泡附着在浸入水中的矿物表面达成平衡时，气泡在矿物表面形成一定的接触周边，称为三相润湿周边。过三相润湿周边上任一点P作气液界面的切线σAW，与固液界面σSW之间所形成的涉及液相的夹角，称为“接触角”。见图3-3-3接触角的大小可以表征矿物表面的润湿性。若矿物亲水性很强，气相不能排开液相，接触角为00。反之，若矿物表面疏水性很强，气相完全排开液相，则接触角为1800。但事实上，矿物的接触角还末发现有超过1080的，所以各种矿物的接触角都在0~1080之间，新鲜煤炭和矿石表面的接触角见表3-3-1图3-3-3表3-3-1煤或矿物接触角（0）煤或矿物接触角（0）煤或矿物接触角（0）焦煤肥煤瘦煤贫煤90~8685~8382~7975~71气煤长焰煤无烟煤煤质页岩72~6563~60~73~43泥质页岩石灰石黄铁矿石英0~100~10~300~4接触角的大小是三相表面性质的一个综合效应，取决于气泡、矿物表面和水三相界面张力σ的平衡状态，其平衡状态方程为：（3-3-1）或（3-3-2）式3-3-2同时还可以看到，接触角值愈大，值愈小，说明矿物润湿性愈小，其可浮性愈好。由于，介于-1~1之间，因此，对矿物的润湿性与可浮性的度量可定义为：润湿性=可浮性=1-浮选是在气、液、固三相面上进行的，它涉及在矿浆中的矿粒粘附到气泡上，然后上浮到液面并被刮入泡沫产品的过程。浮选时，矿粒与气泡发生附着的过程称为气泡的矿化，这是浮选过程中的基本行为。矿粒能否粘附到气泡上取决于矿粒的润湿性。过程能否自发进行服从热力学第二定律。当矿粒与气泡附着只有单位面积时，附着前后系统自由的变化为（见图3-3-4（3-3-3）若以接触角表达为：（3-3-4）式3-3-4在浮选上称为可浮性指标，或粘附功。假如G前>G后，则，说明矿粒与气泡的附着过程系统自由能是减少的，该过程可自发进行。否则，过程相反。浮选过程中，液相一般为水，液气界面表面自由能一般变化不大，所以矿粒粘附到气泡上的过程能否自发进行，重要取决于矿物的润湿接触角。图3-3-4（a）附着前；（b）附着后2矿物表面电性质当矿物置于水中时，由于化学位的差异，在相界面上将发生荷电粒子的迁移运动，引起矿物表面荷电。在水中矿物表面荷电的重要因素有：（1）矿物表面离子的选择性吸附通常矿物表面和水对不同离子的亲和力是不同的，从而导致矿物表面对电解质溶液中的正、负离子的不等量的吸附，促使矿物表面荷电。溶液中过量的正离子或负离子容易吸附到矿物的表面上，也会改变矿物表面的电性。（2）矿物表面组分的选择性解离矿物表面的正、负离子在介质中的溶解能力往往是不同的，会产生非等量的转移,使矿物表面荷电。若正离子的溶解能力大于负离子的溶解能力，则矿物表面荷负电;反之，矿物表面荷正电。部分矿物和水作用后，先在两相界面上生成新物质，然后一部分电离，使矿物表面荷电。例如，石英在水中破裂后，界面和水作用生成类似硅酸的产物（）,在水中解离为离子和离子，或离子，其它成分留在矿物晶格上，使矿物表面荷负电。（3）矿物晶格缺陷由于矿物破裂，缺少某种离子，或晶格中非等量类质同象替换、间隙原子、空位等引起矿物表面荷电。矿物表面在水溶液中荷电后，就会吸引水溶液中符号相反的离子，在固体表面形成双电层。描述双电层结构，最早是由亥尔姆特兹（Helmholtz）提出的平板双电层模型。该模型过度强调了离子环境的稳定性，把固体表面上的过量电荷与溶液中的相反符号的电荷的分布状态视为平板电容，这种简朴模型只合用于描述金属和高浓度的盐类电解质溶液系统。以后高依-凯普曼（Gouy-Chapman）对平板模型进行了修正，建立了扩散双电层模型，认为双电层由内层和扩散层二部分组成。其缺陷又过度强调了离子的移动性，认为点电荷的浓度，自固体表面向溶液内部随距离增长而递减。1942年，斯特恩（Stern）将前两种模型串接在一起，构成斯特恩复合双电层结构。斯特恩以离子代替点电荷，并认为扩散分布于溶液中的离子，靠近固体表面不超过距离d。斯特恩模型比较实际地反映了双电层的结构，因此，在浮选理论上得到了广泛的应用。斯特恩认为在双电层内层和扩散层之间紧贴固体表面尚有一层，称斯特恩层（紧密层）。这一层将双电层和扩散层隔开，厚度以水化离子的半径δ表达。图3-3-5图3-3-5内层（定位离子层）；B.紧密层（Stern层）；C.滑移面；D.扩散层；ψ0.表面总电位；ψδ.斯特恩层电位；ζ.动电位；δ.紧密层的厚度在双电层中相应分布有各种电位，重要涉及表面总电位、电动电位等。（1）表面总电位。它是固体表面与溶液之间的电位差（又称表面电位）。对于导体或半导体的矿物，可将矿物制成电极测出。不导电的矿物不能直接测出，但可以用溶液中定位离子的活度（Nernst公式）进行计算：（3-3-5）总电位与溶液中定位离子的浓度密切相关，为零时定位离子浓度的负对数值，称为零电点（用PZC表达）。如定位离子为H+或OH-，则为零的pH就是“零电点”。当溶液的pH大于矿物的零电点时，矿物表面荷负电；反之则矿物表面荷正电。（2）特恩层电位和电动电位。是水化配衡离子最紧密靠近表面的假设平面（图3-3-5中的B）与溶液之间的电位差，一般假定它与电动电位相等。电动电位是在外力（电场、机械力或重力）作用下，矿物与溶液沿滑动面（图3-3-5中的C）作相对运动时产生的电位差。电动电位在浮选研究理论上有很大的实际意义。不管矿物导电性能如何，矿物的电动电位均可测得，常用的方法有微电泳法，电渗法和流动电位法等。电动电位为零的pH称为“等电点”（用IEP表达），它表达配衡离子在滑动面内已与定位离子电性相等。研究矿物表面电性的变化，对研究药剂作用机理和判断矿物的可浮性具有重要意义。3煤泥的可浮性煤泥的可浮性即煤泥浮选的难易限度。它重要取决于煤岩成分、变质限度、矿物杂质及其嵌布特性、表面氧化限度以及粒度组成等。煤是一种天然可浮性好的矿物，但是煤的结构复杂，具有非极性、杂极性和极性的物质，因而在表面各处的极性或疏水性不同。在暴露出的芳香核网面上，特别是各种碳氢化合物的部位，水化作用弱，疏水性强。在有含氧官能团的地方（如-OH、-COOH等）水化作用强，是亲水部位。嵌布于有机质中的无机矿物，如石英、粘土之类，水化作用强，也是亲水的。煤中的黄铁矿，其水化限度比其它成灰矿物弱，具有较强的疏水性。