1、 毕业论文微泡浮选柱的设计THE DESIGN OF THE MICRO BUBBLE FLOTATION COLUMN 毕业论文I微泡浮选柱的设计摘要随着近几年煤炭资源的开发和利用不断加深以及重介旋流选矿器的广泛应用，入浮煤泥中难选细粒煤泥比例增大，微细粒级（0.074mm）含量不断增加，其浮选过程中存在高灰细泥污染精煤，浮选精煤灰分不达标。对细粒煤泥分选而言，常规旋流微泡浮选柱虽然具有突出优势，但是也存在许多问题，浮选柱在矿化时存在矿化效率不高、耗药量大、柱体过高等问题，同时对一般煤种的适应性也有待改善。为改善上述问题本文结合传统机械搅拌式浮选机和 FCMC 提出一种强离心力场粗选，泡沫精
2、选的浮选装置，可降低精煤灰分，提高精煤产率，增大处理量。本装置主要采用切线入料在矿浆进入浮选柱时就产生离心力实现粗选，在装置下部的中矿循环系统对未浮选净的矿浆进行二次浮选，浮选装置内部底端的叶轮旋转产生主旋形成旋流进行浮选。实验结果表明：普通浮选柱选出的精煤灰分比浮选机低，但产率较低，是因为浮选柱对细颗粒煤的处理能力比浮选机强，但质量好的同时遗漏了部分精煤。而微泡浮选装置，相对于浮选机和普通浮选柱来说，不仅精煤灰分低，产率也高，是因为强离心力场粗选泡沫精选，提高了精煤质量，降低了灰分，中矿扫选将遗漏的精煤回收，保证了产率。关键词：微泡浮选柱，微细粒级，分选效果，高灰煤泥毕业论文IITHE DE
3、SIGN OF THE MICRO BUBBLE FLOTATION COLUMNABSTRACTAs in recent years the development and utilization of coal resources and deepening heavy medium cyclone beneficiation is widely used, and the floating slime refractory larger proportion of fine coal, micro-fine particles (-0.074mm) content continues t
4、o increase its flotation in the presence of high-ash fine mud contaminated coal, coal ash flotation of non-compliance. For fine coal separation, conventional cyclone microbubble flotation column, while having outstanding advantages, but there are many problems, the presence of mineralization flotati
5、on column efficiency is not high, the consumption of large amount of drugs, the cylinder during mineralization too high and other issues, while the general coal adaptability also be improved.In order to improve these problems Combining traditional mechanical flotation machine and FCMC proposed a spi
6、ral Field roughing, froth flotation device selection can reduce the ash content and improve the clean coal yield, increasing the amount of processing. This device mainly when tangential feeding pulp into the flotation column in roughing produces centrifugal force, in the lower part of the device in
