XJN-14 型机械搅拌式浮选机的改进及实践应用

陈贝贝

（晋能集团泰山隆安煤业有限公司，山西 忻州 036600）

泰山隆安煤业公司矿井选煤厂设计规模为1.8Mt/a。选煤工艺设计为：原煤经筛选分离破碎后（50～0mm），先进行自生介质处理器的处理，再到复振分选机分选，经脱水工艺后堆地外运。煤泥水先经过高频筛回收粗颗粒（0.75～0.2mm）精煤并掺入相应产品之中，细颗粒（0.2～0mm）再由浮选机精选。当前该选煤厂主要是采用XJN-14 型机械搅拌式浮选机进行精选作业。因设备使用多年，该浮选机的零部件逐渐老化，设备事故台时越来越多，导致设备对煤泥的处理能力严重不足，也导致浮选剂的用量提高。技术部门从经济利益的角度出发，决定对XJN-14型机械搅拌式浮选机进行改进优化，降低设备使用存在的安全隐患，提高处理能力。

1 XJN-14 机械搅拌式浮选机的结构分析

XJN-14 型浮选机的结构示意图如图1 所示，主要是由导管1、转子2、定子3、假底4、竖管5、进气管6、锥形罩7 等部分组成。工作原理：电动机带动转子进行旋转，从而使得导管和竖管产生局部负压，空气从进气管进入搅拌器。循环煤浆从导管进入星形叶轮，混合后含气煤浆被抛射到浮选槽中。矿化气泡形成泡沫层由刮泡器刮出，未矿化的煤粒经假底、导管进入叶轮再循环。

图1 XJN-14 机械搅拌式浮选机的结构示意图

2 浮选机改进优化设计

泰山隆安煤业公司选煤厂浮选系统工作要求：浮选处理能力为0.80t/（m3·h）（按干煤泥计）；矿浆处理量为9m3/（m3·h）；浮选设备要求4 个槽体，总容积为56m3；浮选机最大充气速率为1m3/（m2·min）。根据这一生产要求，对比当前的生产不足，对该搅拌式浮选机进行有针对性的改进设计，方案如下：

（1）刮泡系统能力不足。设计采用双驱动刮泡系统代替以往的单驱动刮泡系统，改进后可以有效地提高浮选机运行系统的稳定性，降低浮选机的事故台时。

（2）基于四个浮选槽之间没有中矿箱，在第二、第三浮选槽之间设计增加一个中矿箱装置，安装一个液位控制阀来进行槽内液位的控制。该处改进后可以利用1 台浮选机设备完成两次的分选作业，有效地提高了设备的分选效率和分选效果，浮选剂的用量也得到有效地降低。

（3）对浮选机的入料管进行改进，采用入料箱来替代以往的入料管，保障入料系统的平稳性。

（4）从提高浮选机零部件的使用寿命的角度出发，采用不锈钢耐磨刮料板替代以往的PVC 刮料板。

（5）浮选机的尾矿闸板采用人工旋转手轮的办法，操作速度慢，安全性低，将其改进为采用电动执行器的升降装置。改进后增加了四连杆放大机构，可以使闸板行程增加到300mm。

3 浮选机改进优化后的参数计算

3.1 改进后浮选机搅拌系统参数计算

改进后浮选机搅拌系统采用上下两怪双伞形叶轮，伞形叶轮上下两个锥角不同。叶轮甩出的新鲜煤浆、循环煤浆和空气交叉相遇，有利于气泡的矿化。设定叶轮直径D=800mm，叶轮线速度v=8.90m/s，设计大皮带轮直径D1=980mm，小皮带轮直径D2=212mm。根据以上参数计算改进后搅拌系统的传动比、叶轮转速、功率、充气量、槽体当量圆面积直径、槽体深度和槽体容积。

（1）改进后浮选机搅拌系统传动比I：

3.2 改进后浮选机刮泡系统参数计算

选用耘邦传动机械有限公司型号为KA157R97DV100M4 的螺旋齿轮减速机，该螺旋齿轮减速机节省空间，可靠耐用，承受过载能力高，能耗低，性能优越，减速机效率高达95%以上。该减速机输入功率为2200W，传动比为59.92，输出转为 25.48r/min，完全可以符合浮选机刮泡系统的工作要求。

3.3 改进后浮选机技术参数的确定

改进后浮选机技术参数如下：

煤泥处理量：0.65～0.95t/（m3·h）；

矿浆处理量：7～9.5m3/（m3·h）；

单槽容积：13.99m3；

槽数：4 槽；

刮板直径：450～650mm；

刮板转速：25.50r/m3；

搅拌系统：电机型号为Y280S-6，转速为3.48r/s；

刮泡系统：减速机型号R97DV100M4，功率2.20kW，输出速度25.48r/min。

4 改进后新型机械搅拌式浮选机的应用分析

4.1 结构分析

改进后新型机械搅拌式浮选机结构示意图如图2 所示，主要是由刮泡驱动1、搅拌装置、中矿箱、中矿箱闸板、支撑梁、尾矿箱闸板、刮泡驱动2 等结构组成。

图2 改进后新型浮选机结构示意图

4.2 实践应用及效果

将改进后的新型机械搅拌式浮选机应用于泰山隆安煤业公司选煤厂，通过相同煤泥性质与改进前的分选效果进行对比分析，得到试验化验结果如表1 所示。

表1 改进前后浮选机分选效果对比分析

从表1 数据可知，在浮选精煤灰分满足要求的前提下，尾煤灰分从58.05%提高到了64.32%，提高了近5%。同时检测得到改进应用新型机械搅拌式浮选机后，精煤产率提高了4.3%，总精煤产率提高了0.9%，吨原煤浮选剂用量降低了约0.03kg/t。

5 结语

针对泰山隆安煤业公司选煤厂采用的XJN-14型机械搅拌式浮选机进行了改进优化设计，改进后得到的新型机械搅拌式浮选机实践应用效果理想，岗位工作人员操作便利，可以较好地掌控产品灰分，控制浮选精煤灰分的波动。该机械搅拌式浮选机改造项目是成功的、合理的，为企业创造了较好的经济效益和安全效益。