不同变质限度的煤，其可浮性是不同的，通常中档变质限度的煤（如焦煤、肥煤）可浮性最佳。为了预测和了解各种煤的天然可浮性，许多学者曾提出过预测煤泥可浮性的各种理论，但是由于影响煤泥可浮性的因素比较多，至今还没有一个大家公认的方法。目前，国内外用于煤泥可浮性评估的重要方法，有根据煤炭的工业分析或元素分析进行评估的方法，以实验室浮选结果为依据的评估方法及用入浮煤泥性质进行评估的方法等几类。为了全面了解煤泥的实际可浮性情况及实际分选效果，必须对煤泥进行浮选实验。根据产品质量的规定和实验结果，制定合理的浮选工艺流程。浮选实验所用的仪器设备、方法和环节，可按国家标准GB4757-84《浮选实验单元浮选实验方法》和煤炭行业标准MT144-1997《选煤实验室分步释放浮选实验方法》的规定执行。4.3.2浮选药剂自然界中大部分矿物其可浮性均较差，单纯依靠矿物之间自身润湿性的差别是难以顺利分离的，必须在浮选过程中加入一些药剂，来提高一种或几种矿物的可浮性，削弱另一些矿物的可浮性，从而人为地控制矿物的浮选行为。浮选过程中加入的能帮助浮选过程顺利进行的药剂称为浮选药剂。浮选药剂的作用是改变浮选过程中相界面的性质，它不仅能最大限度地回收有用矿物，更重要的是它能灵活、有效地进行控制，成功地将各种矿物按人们的规定分开，使资源得到充足的运用。因此，浮选药剂在选煤上得到广泛地应用。4.3.2.1选药剂的分类及作用浮选药剂按用途可分为三大类：(1)捕收剂重要作用在固、液界面上，能选择性地吸附在煤粒表面，提高其表面疏水性和可浮性，并促使煤与气泡附着，增强附着的牢固性。(2)起泡剂重要作用在气、液界面上，使其表面张力减少，促使气泡在矿浆中弥散，形成小气泡，并防止气泡兼并，提高气泡在矿化和上浮过程中的稳定性。(3)调整剂重要用于调节其它药剂与矿物表面之间的作用，还可以调节矿浆的性质，提高浮选过程的选择性，按其作用可分为：活化剂、克制剂、介质pH调整剂、分散剂及絮凝剂。煤泥浮选中，所涉及到的调整剂重要有后三种：①介质pH调整剂。重要用于调整矿浆的pH值和矿物表面的电性，以改善浮选效果。②分散与絮凝剂。重要用于调节矿浆中细泥的分散与团聚，减少细泥对分选的影响。浮选药剂的分类见表3-3-2表3-3-2用途分类系列种类典型代表捕收剂非离子型烃类油酯类煤油、柴油黄原酸酯、烃基硫代氨基甲酸酯阴离子型巯基类烃基酸及皂黄药、黑药油酸、烃基硫酸钠阳离子型胺类衍生物混合胺、月桂胺起泡剂表面活性剂醚类醇类醚醇类丁醚油松醇油、混合醇醚醇油非表面活性剂酮醇类双丙酮醇油调整剂活化剂无机盐类硫酸铜、硫化钠克制剂无机盐类有机物硫化钠、水玻璃单宁、淀粉PH调整剂电解质酸、碱絮凝剂无机电解质天然高分子合成高分子石灰、明矾淀粉、骨胶聚丙烯酰胺、聚氧乙烯分散剂无机盐高分子化合物水玻璃、苏打各类聚磷酸盐4.3.2.2烃类油捕收剂烃类油是煤、石墨、辉钼矿等非极性矿物浮选时的重要捕收剂。目前广泛使用的烃类油大部分来自石油产品，它是根据工业使用目的不同，按一定的沸点范围进行分馏和加工的。由于原油组成和产地不同，各种石油馏分产品的烃类组分和含量也不同。因此，同类产品的性质也有差异。烃类油的另一个来源是炼焦工业副产品。烃类油在结构上的重要特点是：分子中结构对称，没有永久偶极，分子内部的原子以共价键结合，电子共有，并且不能转移到其它原子上面，化学活性差，在水中不解离成离子。因此，烃类油在水中的溶解度小，疏水性高，对破裂面呈分子键的天然疏水性高的表面具有良好的吸附性能。吸附时，烃类油与矿物表面之间不发生化学反映，只能以物理吸附的形式固着到矿物的表面上。我国煤泥浮选时广泛采用煤油和轻柴油作为捕收剂。在选择药剂时，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。为了提高药剂的作用效果，在药剂选择中应尽量考虑选用富含芳烃、烯烃类的烃类油，药剂中应具有适量的杂质性成分，分馏温度应是浮选活性高的烃类馏出温度。常用的烃类捕收剂如下：(1)煤油煤油是200~300℃石油的分馏产品，其重要成分是C6~C11烷烃。减压蒸馏煤油为140~280℃时的分馏产物，重要含C9~C煤油可分为灯用煤油、拖拉机煤油、航空煤油等。我国常用灯用煤油和拖拉机煤油作捕收剂。①灯用煤油。多为石蜡基原油产品，芳烃含量在8~15%之间。灯用煤油由C9~C16的烃类组成，平均沸点200~250℃左右，密度（20℃）0.78~0.84g/cm3，其最佳馏分温度为150~环烷基灯用煤油平均沸点在215℃左右，密度（20℃）为0.82g/cm②拖拉机煤油。系直馏和直馏裂解的混合馏分，110℃以下的馏出物应小于10%，200℃以上的馏出物不应大于50%，煤油中以直馏煤油的稳定性最佳，色度也小。如混入裂化馏分，因含不饱和的烯烃类而不稳定，易被氧化出现胶质或沥青质一类的深色物质，使浮选性能下降。煤油基本不溶于水，只具有捕收性。当芳烃含量较大时，相对地略显浮选活性或起泡性能。煤泥浮选时，煤油用量一般为0.5~2kg/t煤泥。如使用过量，有显著的消泡作用。(2)柴油按加工方法的不同，可分为催化柴油、直馏柴油、热裂化柴油和焦化柴油等。轻柴油是C15~C18的烃类混合物。含碳85.5~86.5%，氢13.5~14.5%；和少量的硫、氮、氧有机化合物及金属有机化合物。分馏温度约为150~365℃，不应混有365℃以上的重馏分。一般夏季用的柴油，初馏点为160℃，10%馏出温度为190℃；冬季用柴油初馏点为轻柴油具有馏分重、密度高、粘度大，在水中分散的油珠尺寸大和在煤表面展开速度慢等特点。但是，疏水性较强，被煤表面孔隙吸取的数量少。因此，低阶煤浮选时采用轻柴油做捕收剂较为有利。轻柴油中的烃类组分波动幅度比煤油大，特别是芳烃含量相差更为显著，例如催化裂化轻柴油含芳烃量比直馏轻柴油高得多。轻柴油和煤油的组成见表3-3-3表3-3-3轻柴油煤油烃类组成催化裂化市售烃类组合胜利炼厂市售烷烃烯烃芳烃非烃19-2424-2157-55—27.225.315.532.0正构烷烃异构-环烷烃芳烃—44.236.120.0—57.826.515.7—浮选时，轻柴油用量一般为1~3kg/t煤泥，个别情况高达4kg(3)燃料油是供锅炉用的液体燃料，分为六个等级（1~6号）。