XJ_M-S_45型浮选机的研制与工业性应用对比研究_万海潮.pdf

XJM-S45 型浮选机的研制与工业性应用对比研究万海潮（山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司，山西晋城048214）摘要：主要对 XJM-S45 型浮选机的重要参数进行了设计和优化，并介绍了该型浮选机的结构特点。此外，还进行了 XJM-S45 型号的浮选机的工业性应用研究。结果表明，该种类型的浮选机其相关结构的设计是较为合理的，通过不错的工作性能可以完成选矿厂的生产要求，其矿浆的进入量最高可达 1 200 m3/h，平均矿浆的单位体积处理量为 9.812.0 m3/h，达到了预期的设计效果。关键词：浮选机研制工业性应用中图分类号：TD456文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）02-0286-02引言随着煤炭企业的智能化普及，用于选煤的浮选机也逐渐成为了选矿厂不可或缺的关键性设备。我国的煤炭具有泥多、难浮以及煤炭浮动性波动大的特点1，因此，国内的浮选设备经过好几十年的研究以及创新发展，已经逐渐可以满足矿井煤炭的浮选工作及生产要求。本文研究的型号为 XJM-S45，属于 XJM-S系列的浮选机，该类浮选机具备许多的优点，比如适应煤质的能力强、入浮浓度范围广，因而大范围应用到国内的各个选矿厂。此外，对于细粒煤（即直径小于0.074 mm）以及粗粒煤（即直径在 0.250.5 mm 之间）的分辨率较高，因此对该系列的浮选机展开应用型研究显得十分有意义。1矿用浮选机发展现状如今，采煤工作不仅智能化、自动化发展，选煤工作也在向机械化、规模化方向发展，其中 XJM-S 系列的浮选机变得越来越节能、大型，具备较多的选择性。2004 年 XJM-S20 型号的浮选机问世，从此以后便将该系列浮选机的发展推向一个高潮，在之后的几年中分别研制出了 XJM-S24 型浮选机以及 XJM-S28 型浮选机。国内众多学者以此为理论基础，相继展开了相关方面的研究工作。河北唐山的中国煤炭科学研究院总院于 2009 年首次提出了对 XJM-S45 型号的浮选机的设计思路，并展开了研制2。经由相似放大准则，依次确定了该型号浮选机的关键技术参数，比如叶轮的尺寸及转动速度、槽体的规格、充气的效率以及搅拌的功率大小，为了进一步完善叶轮的转动速度、充气的效率以及搅拌的功率大小等重要参数，本文进行了清水性能试验，并对试验样机完成了对应的工业性试验，为从事相关行业的研究人员提供的一定的理论依据和参考价值。2XJM-S45 型浮选机的研制2.1关键技术参数设计选煤厂浮选机的工作原理主要是根据固体矿粒表面本身的疏水性能不相同，从而开展了煤炭的浮选工作3。考虑到固体矿粒同时存在于气体-液体-固体，因此根据其表面的性质进行的浮选任务就会变得较为复杂，同时也就意味着在浮选机的设计方面各个型号的浮选机其设计思路都有差异。然而就目前，国内外对于该方面的研制工作均以经验公式为基础。在XJM-S45 型浮选机的设计中，同样以经验公式为基础，根据相似放大设计和流场数值模拟的经验，开展了研究工作。通过运动相似性、几何相似性、动力学相似性和相应的经验公式，设计了浮选机的关键技术参数，如叶轮尺寸和转速、槽规格、装料效率和搅拌功率等核心结构参数和动力学参数。此外，通过清水性能试验，对叶轮转速、浸水深度、调节环和循环孔直径进行了优化和完善。2.2结构设计对于该型号浮选机的结构设计，它没有抛弃XJM-S 系列的浮选机本身具备的工作原理以及结构的特点，继续采用了周边串流的入料方式、浸入式的矿箱结构、形状近似呈“W”型的浮选流场，同时对布置形式采用水平状布置或阶梯状布置，为多室串联方式。如下页图 1 所示，为 XJM-S45 型号的浮选机的结构以及流场示意图。与此同时，对于其结构特点，还有以下的设计：1）并排刮泡结构。该型浮选机在浮选槽的两端同时设置两排刮板，置于内外，在运动中，两排刮板以相同的速度移动，刮板的外端在接收刮板内端的精矿泡沫时，将精矿刮出。泡沫中的浓缩物浓度影响泡沫的流动性。泡沫浓度越高，流动效果越差。如果表面的泡沫未能及时吹出，会使泡沫层出现“致死”现象。由此收稿日期：2022-02-22作者简介：万海潮（1993），男，山西长治人，本科，毕业于太原理工大学现代科技学院机械设计制造及其自动化专业，助理工程师，现从事煤矿安全管理工作。总第 238 期2023 年第 2 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 238No.2，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.02.116技术应用2023 年第 2 期可以得出结论，对于 XJM-S45 型号采煤机而言，应用并排刮泡结构可以针对浮选槽中间部位的浓度较高的表层泡沫按时刮出，在一定程度上增加了浮选槽的工作效率。2）同一风道充气加药。传统的 XJM-S 系列的浮选机都是将加剂管和充气管分开进行设定的，而经过本文研究的 XJM-S45 型号的浮选机是将加剂管和充气管设定为同一个管道，而它们间的相对定位关系则为，在管径最大的充气过程管内还设有口径相对较小的加剂管。这样的设定方式能够使传统浮游选矿法中使用的药物剂型通过充气流经的高速气流而形成雾化效应，使药物在矿浆中分散的速率更加快，在一定程度上提高了药物剂型的使用率。3）内外联合连接。一般的 XJM-S系列的浮选机，都是通过将多室并联来完成工作的，利用了二槽中间的沉浸型矿箱，让矿浆直接进入后槽，从而使矿浆经过了一次次浮选过程，这也同样就规定了浮选槽内部的联系要有比较好的自密封。所以，为提高了其密闭性，浮选槽在保持了原来设计连接方式的基础上，又增加了内部联合连接，从而很好地保证了矿浆浮选过程中的密闭性。