7、the circulatory system of the mine did not flotation pulp for internal bottom of the net secondary flotation, flotation device of impeller rotation generating a main helix formation flotation cyclone.The results show that: the general election of coal ash flotation column flotation machine than the
8、low, but lower yields because of the fine particles of coal flotation column processing capability than the flotation machine, but the quality is good while missing some coal. The spiral microbubble flotation device, as opposed to ordinary flotation column flotation machine, not only low ash coal, t
9、he yield is high, because the spiral roughing bubble force field selection, improve coal 毕业论文IIIquality and lower the ash, the mine will be missed scavenging coal recovery, guaranteed yield.KEYWORDS: spiral microbubble flotation column, micro-fine particles, separation efficiency, high ash coal slur
10、ry毕业论文i目录摘要 .IABSTRACT.II1、绪论 .11.1 煤炭在我国能源结构中的地位 .11.2 煤炭洗选的必要性 .21.3 国内外选煤技术发展现状 .21.4 浮选柱分类及其特点 .41.5 浮选参数对浮选效果的影响 .51.5.1 捕收剂 .51.5.2 起泡剂 .51.5.3 入料浓度 .51.6 国内外研究应用现状 .51.6.1 研究应用现状分析 .51.6.2 将来的发展趋势 .61.7 近年来浮选柱的发展及其优缺点 .71.7.1 传统浮选柱 .71.7.2CPT 浮选柱 .71.7.3Jameson 浮选柱 .81.7.4 旋流微泡浮选柱 .91.7.5 各种浮
11、选柱的优缺点 .92 、本文研究的内容 .112.1 装置的提出 .112.2 试验步骤的设计 .113、实验装置的构建 .133.1 旋流选矿的原理 .133.2 泡沫选矿原理 .144、设计方案 .164.1 装置设计方案 .164.2 内部结构设计方案 .174.2.1 叶轮设计 .174.2.2 气泡发生器 .175、试验煤样的分析 .19毕业论文ii5.1 原煤分析 .195.2 煤样准备 .215.3 粒度分析 .215.4 矿物组成分析 .215.5 润湿性分析 .225.6 实验总结 .236、可浮性实验 .257、微泡浮选柱试验研究 .278、结论与展望 .298.1 试验结
12、论 .298.2 试验展望 .29参考文献 .31致谢 .33毕业论文11、绪论1.1 煤炭在我国能源结构中的地位煤炭是我国的主要能源，是国民经济和社会发展不可缺少的物资基础。长期以来煤炭在一次能源消费中的比重一直维持在 70%左右，而世界平均能源结构为煤炭占 28.4%，石油占 35.8%，天然气占 23.7%，可再生能源占 12.1%。我国煤炭资源占化石能源资源总量远大于石油和天然气资源量，这一条件决定了我国以煤炭为主的一次能源生产和消费结构在未来相当长一段时间内难以改变。我国煤炭资源丰富,煤炭资源分布面积约 60 多万平方公里，占国土面积的 6%。根据第三次全国煤炭资源预测与评价，全国煤
13、炭资源总量 5.57 万亿吨，煤炭资源潜力巨大，煤炭资源总量居世界第一。已查明资源中精查资源量仅占 25%，详查资源仅占 17%。探明储量达到 10202 亿吨。其中可开采储量 1891 亿吨，占18%，人均占有量仅 145 吨，低于世界平均水平。随着经济社会快速发展，工业各部门尤其是电力部门对煤炭需求量持续增加，我国煤炭生产将继续增长 1。“十一五”期间，中国煤炭产能大幅提升，产量继续增加，价格市场化机制逐步建立，一些主要产煤大省资源整合、兼并重组取得阶段性成效，相继组建了一批区域性大型煤炭企业集团，形成了煤电、煤化等上下游产业一体化发展格局。2011 年，我国煤炭经济运行总体保持平稳，煤炭