国外常用5号燃料油做煤泥浮选捕收剂。(4)页岩轻柴油页岩轻柴油系页岩焦油所得馏出物经冷压脱蜡，再经酸碱洗涤后的产品。页岩轻柴油中具有较多的不饱和烃(烯烃、芳烃)，以及含氧、含氮物质，所以页岩轻柴油具有较强的捕收性能和一定的起泡性能。通常用于易选或中档易选煤泥，用量约为1.5-2kg(5)天然气冷凝油天然气冷凝油是天然气凝析油经精馏所得的煤油馏分。我国四川省天然气资源丰富，西南地区有些选煤厂就有用天然气冷凝油作为捕收剂。(6)MB系列浮选剂MB系列浮选剂是浮游选煤所用捕收剂的系列产品，呈棕色，密度为0.930g／cm3，基本组成为烷烃(C9-C15)正构、异构体以及芳烃、多烷基苯类、烷基茚满类，并具有其他成分。该系列浮选剂有5种产品，同时具有捕收性能和起泡性能，能满足不同可浮性煤的(7)ZF合成浮选剂它是以煤油为原料在常压下液相催化氧化的产物，组成中含烃类和烃类氧化物，两者的比例大体力60:40，外观呈棕黄色透明液体，密度为0.85g/cm3，pH值为6-7。该浮选剂兼有捕收性和起泡性。(8)MZ系列浮选剂MZ系列浮选剂是一种具有不同官能团并具有起泡性能的煤用捕收剂，是由石油化工副产品经加工、改性、配制、去除异味后制成的，其重要组分是C8-C13的烷烃、芳香烃、脂肪醇、烃类衍生物和少量的表面活性别。该浮选剂具有良好的捕收性、选择性和一定的溶解性，浮选效果比使用单一烃类油好。除了上述几种烃类油捕收剂外，国内外选煤厂煤泥浮选时还常用FS-201、FS-202、APP-1、脂肪胺等作捕收剂。为了充足发挥烃类油捕收剂的作用，改善煤泥浮选效果，减少药剂消耗量，必须注意提高烃类油的浮选活性。国内外对提高浮选药剂的活性进行了许多研究，其中比较有效的方法重要有：辅射化学作用、磁场解决、烃类催化氧化法和电化学解决。4.3.2.3起泡剂在浮选过程中，为了减少气液界面张力，产生大量的有助于煤粒矿化的小气泡，形成具有一定稳定性的泡沫层，常加入一些起泡剂。起泡剂多数是杂极性表面活性物质，可以在气液界面上聚集，并进行定向排列。其极性基具有亲水性，非极性烃基具有亲气性。由于极性基和水分子发生作用，在气泡表面形成一层水化层，阻碍了气泡的兼并，并增长气泡的机械强度（见图3-3-6图3-3-6（a）未变形前；（b）产生变形；（c）恢复变形实践证明，起泡剂用量不宜过大，起泡剂浓度过大反而减少起泡能力。起泡剂浓度，溶液的表面张力和起泡能力之间的关系见图3-3-7图3-3-7常用起泡剂如下：(1)醇类起泡剂醇类起泡剂是选煤厂应用较多的一种起泡剂，它不仅是良好的起泡剂，并且对煤粒具有捕收性，对烃类油具有分散作用。OH①仲辛醇。是生产葵二酸的副产品，分子式为CH3（CH2）3CHCH3，密度为0.82g/cm3OH为橙黄色液体,具有刺激性臭味，其重要成分为：辛醇70~80%，辛酮10~20%。仲辛醇是我国煤泥浮选广泛应用的起泡剂之一，用量一般为100g/t②杂醇。发酵法制酒精时的副产品，其重要成分为丙醇、丁醇和戊醇的混合物，密度为0.83g/cm3，黄色透明液体。作起泡剂时，生成的泡沫较脆，选择性好，可用于难选煤和高硫煤的浮选。杂醇来源较广，是选煤厂应用较多的一种起泡剂，用量为200~300g③GF起泡剂以丁醇、辛醇为原料再经特殊加工所得，重要成分为2-乙基己醇、二甲基己醇、2-乙基丁醇、三丁基醚，密度为0.88-0.91g/cm3，红棕色油状液体，它兼有一定的捕收性能。由于GF浮选剂起泡性能强、用量小、选择性好，在我国选煤厂广泛地作为起泡剂使用。④杂醇油。为生产丁醇的高沸点残留液。所使用的分馏产品见表3-3-4，分馏产品的起泡能力随分子量增大而增高。其中，133~150℃产品可单独作起泡剂使用；150~160℃⑤C6~C8混合醇和C8~C16混合醇。乙炔法生产丁醇、辛醇过程中有大量高沸物生成，其中一部分是丁醇提浓塔和精馏塔底重馏分，简称C6~C8醇；另一部分为2-乙基已醇蒸馏塔塔底的高沸物，简称C8~C16醇。C6~C8醇外观为棕红色透明油状物，密度为0.829~0.834g/cm3，重要成分见表3-3-5C8~C16醇外观为橙黄色油状物，密度为0.830~0.835g/cm生产实践表白，它们是较好的起泡剂，C6~C8醇的起泡能力较强，C8~C16醇的选择性较好，生成的泡沫多，脆而不粘，有助于过滤脱水，用量100~150g/t表3-3-4沸点范围名称133~150150~160160~195195~315平均分子量密度成分1050.836伯醇60%~65%仲醇15%~20%酮类化合物18%~20%酯类化合物2%123—伯醇40%~45%仲醇40%~45%酮类化合物8%~12%———伯醇43%~47%仲醇32%~36%酮类化合物17%~19%酯类化合物1%~4%——焦油减压蒸馏产品伯醇65%~70%酮类12%~17%酚类10%~15%烃类3%~6%⑥甲基异丁基甲醇。亦称甲基戊醇，代号MIBC（MethylIsobutylCarbinol），由丙酮经缩合、脱水和常压加氢制成，结构式为：CH3CH3CH3CH-CH2-CH-OHCH3外观为无色透明液体，密度为0.806~0.807g/cm3，溶解度为1.79%。特点是选择性强，活性好、泡细脆、不粘，用量少。在美国广泛应用。表3-3-5C6-C名称化合物成分（%）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)萜类起泡剂松油。为松脂、松木和松根的蒸馏产物，重要成分是α萜烯醇，结构成为：HH3CHCCH2H2CH—C—CH3CH3OHCH2其它成分为萜烯和醚类化合物。松油为淡黄色或棕色液体，密度为0.86~0.94g/cm3。起泡能力较强，一般无捕收性。二号油。亦称松醇油，以松节油为原料，经水合反映制得，呈黄棕色油状透明液体，密度0.9~0.915g/cm3。重要成分为α—萜烯醇，其余为萜烯类化合物。起泡性能较松油弱，泡沫稍脆，无捕收能力。樟脑油。由樟树的根、枝、叶蒸馏得到原油，提取樟脑后再分馏得各种樟脑油，分白、红、蓝色三种。其中白色可代替松油作起泡剂，选择性较松油好。桉叶油。由桉树叶经蒸馏得到，重要成分为桉醇，在桉叶油中含量约占40%~50%，桉叶油生成的泡沫脆，选择性好，但用量较大。