3工业性试验应用3.1应用效果首先，借助山西某矿的选煤厂开展了以实验室为单元的浮选试验，为了使试验顺利进行，添加了一系列试验条件，具体如下：将浮选机的容积定为 1.5 L，矿浆的浓度为 80 g/L，搅拌矿浆的速度为 1 800 r/min，矿浆的拟搅拌时间为 2 min，与药剂充分接触的时间为 1 min，刮泡用时为 3 min。其浮选的试验结果如表1 所示。观察表 1，根据 14 号的试验结果可以发现，试验效果最好的情况是试验 2，其油比为 71，如果在此基础上继续增大油比，会使得浮选的效果下降。若每吨矿浆添加 2 kg 的药剂，那么精煤的产率就达到了接近 70，可燃体的回收率也超过了 80，浮选效果的各项指标都是最好的。由此可以得知，如果精煤的灰分不超过 11，是有利于煤泥起浮的。3.2与传统浮选柱应用效果对比分析在山西某矿的选矿厂未引入 XJM-S45 型浮选机时，其主要是应用浮选柱来完成煤炭的浮选工作的，如表 2 所示为该选煤厂应用浮选柱的生产指标统计结果。根据表 2 的数据可以发现，本文研究的浮选机其应用效果要优于传统浮选柱的浮选效果，对于尾煤灰分的浮选总体提升了 18 个百分点，对于精煤的产率也提升了 18 个百分点，其对于浮选指标的完善也提升了 18.3。综合以上的试验以及对比可以发现，XJM-S45 型号的浮选机是一次成功的设计，在针对选矿厂的选煤工作时，发挥出了其精煤浮选精度高、工作效率快、对矿浆的适用性强以及节能性好等优势。可以说XJM-S45 型浮选机值得该矿引入并大范围使用。参考文献1程宏志.我国选煤技术现状与发展趋势J.选煤技术，2012（9）：83-87.2史英祥.XJM-S45 型浮选机的研制与工业应用 J.选煤技术，2013（11）：5-8；12.3张鹏.XJM-S45 型浮选机关键技术参数影响因素的研究J.选煤技术，2012（4）：11-14.（编辑：王慧芳）1搅拌电机；2电机座及支撑机构；3搅拌机构；4刮泡机构；5充气及药剂雾化器；6中矿箱口；7外连接法兰；8内连接法兰；9稳流板；10假底；11定子；12叶轮；13吸浆管图 1XJMS45 型浮选机结构及流场示意图试验序号药量入料灰分/%精煤灰分/%尾煤灰分/%精煤产率/%回收率/%完善指标/%175025028.668.3444.1943.3355.743.06287512528.948.6552.4853.7169.052.99390010028.508.5551.0453.0567.951.944100010028.768.4648.7349.5863.749.125131218829.079.1552.0953.6268.751.806175025027.4710.6962.1267.3883.056.75表 1实验室单元浮选结果采样日期（月-日）入料灰分/%精煤灰分/%尾煤灰分/%精煤产率/%回收率/%完善指标/%10-1021.829.1234.7850.5158.737.6010-1125.269.8135.3638.3646.531.7510-1223.2610.7438.2354.4663.338.2010-1326.2011.2241.7750.9761.339.4810-1821.229.4639.2160.4769.542.5410-2524.709.7434.7240.1148.132.26平均值24.5010.3037.4847.3356.035.94表 2浮选柱的生产指标统计结果12345678910111213（下转第 292 页）万海潮：XJM-S45 型浮选机的研制与工业性应用对比研究287机械管理开发第 38 卷参考文献1邓文平.煤矿井下岩溶黄泥带快速掘进技术应用实践J.煤矿现代化，2021，30（6）：26-28；31.2易瑞强.黄陵二号煤矿快速掘进系统的应用J.陕西煤炭，2020，39（5）：120-123.（编辑：王慧芳）Analysis of Rapid Underground Tunnelling SupportZhang Yang（Xishan Coal&Electric Dongqu Coal Mine,Gujiao Shanxi 030200）Abstract:The rapid development of Chinas coal mining sector in recent years is directly related to the widespread use of undergroundrapid excavation technology,but the new challenges to roadway support technology should not be overlooked.In order to meet the needs ofrapid underground excavation support,relevant theoretical research and practical exploration have proliferated in recent years.Based onthis,the Dongqu coal mine is used as a research object to discuss in depth the specific application of underground rapid tunneling supporttechnology for reference.Key words:coal mine;return air tunnel;rapid tunneling supportApplication of Long-Distance Directional Drilling Technology in Coal Mine Exploration andRelease WaterCui Zhen（Shihe Coal Mine,Jinneng Holding Group,Jincheng Shanxi 048205）Abstract:In view of the shortcomings of traditional water exploration and rel