14、需求旺盛，供给总量增加，市场供需基本平衡。2011 年全国原煤产量 35.2 亿吨，同比增长 8.7%；大型企业煤炭产量保持较快增长，达 21.8 亿吨。全年进口煤炭 1.82 亿吨，同比增长10.8%；出口煤炭 1466 万吨，下降 23%2。2012 年中国煤炭产量 36.6 亿吨，比上年增长 4%左右，增速同比回落 4.7个百分点。2012 年 1 季度全国煤炭产量累计完成 86100 万吨，同比增加 5474万吨，增长 5.6%。其中国有重点煤矿产量累计完成 49528 万吨，同比增加 2849万吨，上升 6.1%3。今后，随着煤电一体化经营和煤电一体化企业的发展，煤电一体化在提供终端
15、能源的数量、工业增加值、销售收入和利润税收，以及资产总额方面，都将占有更高的比例。为了改善环境质量，预测到 2020 年我国煤炭用于发电的比例达到 80%及以上，电力在终端能源消费中的比例将由目前的 42%增加到 70%4。我国可替代煤炭的能源资源品种虽多，当前水能、核能、风能、太阳能等会有较快发展，但受资源、成本、并网等多方面的制约。煤炭依然是我国最可毕业论文2靠的能源。从全球的角度看，随着世界经济的发展和对能源需求的增加，煤炭的生产和消费呈上升趋势，世界煤炭产量和消费量将持续增长。预计 2020 年，煤炭在我国一次性能源生产和消费中占 60%左右；到 2050 年，我国的煤炭生产和消费在一
16、次性能源消耗的比例仍大于 50%，煤炭将是我国未来几十年的主要能源 5。1.2 煤炭洗选的必要性从煤炭的煤炭点选择符合用户质量要求的过程中，它是清洁煤技术的来源和基础，提高产品质量的重要环节，在煤炭工业生产。选煤厂不仅可以合理利用煤炭资源，节约资源，减少不必要的浪费，而且还可以减少煤炭生产和消费对环境的影响，对我国建设资源节约型和环境友好型社会，走可持续发展道路具有重要意义 6。具体有以下几点：（1）提高煤的质量，减少燃煤污染物的排放煤炭洗选可脱除煤中 50%80%的灰分、30%40%的全硫(或 60%80%的无机硫)，燃用洗选煤可有效减少烟尘、SO 2和 NOx 的排放，入洗 1 亿 t 动
17、力煤一般可减排 6070 万 tSO2，去除矸石 16Mt。（2）提高煤炭利用效率，节约能源煤质改善，将大大提高煤炭利用效率。一些研究表明，炼焦煤的灰分降低1%，高炉焦比降低 2.66%，高炉利用系数提高 3.99%；使用无烟煤节能 20%洗涤生产合成氨；每增加 1%的功率的灰分、热值下降 200360J /g，每个电力标准煤耗程度增加 25g；锅炉和工业炉窑燃烧水洗煤，热效率可提高 3%8% 7；（3）优化产品结构，提高产品竞争力煤炭的发展有利于煤炭产品的单一结构，低质量的品种和高品质，产品，以实现质量的发展。中国的煤炭消费量更多的用户，煤炭的质量和各种要求不断增加 7。一些城市，要求煤炭硫
18、分小于 0.5%，灰分小于 10%，如果煤炭制备的发展不能满足市场的需求。（4）减少废物的能力由于中国的产煤地区远离煤炭，经济越发达的地区，煤炭、长距离量，煤的平均距离约 600 公里，清洗后可除去大量杂质煤，每入洗 100Mt 原煤，可节省运力 9600Mt.km8。1.3 国内外选煤技术发展现状在相当长的一段时间内，煤炭仍然是世界和我国的主要能源之一，由“五个第十二年计划”期间，中国的煤炭产量预计将达到 3800 万吨以上，大量煤炭毕业论文3需要清洗和处理；另一方面，由于小储备的焦煤，也有供应紧张的焦炭。2008，中国的焦炭生产吨，占世界焦炭产量的 60%，钢铁工业占 87%的消费，化工消
19、费占 7.3%。随着钢铁工业和化学工业的快速发展，将不可避免地导致焦炭供应紧张的情况，虽然中国的煤炭储量丰富，但在焦炭焦煤生产，脂肪煤，煤炭储量较少，大部分煤炭属于动力煤，焦煤，煤炭资源，比例不高，高质量的炼焦煤储量少。中国的炼焦煤储量约占中国炼焦煤储量的 24%，天然气煤和煤仅占 13%，相当一部分的焦煤属于高灰分和高硫，难以选择。因此，煤炭制备技术的发展，大力提高洗涤容量，提高分选效率和分选精度，以最大限度地回收煤炭资源具有十分重要的意义 9。（1）选煤设备的发展趋势现有的国内外大型选煤厂，其入选能力往往是多个分选系统的组合或多个厂、车间的入选能力的总量。“十二五”期间，为了适应大量煤炭洗