我国江西、云南、广东、四川一带桉树资源相称丰富。(3)酯油类O高压法羰基合成丁醇、辛醇时得到大量带支链结构的残液，以浓硫酸为催化剂，使之转化为重要含C4~C8支链的酯油。分子式结构通式为R—C—OR‘。采用酯油作煤泥浮选的O起泡剂，其效果与仲辛醇类似，代号为酯油190。这种药剂的优点是价格低，气味小、毒性低。O其它酯油起泡剂尚有脂肪酸乙酯。酯油56是烃基C5~C6的脂肪酸乙酯，RCOOC2H5（R=C5~C6）；酯油59是烃基C5~C9的脂肪酸乙酯，RCOOC2H5（R=C5~C9）；B632为苯乙酯油（邻苯二甲酸二乙酯）分子式为：O—C——C—OC2H5——C—OC2H5OO4.3.2.4其它药剂在煤泥浮选时，除了捕收剂和起泡剂外，还经常使用一些特殊的药剂，来强化其它药剂的作用效果，或直接改变煤泥浮选的行为。(1)促进剂。这是一种可以改善捕收剂和起泡剂作用效果的药剂。一般说，促进剂多为表面活性剂，具有杂极性分子结构。多数促进剂自身不是捕收剂和起泡剂，但添加少量的这类药剂后，即可大大提高捕收剂、起泡剂效果，或两者的作用效果，并减少药剂用量。促进剂可在液—液界面吸附，起增溶和乳化作用，也可以在气—液界面和固—液界面吸附改善起泡性和捕收性。促进剂改善煤浮选效果的作用机理可通过图3-3-8例子说明，当无促进剂分子作用时，烃类油珠和气泡在煤化限度低的煤粒表面的粘附效果相称差，如（a图3-3-8(2)复合浮选剂。即兼具捕收、起泡两种性能的药剂，煤泥浮选过程中，只需要一种药剂可同时起到捕收剂和起泡剂的作用，简化浮选过程的药剂制度。(Ⅰ)MB系列浮选剂MB系列浮选剂是浮游选煤所用捕收剂的系列产品，呈棕色，密度为0.930g／cm3，基本组成为烷烃(C9-C15)正构、异构体以及芳烃、多烷基苯类、烷基茚满类，并具有其他成分。该系列浮选剂有5种产品，同时具有捕收性能和起泡性能，能满足不同可浮性煤的浮选需要。其中，MBl合用于挥发分和细泥含量中档的较难浮煤，捕收性能比MB2强，宜用于我国南方温暖地区；MB2合用于挥发分和细泥含量中档的较易浮煤，宜用于我国北方寒冷地区；MBl2合用于中档细泥含量的难浮煤；MB25合用于中档挥发分的易浮煤，浮选速度快，MB275合用于中档挥发分和细泥含量较高的煤。(Ⅱ)ZF合成浮选剂它是以煤油为原料在常压下液相催化氧化的产物，组成中含烃类和烃类氧化物，两者的比例大体力60:40，外观呈棕黄色透明液体，密度为0.85g/cm3，pH值为6-7。该浮选剂兼有捕收性和起泡性。(Ⅲ)MZ系列浮选剂MZ系列浮选剂是一种具有不同官能团并具有起泡性能的煤用捕收剂，是由石油化工副产品经加工、改性、配制、去除异味后制成的，其重要组分是C8-C13的烷烃、芳香烃、脂肪醇、烃类衍生物和少量的表面活性别。该浮选剂具有良好的捕收性、选择性和一定的溶解性，浮选效果比使用单一烃类油好。由于复合浮选剂中起捕收和起泡作用组分的比例固定，复合浮选剂往往以系列形式生产，以适应煤种和煤质的变化。如我国生产的MB系列浮选剂和ZF合成浮选剂在选煤时可单独使用，对于入选可浮性变化较大的多种原料煤的矿区型选煤厂适应性就较差。有些选煤厂在使用复合浮选剂时，根据浮选入料性质(特别是粒度组成)，再添加其他捕收剂或起泡剂，即该复合浮选剂捕收能力局限性时，就添加适量的非极性油类，或者起泡能力局限性时，就添加适量的起泡剂。4.3.3浮选机及辅助设备4.3.3浮选机是实现浮选过程的重要设备，浮选效果的好坏，在很大限度上取决浮选机的性能和结构的完善限度。煤用浮选机种类、型号繁多，根据充气方式可以将浮选机分为机械搅拌浮选机和非机械搅拌式浮选机两大类。1机械搅拌式浮选机凡运用旋转叶轮吸取入空气（或同时从外部压入空气）并进行搅拌，使气泡分散在煤浆中的浮选机统称为机械搅拌式浮选机。由于运营可靠，分选效果好，容易操作调节等优点，在国内外浮选工艺系统中，均得到了广泛的使用。近年来各国在改善浮选机的工作效果、向大型化发展及进行自动控制等方面做了大量的研究工作，研制出不少具有特色的机械搅拌式浮选机。(1)XJM—4型系列浮选机XJM—4型机械搅拌式浮选机是我国70年代初研制成功的一种煤用浮选机，目前在我国选煤厂中广泛使用。XJM—6型机械搅拌式浮选机于1983年通过技术鉴定。图3-3-9、3-3-10分别为XJM—4型、XJM—6型浮选机的结构示意图。它们的技术规格列于表3-3图3-3-9XJM—图3-3-10XJM—XJM型浮选机入料为吸入式，各浮选槽之间用U型管相连，根据工艺规定可采用3~6个槽组成一组。该浮选机由浮选槽、搅拌机构、中矿箱、刮泡机构和放矿机构等五部分组成。搅拌机构是XJM型浮选机的重要部件，其结构如图3-3-11表3-3-6型号名称XJM—4XJM—6型式给料方式设计煤浆吸入量（m3/h）单位充气量（m3/m2·min）充气均匀系数（%）槽深（mm）叶轮直径（mm）叶轮线速度（m/s）叶轮转速（r/min）搅拌机构电机功率（KW）刮泡器转速（r/min）外形尺寸（长×宽×高）（mm）设备重（t）浅槽机械搅拌式双侧刮泡吸入式1801~1.390110050010.2390112312700×3000×2500(6槽)~15.5(6槽)浅槽机械搅拌式双侧刮泡吸入式3000.8~1.081~91120060010.7340172213480×3280×3620(5槽)~22.6(5槽)图3-3-11XJM—图3-3-12是XJM—4型浮选机的叶轮和定子结构的示意图。伞形叶轮由三层组成，叶轮的外围直径为500mm。第一层上部有6块直叶片，用以与定了配合，吸入空气和循环煤浆；该层的下部为6块弧形叶片。第二层是直径350mm的伞形隔板，与第一层之间构成吸气室。第三层是中心有开口的伞形板，浮选机的煤浆由此口吸入，与第二层隔板之间形成吸浆室。第一、三层之间靠近叶轮的外端，由弧形叶片隔开的空间称为混合室。定子运用螺栓连接在套筒上，在它的圆柱面和伞形面上分别开有6个直径为65mm和16个直径为图3-3-12XJM—XJM型浮选机具有以下特点：①采用伞形叶轮一定子组。叶轮分为三层，故可同时并且互不干扰地完毕吸入新鲜煤浆、循环煤浆和空气；由于双系统进气，使浮选机有较高的充气量；伞形叶轮上、下层锥角不同，使新鲜煤浆、循环煤浆和空气从叶轮甩出后交叉相遇，有助于气泡矿化。②采用较浅的浮选槽和直径较小、转速较高的叶轮，有助于减少浮选机的功率消耗。③伞形叶轮使矿浆在浮选机内呈“W”形流动。减少叶轮浸入深度，有助于提高充气量、减少功率消耗，避免粗颗粒沉淀，增长气泡粉碎限度。（2）XJM-S型系列浮选机XJM-4型浮选机单槽容积小，加上部分结构上的不够完善，特别是伞形叶轮下层出口易堵塞，因此已远不能满足选煤厂采用选择性更好的大型浮选机的规定。在改善XJM-4型浮选机的局限性和吸取国外新型浮选机的一些优点基础上，设计出结构合理、浮选效果好，运转可靠，操作维修方便并且能耗低的双层伞形叶轮的XJM-5型系列煤用浮选机。(Ⅰ)XJM—S型系列浮选机的结构特点XJM-S型系列浮选机保存了XJM-4型浮选机在结构上的一些特点，同时针对在使用中出现的一些问题，借鉴其他浮选机的长处，在结构上作了如下改善：①将原XJM-4型浮选机的三层伞形叶轮改为双层伞形叶轮，取消原下伞轮中的隔板并对叶轮腔高度、叶片高度等参数进行优化，这样既保存了原伞形叶轮浸水深度小、功率消耗较低等优点，又克服了三层伞形叶轮不易加工、叶轮腔易堵塞等问题。②将底部中心吸料改善为“假底底吸、周边串料”的底部中心吸料与直流入料混合的入料方式，即大部分入料通过假底中心吸料管吸入叶轮，其余部分入料通过假底周边与槽壁的间隙上升进入下一槽箱，这样既保存了原底部中心给料的优点，又兼顾选煤厂大量采用煤泥水直接浮选原则流程所带来的入料浓度低、入料量大的需要，还能避免“短路”现象的产生，保持正常的矿浆流态。③将原为整体结构的定子改善为定子盖板和导向叶片分体式结构，使假底上的吸料管与叶轮下吸口对中，保证了定子与叶轮的轴向间隙相径向间隙；可通过定子盖板上的调节装置调整上部的煤浆循环量，通过更换下吸口，调节下部的煤浆循环量，以适应不同可浮性煤和不同工艺制度的规定。XJM-S型系列浮选机的结构示意图如图3-3-13所示，搅拌机构结构示意图如图3-3-14图3-3-13XJM-S型系列浮选机结构示意图图3-3-14搅拌机构结构示意图l.槽体；2.强拌机构；3.假底；4.稳流板；5.吸料管；6.定子导向叶片；7.中矿箱（Ⅱ）XJM-S型系列浮选机技术规格XJM-S型系列浮选机技术规格列于表3-3-7表`3-3-7XJM-S型系列浮选机技术规格（Ⅲ）XJM-S型系列浮选机的使用效果XJM-S12型浮选机样机工业性实验的浮选入料为高变质限度的无烟煤，真密度和硬度大，用煤油作捕收剂、GF油作起泡剂，工业性实验浮选技术指标见表3-3-8。表3-3-8XJM-S12型浮选机技术指标表3-3-8数据表白：XJM-S12型浮选机对工业性实验的浮选入料，分选选择性较好，浮选完善指标ηwf值达成56.14％，与XJM-4型浮选机浮选易浮煤相比，浮选完善指标ηwf值高10多个百分点，且精煤质量比较稳定；但单位解决量则偏低，平均仅达成6.3m3XJM-S16型浮选机在山东省某选煤厂工业性试结果见表3-3-9。表3-3-9XJM-S16型浮选机工业性试结果表3-3-10为XJM—S16型，XJQM—14型和JF—16型三种浮选机生产检查结果数据的比较。表中原煤和精煤质量对于后两种浮选机为同一个数据。由表可看出，在精煤质量优于两种浮选机的情况下，XJM—S16的解决量为用XJQM的1.3倍，JF的3.8倍，并且尾煤灰分还提高了5.7个百分点。不仅如此，XJM-S16机的药剂耗量也比其它两种浮选机低，可节约药剂耗量25％-50％。XJQM为充气机械式浮选机，若计入鼓风机的电耗，则其吨煤电耗与机械搅拌式的XJM浮选机不相上下，而两者电耗均约为JF的40％。说明机械搅拌式浮选机只要结构合理可以和充气机械式同样将电耗降下来。表3-3-10三种浮选机生产积累数据比较由于XJM—S型浮选机对不同的煤种(从气煤到无烟煤)、较宽的粒度级(0.5-0mm)，入料矿浆浓度的大范围变化(40-150L/g)及不同可浮性的煤泥均有很强的适应能力，因此在许多选煤厂的生产中都取得了良好的效果。表3-3-11中为八一矿选煤厂、平顶山八矿选煤厂、焦作矿、开滦赵各庄矿及萍乡高坑等选煤厂使用该系列浮选机的生产指标。这些厂的原煤，无论是煤种还是可浮性均有很大的差异，但浮选后都得到了较为抱负的结果。表3-3-11XJM—S系列浮选机生产指标(2)XJX型系列浮选机XJX型系列机械搅拌式浮选机是在“洪堡特”等国外先进浮选机的基础上，我国设计研制成功的一种新产品。XJX型系列浮选机有XJX-8、XJX-Z8、XJX—T12三种规格，重要技术参数见表3-3-表3-3-12型号名称XJX—8XJX—Z8XJX—T12型式给料方式单槽容积(m3)设计煤浆通过量(m3/h)单位充气量（m3/m2·min）充气均匀系数（%）槽深（mm）叶轮直径（mm）叶轮线速度（m/s）叶轮转速（r/min）搅拌机构电机功率（KW）刮泡器转速（r/min）设备重（t）浅槽机械搅拌式双侧刮泡直流式7.9~8.5A型叶轮300~400B型叶轮400~500A型叶轮0.59B型叶轮1.15A型叶轮79.61B型叶轮81.291300~14006608.62493033.314744×3500×2942(6槽)~26.4(6槽)浅槽机械搅拌式双侧刮泡直流式8320~50014006608.62492233.314828×3685×2945(6槽)~27.0(6槽)浅槽机械搅拌式双侧刮泡吸入式12一次粗选500~700二次精选300~4000.67~1.2583~8516007608.62733733.315870×3840×3500(5槽)~31.0(5槽)XJX—8型浮选机由槽体、机械搅拌机构、刮泡机构和液面自动控制装置等组成（见图3-3-1图11-15XJX—8型浮选机结构示意图XJX—8型浮选机搅拌机构如图3-3-1图11-16XJX—8型浮选机的搅拌机构叶轮和定子结构如图3-3-17所示。叶轮采用双偏摆倾斜式，分上下两层，由一个与水平呈7图3-3-17XJX定子固定在套筒上，由圆盖板和与径向成45°的24块导向叶片组成，盖板上开有两排循环孔，在两排循环之间装有一倒锥筒，供浮选槽内下部煤浆循环使用。