20、选加工的需要，要研究符合中国煤质特点的、具有知识产权的单系统 1000 万 t/a 特大型动力煤选煤厂成套技术和关键装备、单系统 600 万 t/a 特大型炼焦煤选煤厂成套技术和关键装备及其配套通用的关键设备,为建设真正的大型选煤厂创造技术条件,并提高设备的可靠性、处理能力,改进工艺参数,满足特大型选煤厂建设的需要。需要研发的设备主要有小时处理能力 10001200t、入选上限150mm 的特大型三产品重介质旋流器；小时处理能 9001000t、入料粒度为 30013mm的大型高效重介质浅槽分选机；小时处理能力500t、入料粒度为 35025mm 的大型动筛跳汰机；小时处理能力为 2000t、
21、入料粒度为 32525mm 的大型动力煤跳汰机；小时处理矿浆能力 15002500cm 3的大型浮选机；小时处理能力80120t 的大型沉降过滤式离心脱水机；小时处理能力 300450t 的大型末煤离心脱水机；小时处理能力 60150t 的大型全自动快开压滤机；小时处理能力400cm3的大型高效磁选机等。此外，还要开发运转可靠、处理能力大的选煤厂辅助设备以及智能化的自动控制系统,从而提高原煤的洗选能力 10。(2)选煤工艺、技术发展趋势以工艺创新为基础，研究和探索选煤新工艺，提高分选的精度，开发高效分选系统；开发高稳定性的重介悬浮液循环系统，为分选过程创造条件；利用动力变频和热力学调控技术，开
22、发流体压力调控系统，设计合理的分选环境；开发高精度重介分选密度控制系统，确保精确的分选工艺参数；利用现有的检验检测技术，开发基于分选理论的工艺参数闭环控制系统等。对于难选的炼焦煤，为了提高精煤产率，需要开发给予中煤释放的二次分选工艺及中煤破碎关键技术。例如开滦集团与中国矿业大学共同承担的国家 863 计划项目 基于浮选中煤煤岩解离的两段式磨浮工艺分选技术、基于煤泥可浮性特征变化的两段式毕业论文4浮选过程设计等，可解决多年来困扰选煤生产的块煤分选效率低，煤泥分选效率差、回收率低以及精煤产品灰分高的难题，将大大改善我国煤炭分选的现状，最大限度地回收和利用煤炭资源。此外，新技术的推广及应用，还可有效
23、缓解煤炭洗选过程对环境的污染 11。1.4 浮选柱分类及其特点浮选柱，是将压缩空气透过多孔介质（充气器）对矿浆进行充气和搅拌的充气式浮选机，有微泡逆流浮选柱和微泡射流浮选柱等类型。浮选柱为细长筒形构造，一半柱高 915m，直径 0.53.0m，断面多为圆形也有少部分为矩形。直径在 2m 以上的浮选柱，在柱体内部研轴向安装整流板。矿浆在柱体 2/3 高的位置给入柱内。另一侧，通过柱体的气泡发生器经底部导入空气产生气泡。同时，为了提高泡沫产品的品味增大产率，在泡沫槽上部设置水冲洗装置。矿浆沿柱体向下移动与底部上升的气泡逆流接触，疏水性矿粒附着在气泡上（此为捕收区），于是随气泡上升至泡沫槽中，经水冲
24、洗精选成为精矿（精选区）。未在气泡上附着的矿粒则为矿浆尾矿从柱体底部排除 12。与其他浮选设备相比,浮选柱具有很多优点,概括起来主要有:(1)泡沫层厚度,气泡大小和数量等调节方便;(2)浮选效率高,作业次数和循环矿量少,流程简化;(3)矿粒与气泡逆流接触,降低了气泡群的上升速度,适于细粒矿物的回收;(4)设备简单,占地面积小,节省了基建投资;(5)能耗低,药剂用量比传统浮选机少,节省了生产成本。浮选柱分类：（1）按照矿浆与气泡运动的方向：柱式分选设备可分为：逆流式、同流式和逆流-同流混合式。逆流浮选柱的入料口通常在柱体的上部，从柱体的下部排出尾矿，空气分别从中上部给入，如俄罗斯 Gintsve
25、tmet 学院开发的浮选柱；同流式浮选柱的入料、空气和尾矿皆从柱体底部实现，如 J.B.Rubinstein 等研制的带隔板搅拌式浮选柱；逆流-同流混合式浮选柱则是同向给入矿浆和部分空气，柱体给入另一部分空气，或者通过循环矿浆由底部给入，而入料从柱体上部给入，如射流式浮选柱 13。（2）按槽体划分：柱式分选设备可分为单槽柱和多槽柱。而其单槽柱应用较为广泛；多槽柱如俄罗斯 IOTT 设计的多槽浮选柱，这种浮选柱可以在降低柱体高度的前提下延长颗粒在浮选柱内停留的时间，以此提高精矿的产率。（3）按柱体高度划分：浮选柱可以分为高柱型和矮柱型。高柱型如加拿大Boutin 浮选柱、Flotaire 浮选柱、波兰 KFP 浮选柱、Leeds 浮选柱、MTU 充填式浮选柱、电浮选柱和磁选浮选柱等；矮体浮选柱如全泡沫浮选柱、