XJX型浮选机的液面采用自动控制，其控制装置的工作原理见图3-3-1图3-3-1XJX—8型浮选机有如下特点：①采用双偏摆斜叶轮。当斜叶轮旋转一周时，叶轮圆盘与定子及上下叶片所形成的空间随之变化，矿浆受到交替挤压和扩散作用，加强了矿粒与气泡的接触，有助于矿化。由叶轮中甩出的矿浆在其周边的位置呈正弦曲线形状，具有强烈的搅拌作用，可以减少叶轮转速，减少功率消耗。②矿浆在浮选槽中立体循环。由于倒循环筒的作用，浮选槽中部未经矿化的矿浆，有机会经循环套筒和定子上的内圈循环孔返回叶轮再进行矿化，并避免了因在搅拌机构的套筒上开设循环孔而使浮选机充气量下降和功耗增长的问题。③直流式入料。煤浆通过槽壁的流通口直接进入，能增强浮选机的矿浆通过能力，并减少浮选机的动力消耗和简化叶轮结构，使浮选机槽内的矿浆和气泡呈垂直的运动方式，提高了矿粒和气泡的碰撞几率。浮选槽之间没有中矿箱，有助于实现液面自动控制。④采用气溶液加药方式。药剂从定子循环孔和空心轴直接加入到叶轮腔内，被气流分散而成为气溶液，提高了药剂的分散度，并减少了药剂的消耗量。XJX—Z8型浮选机是XJX—8型的改善型产品，该浮选机结构的改变重要集中在以下两个方面：①设立直流通道。把浮选入料或前室料引导到浮选槽叶轮一定子区，使部分煤浆由叶轮吸进，其余煤浆通过搅拌区，增长了矿化几率。②增设导向板和假底。有助于浮选槽底部流体的合理分布。XJX—T12型浮选机是在XJX—Z8型的基础上研制成功的大型浮选机，单槽容积为12m3。XJX—T12浮选机结构示意图如图XJX—T12型浮选机与XJX—Z8型相比有以下特点：①采用中心入料方式。为了防止串料，用一个水平管将新鲜矿浆或上一槽的矿浆导入倒锥循环筒下部的外壁，和定子盖板组成截面为三角形的腔室内，通过定子盖板外圈上的开孔，由上层叶轮吸入。由于所有矿浆都进入叶轮，提高了分选的选择性，更适合我国煤泥比较难选的特性。②采用新型中矿箱。XJX—T12型浮选机由5个室组成。在三、四室之间设有新型中矿箱（见图3-3-图3-3-19XJXXJX型浮选机属于中档槽深的浮选机，并设有假底，不仅合用于易选煤，对难选煤、粗粒煤也能得到较好的结果，由于能得到较厚的精矿泡沫层，运用二次富集作用，特别能适应低浓度浮选。图3-3-(3)XJN—14（维姆科144）型浮选机XJN—14型浮选机是我国吸取美国的维姆科144型浮选机技术的改制产品。该浮选机重要技术规格见表3-3-13。表3-3-型号名称XJN—14型号名称XJN—14型式给料方式设计煤浆吸入量（m3/h）单位充气量（m3/m2·min）单槽容积（m3）槽深（mm）叶轮直径（mm）浅槽机械搅拌式双侧刮泡直流式900~14000.7141600660叶轮转速（r/min）叶轮线速度（m/s）刮泡器转速（r/min）外形尺寸（）（mm）设备重（t）1906.6301819430×3830×3300(6槽)~40.3(6槽)XJN—14（维姆科）型浮选机的结构如图3-3-图3-3-21XJN搅拌机构如图3-3-2星形叶轮有8个叶片，其直径与高度比值为1：1，星形叶轮上端与定子顶端平齐，叶轮下端插入导管中，其插入深度可调，定子外侧均布着椭圆孔，其内侧壁竖筋条起到引导煤浆流向和增长负压的作用。图3-3-2锥形罩盖上均布着分散孔，对矿浆具有缓冲和分散作用，减少了涡流对泡沫层的干扰，使液面稳定。NJN—14型浮选机具有以下特点：①叶轮与定子的间隙比一般机械搅拌式浮选机大3倍多，增长了矿浆运动空间，减少了煤粒对搅拌器的磨损。②叶轮与定子均采用耐磨橡胶模压成型，使用寿命长，在浮选机带负荷起动时，星形叶轮因有柔性，叶片可自动向后弯曲，减少了起动力矩，等到煤粒充足悬浮时，叶片又能恢复原状。此外，叶轮是完全对称的，一端磨损后可以掉过来使用，因此磨损均匀。③叶轮浸水深度浅，仅为230mm(4)XJQM—14型浮选机XJQM—14型浮选机是美国丹佛D-R500V型浮选机的仿制产品，规格见表3-3-14。由浮选槽、搅拌机构、刮泡机构、空气控制阀、锥形阀装置和液面自动控制系统组成（见图3-3-2表3-3-14XJQM型号名称XJQM—14型号名称XJQM—14型式给料方式设计煤浆吸入量（m3/h）单槽容积（m3）槽深（mm）叶轮直径（mm）浅槽机械搅拌式双侧刮泡直流式270~30014.161838840叶轮转速（r/min）叶轮线速度（m/s）外形尺寸（）（mm）设备重（t）1647.3299766×2896×370615.7(3槽)图3-3-23XJQM-14型浮选机结构示意图图3-3-24为XJQM叶轮和定子的结构（丹佛）见图3-3-25。叶轮上有12个放射状的叶片，定子则由24个叶片组成。在矿浆循环筒以内的定子盖板上开设了一个360图3-3-24XJQM—14型浮选机搅拌机构示意图矿浆循环筒呈倒锥形，矿浆通过循环筒引向环形槽，形成矿浆立体循环，使粗矿粒处在悬浮状态，保证矿浆和空气在叶轮腔内混合，改善分选效果。图3-3-25丹佛浮选机叶轮定子结构XJQM—14型（丹佛D-R）浮选机的特点：①采用了循环套筒，煤浆可以在浮选槽中部立体循环，加大了上升流的速度，保证了粗粒煤的有效悬浮。②运用外部低压供风系统作为浮选机充气设备，因此可加深机槽并增大容积。③搅拌机构仅起搅拌作用，因此采用大直径低转速的叶轮，可减少电能消耗和设备磨损限度。(5)洪堡特型浮选机洪堡特型6号浮选机是我国从德国成套引进的选煤设备之一，其规格见表3-3-1表3-3-1型号名称Humboldt6号型号名称Humboldt6号型式 给料方式设计煤浆通过量（m3/h）单位充气量（m3/m2·min）充气均匀系数（%）单槽容积（m3）叶轮直径（mm）浅槽机械搅拌式双侧刮泡直流式350~4000.4465121400叶轮直径（mm）叶轮转速（r/min）叶轮线速度（m/s）外形尺寸（）（mm）设备重（t）8501757.83718556×4430×3275(6槽)28.8(6槽)图3-3-26为洪堡特型浮选结构示意图。在浮选槽底部用稳流篦将搅拌区和分离区隔开，起到稳定上升流作用。在搅拌器周边也安设了垂直稳流篦，其目的是缓冲叶轮的抛射强度。浮选机采用双侧刮泡，每侧各设两个回转刮板。在泡沫溢流堰上还设有可在±20mm内调节的档板。图3-3-26洪堡特型浮选机结构示意图洪堡特型浮选机采用的是独特的斜叶轮（偏摆叶轮），其结构见图3-3-2图3-3-22非机械搅拌式浮选机(1)XPM型喷射式浮选机XPM型喷射式浮选机是我国自行研制的煤用气体析出式浮选机，有XPM-4和XPM-8型两种规格，见表3-3-1XPM—4型浮选机的结构如3-3-28所示，由6个槽组成，浮选槽内有4个呈辐射状布置的充气搅拌装置。每两个槽组成一段，每段配有一台循环泵，循环煤浆从各段相邻槽间循环孔引出，经泵加压到2×9.80×104Pa后至相应的充气搅拌装置。XPM型浮选机及其循环泵的关系图见图3-3-2图3-3-2图3-3-2表3-3-1型号名称XPM-4XPM-8型式给料方式设计煤浆通过量（m3/h）单位充气量（m3/m2·min）充气均匀系数（%）单槽容积(m3)槽深（mm）喷嘴出口直径（mm）浅槽机械搅拌式双侧刮泡直流式250~3000.50~0.6572~8041050~115026浅槽机械搅拌式双侧刮泡直流式350~5500.90~1.0080~8581220~138037循环泵型号功率（KW）规定工作压强（Pa）125BZ-310302×9.80×104150BZ-650552×9.80×104刮泡器转速（r/min）外形尺寸（）（mm）设备重（t）2611500×2880×2200(6槽)12.6(涉及循环泵重)3314700×3600×2612(6槽)15．8(不涉及循环泵重)XPM-4型浮选机的充气搅拌装置如图3-3-图3-3-XPM-8型浮选机的充气搅拌装置如图3-3-图3-3-XPM型浮选机具有以下特点：①循环煤浆从喷嘴喷出后，压力急剧减少，室气在矿浆中呈过饱和状态，以微泡形式有选择性的在疏水性好的煤粒表面析出，提高了浮选效果。②充气搅拌装置的喷嘴内安有导流叶片，循环煤浆呈螺旋扩大状从喷嘴喷出，增大了气-液两相接触面，有助于提高喷射器的吸气能力。③高速射流能将药剂、空气流切割分散成微细状态，使药剂受到剧烈的乳化作用，提高药剂效率，减少药剂用量。④循环煤浆从旋流器或伞形器斜下方甩出，导致有助于分选的“W”形煤浆运动方式。⑤煤浆经循环泵加压循环，浮选槽内分离区紊流限度低，有助于矿化气泡上浮。⑥解决能力大。(2)浮选柱浮选柱由于具有选择性好，分离精度高，分选下限低，运营可靠及动力消耗少等优点，近年来发展速度非常快，出现多种多样的浮选柱。典型的柱分选方法重要有填充式浮选柱、微泡浮选柱、詹姆森浮选柱及旋流充气浮选柱等。近年来，中国矿业大学开发了一种集多种柱分选方法于一体，以强化分选为特性的旋流-静态微泡浮选柱，并在工业上得到了广泛应用。图3-3-3图3-3-32柱分离段位于整个柱体上部，相称于放大了的旋流器溢流管，在其顶部设立了喷淋水管和泡沫精矿收集槽，最终精矿由此排出，给矿点位于柱分离段中上部。旋流分离段采用分选旋流器结构，并与柱分离段呈上、下结构直通连接，最终尾矿由旋流分离段底流口排出。管浮选装置布置在柱体外，其出流沿切线方向与旋流分离段柱体相连，相称于分选旋流器的切线给料管，管浮选装置涉及气泡发生器和浮选管段两部分。气泡发生器是柱分选设备的关健部件，它采用类似于射流泵的内部结构，具有依靠射流负压自身引入气体，并把气体粉碎成气泡的双重作用，在旋流-静态微泡柱分选设备内，通过加压的循环矿浆进入气泡发生器，引入气体并形成具有大量微细气泡的气、液、固三相体系，在浮选管段内高度紊流矿化，然后以较高能量状态沿切向高速进入旋流分离段。这样，管浮选装置在完毕浮选充气与高度紊流矿化的同时，又以切向入料的方式在浮选柱底部形成了旋流力场。当大量气泡沿切向进入旋流分离段时，由于离心力和浮力的共同作用，便迅速以旋转方式向旋流分离段中心汇集，进入柱分离段并在柱体断面上得到分散。与此同时，由上部给入的矿浆连同煤颗粒呈整体向下塞式流动，与呈整体向上升浮的气泡发生器逆向运营与碰撞；气泡在上升过程中不断矿化，形成柱分选的连续矿化过程。在静态-微泡柱分选设备中，柱分离段的更重要的作用是精选作用，它要对来自柱分选设备底部的旋流力场及管浮选回收的中矿进行精选，并从总体上保证整个柱分选设备的精煤产品质量。旋流分离段的作用涉及三部分：分散、分离和分选。分散的作用是指旋流力场加速了气泡在柱体断面上的分散，减小了气体沿柱体断面扩散的途径与高度。分离是指在离心力场背景下，通过旋流段底部的双倒锥结构，把旋流分离的底流提成两部分的过程，使得旋流分离段得到三个产品。旋流分离中矿富含大量可浮物，在循环过程中进一步得到分选。旋流分离尾矿成为最终尾矿排出。分选是指在离心力场条件下的表面浮选与重力分选。旋流浮选不仅提供了一种高效矿化方式，并且使得浮选粒度下限大大减少，浮选速度大大提高。重力分选不仅在固体物料之间进行，并且有矿化气泡的介入。因此，旋流分离段的重要作用在于强化物料的回收，进一步提高精矿产率与产品数量。目前，旋流-静态微泡浮选柱已形成系列化产品，最大解决能力可达400~500m33.2煤浆预解决为保证浮选过程顺利地进行，药剂和矿浆要有一定的接触作用时间，浮选入料必须有合适的浓度，因此，在浮选前设立煤浆预解决作业，为进行浮选准备合适的条件。煤浆预解决设备重要有搅拌桶、矿浆准备器和矿浆预解决器等。(1)搅拌桶图3-3-3矿浆由入料管给入桶内，药剂由上部加入，搅拌过程中与矿粒进行作用，上部矿浆又经循环孔不断循环，提高药剂在桶内的分散及与矿粒的接触机会。当浓度过高时，可以向桶内补加清水，经调节后的矿浆由溢流口排出进入浮选机。图3-3-3(2)矿浆准器矿浆准备器的作用与搅拌桶相同，但结构比搅拌桶合理，效果更好。矿浆准备器现有直径2.0、2.5和3m的三种型号，其技术规格见表3-3-1矿浆准备器的结构示意图见图3-3-3表3-3-1型号名称XK-400XK-800XK-1600设计煤浆通过能量（m3/h）煤浆管直径（mm）清水管直径（mm）排料管直径（mm）浮选剂雾化效率（%）300~400250150200>95600~800300200300>951200~1600400300400>95电动机型号功率（KW）转速Y100L-2-V132880Y100L-2-V132880Y100L-2-V132880外形尺寸（φ）（mm）设备重量（kg）图3-3-34(3)XY型系列矿浆预解决器XY型矿浆预解决器是XJX型浮选机的配套设备，现有XY-1.6、XY-2.0、XY-3.0三种型号，其技术规格见表3-3-1表3-3-1型号规格XY-1.6XY-2.0XY-3.0矿浆解决量，m3/h容积，m3桶直径，m叶轮直径，mm电机功率，kv外形尺寸，长，mm宽，mm高，mm重量，kg代替搅拌桶型号2002.041.64003.02128176625041052.53φ2.540042.05005.52376217228402500φ3.01000133.07507.53406321638053907φ3.5XY型矿浆预解决器的结构示意图见图3-3-3图3-3-35XY型矿浆预解决器的叶轮呈伞形，分上、下两层，上层叶片吸入空气和药剂，形成气溶胶，下层叶片具有大流量特性，从底部吸入新鲜矿浆，并促使槽内矿浆循环，使矿浆呈悬浮状态，同时完毕搅拌矿浆和预矿化作用。第四节浮选工艺及效果评估4.1浮选过程的影响因素浮选原料的性质、工艺因素和浮选机操作对浮选的结果都会产生重要的影响。其中最重要的影响因素有：煤的变质限度、煤岩成分、氧化限度、粒度组成、密度组成、矿浆浓度、药剂制度、浮选机充气搅拌性能等。4.1.(1)变质限度的影响不同变质限度的煤，具有不同的可浮性。低变质限度的煤，表面具有较高的孔隙结构，有较多的含氧管能团，亲水性较强，可浮性较差。随变质限度增高，煤中分子排列越来越紧密，整齐，孔隙度减少，煤表面含氧官能团减少，疏水性增强，可浮性提高。当变质限度进一步提高时，孔隙度又增长，侧链数量减少，碳链变短，疏水性又随之减少。因此，具有中档变质限度的焦煤和肥煤天然疏水性最佳。煤表面的孔隙结构对药剂用量影响极大，气煤的药剂消耗量比焦煤大约3.8倍，见图3-3-(2)煤岩成分的影响一般来说煤岩组分的疏水性按镜煤、亮煤、暗煤和丝炭的顺序递减。由于镜煤、亮煤中具有大量性质不活泼的无结构基质，所以能优先浮出来。而暗煤、丝炭则相反，特别是丝炭、其孔隙发达，能吸取大量的水，使其表面亲水性提高。图3-3-36(3)密度组成的影响煤泥表面的疏水性质与密度有极密切的关系，密度越高的物料疏水性越差。低密度级的煤泥中，多数是镜煤和亮煤，因而其可浮性好。即使可浮性较差的煤泥，密度小于1.3的级别，当其中只使用一种起泡剂时，也具有较好的可浮性。随密度增高，可浮性变坏，见图3-3-图3-3-37(4)氧化限度的影响一般地说，煤粒表面的氧化导致在其表面产生更多的亲水的含氧官能团，因而能减少煤的可浮性。但是一些实验结果也表白，轻度氧化，并用松油一煤油作浮选剂时发现煤的可浮性反而改善。肯定地说，深度氧化使煤变得难浮。但是添加胺阳离子捕收剂可改善深度氧化煤的浮选。4.1.2从技术经济方面考虑，煤泥浮选的入料上限应小于0.5mm，而分选下限有也许达成0.01~0.02mm。从可燃体回收率和选择性方面考虑，最佳的浮选粒度一般是0.1~0.3mm不同的粒度在分选中具有不同的浮选速度，在工业生产条件下，各粒级煤的浮选速度顺序大体是：0.1~0.074mm>0.12~0.1mm>0.25~0.12mm>0.25~不同的粒度，浮选中有不同的回收率。粒度越大，回收率越低，只有在适宜的粒度范围内，才干获得最大的回收率。煤的可燃体回收率与粒度的关系见图3-3-图3-3-煤泥浮选的选择性，随着粒度的减水而减少。由于细泥对药剂常呈无选择性吸附，因此选择性差，导致对精煤的污染。在浮选精煤产品中，经常可以看到，随着粒度的减小，灰分逐渐增长。一般情况下，粒度越细、灰分越高，这是由于重选分选效果随着粒度减小而减少，以及矸石泥化和丝炭易碎的结果。高灰细泥进入精煤重要因素有三种：其一是机械夹带。通常是浮选速度越快或形成的泡沫越粘，夹带越严重；其二是在煤粒或气泡表面形成覆盖层。细粒级表面积大，覆盖的细泥自然也多；其三是随水分夹带进入精煤。大部分细泥均匀地分布于水体中，并随水量分派进入各产品。所以在其他条件相同时，泡沫产品的浓度越低，细泥的污染就越严重。为了解决细粒煤浮选中选择性差的问题，在工艺上可采用下列措施：尽量采用选择性能好的药剂，并注意严格控制加药量。减少入料矿浆浓度。在泡沫层适当加喷水淋洗。采用分级浮选方法，预先排出部分高灰细泥并直接进入尾煤。煤浆浓度对浮选的影响煤浆浓度是煤泥浮选工艺过程中的重要因素之一，对浮选技术指标有直接的影响。它是由煤泥的可浮性、粒度组成、细泥含量及对产品的数质量规定等拟定的。煤泥在不同浓度下浮选，其产品质量指标明显不同，见图3-3-浓度对药剂消耗量的影响见图3-3-4图3-3-图3-3-40浓度对1.煤浆充气限度；2.药剂体积浓度；3.煤浆在浮选机中的停留时间；4.细颗粒的可浮性；5.粗颗粒的可浮性；6.煤的破碎限度煤浆浓度大小对解决量有很大影响，当采用低浓度浮选时，虽然浮选速度较快，浮选机的煤浆通量增长，但因其浓度低，固体含量不高，所以浮选机的干煤解决量减少。煤浆的浓度对吸气量、吸浆量和电耗等也都有一定的影响。我国选煤厂，浮选入料浓度一般为10~15%，最高可达20%，低限为4%。煤浆浓度原则上可以根据以下几点加以拟定：在工艺指标允许的条件下，为提高浮选机的解决能力，减少药剂消耗量，应尽量选用较高的浓度。在浮选煤质好、灰分低的煤泥时，可以采用较高的煤浆浓度，对高灰分细泥含量大的煤泥，就应当减少煤浆浓度。对于难选煤，在精选的浮选流程中，粗选时，可采用较高的煤浆浓度；精选时，就应当把浓度减少。直接浮选时采用较低浓度，而浓缩浮选时，浓度可适当提高。4.1.4药剂制度是指浮选过程中使用的药剂种类、用量、加药地点和加药方式的总称。它对浮选效果的好坏起着很重要的作用。煤泥浮选中，一般只使用捕收剂和起泡剂两种药剂。无论是捕收剂还是起泡剂的选择都与煤的可浮性及其所含矿物杂质的种类和数量有关。对于疏水差的煤泥，必须采用捕收性能强的浮选剂。对于高灰细泥含量的煤泥，应当采用选择性好的浮选剂。我国较广泛使用的捕收剂是煤油和轻柴油，其用量一般在1~2kg/t煤泥左右，醇类起泡剂用量一般在0.1~0.3kg/t煤泥左右，捕收剂与起泡剂的比例一般在5：1~10：1的范围内。在多数情况下起泡剂比例过大，不仅导致循环水中存在大量过剩的起