1 综述

煤浆预处理是浮游选煤工艺中必不可少的环节，它的主要作用是：将入浮煤浆稀释到合理的浓度范围、将浮选药剂充分分散、将分散的浮选药剂良好地混合在入浮煤浆中以及为浮选剂与煤粒提供一定的作用时间。

针对煤浆预处理的必要性，北京国华科技集团有限公司研制了FCA型煤浆预处理器，并形成系列产品，目前已在全国推广使用110余台。与其他煤浆预处理设备相比，有以下特点：

(1) 用压缩空气作为分散浮选剂的动力源，设备本身没有运转部件，无噪音，基本上没有维修工作量，可靠性好。所需压缩空气风压低（<0.1MPa），风量少（<3m³/h左右），动力消耗甚小。

(2) 依据喷射原理将浮选剂雾化成直径10μm级的小雾滴，分散性好；煤浆与已雾化的浮选剂经上、下滑板反复跌落，充分混合，可降低浮选剂用量。

(3) 粗、细煤粒经过上、下滑板上的坎条，所受阻力不同。低灰分粗粒煤预处理时间延长，能形成足够的油膜，增大了与气泡粘附的强度；高灰分的煤泥随水流漂动，预处理时间缩短，避免吸附过量浮选剂。提高了浮选机分选选择性，使精煤灰分降低，浮选指标变好。

(4)该箱体为封闭式，生产时无煤浆溅落或外溢。上部箱体顶板设置检查孔，可用于停产后定期冲洗溢流堰内的沉淀煤泥，方便简单。

2 结构特征和规格参数

2.1 结构特征

压缩空气进入风动喷射式雾化器，因抽吸作用，将添加到加药漏斗中的浮选剂快速吸入，被喷射气流冲击切割，充分雾化，良好地在箱体上部扩散。经稀释的入浮煤浆通过入料箱分配到箱体上部两侧的溢流槽内，沿槽宽呈“瀑布”状溢流而出，在泄落过程中与雾状浮选剂相遇接触。还有一部分雾滴靠自重直接降落在滑板上，混有浮选剂的煤浆通过上、下滑板上的坎条，连续跃起和跌落，使得煤浆与浮选剂雾滴反复混合，直至从箱体底部排出进入浮选机。

FCA系列煤浆预处理器的机构示意图见图1所示。

1—喷射式雾化器；2—压缩空气管路；3—控制阀门；4—压力表；5—调节阀门；

6—浮选剂添加管路；7—加药斗；8—上部箱体；9—隔板10—溢流槽；

11—下部箱体；12—上滑板；13—下滑板；14—坎条

图1 FCA型雾化—跌落式煤浆预处理器结构示意图

风动喷射式雾化器（见图2）位于设备顶部中心位置，其连接压缩空气管路和加药漏斗。该预处理器为正方形截面的箱体，其上部外侧设有入料箱，内部两侧设有溢流槽，溢流槽内设置带有通孔的隔板。箱体下部两侧各布置与水平面呈夹角的上滑板和下滑板，上、下滑板上均焊接有与其呈一定角度等距布置的坎条。在中心入料管上，顺煤浆流方向斜接稀释水管。

     图2 风动喷射式雾化器结构示意图

2.2 型号的组成及其代表意义

FCA型雾化跌落式煤浆预处理器型号含义如下：

2.3 规格参数

FCA型雾化跌落式煤浆预处理器现已基本形成与我国煤用浮选机系列型谱匹配的FCA-1500、FCA-2000 、FCA-2500、FCA-2800和FCA3200五种规格组成的系列产品。

FCA型雾化跌落式煤浆预处理器技术参数见表1。

表1 FCA型雾化跌落式煤浆预处理器技术参数

3 雾化跌落式煤浆预处理器在选煤厂的应用

3.1 雾化跌落式煤浆预处理器在A选煤厂的应用

该厂车间共有三个同样生产能力的生产系统。在一期生产系统进行一系列成对对比试验。该生产系统配置了4台FJC16-4型喷射式浮选机，其中4105#浮选机使用的是FCA-2500型雾化跌落式煤浆预处理器，4106#浮选机使用的是原有的XK-400型矿浆准备器。在同一时间段内用同一型号的浮选机入浮相同的煤浆，并由同一浮选司机操作进行成对对比。虽然该类试验工作量大，试验周期长，但两台浮选机指标具有良好的可比性。

总体上讲煤炭表面孔隙发达，就具体而言，不同的煤质表面孔隙是不一样的，有的比较小，有的比较大。所以浮选剂雾滴的直径并非越小越好，如果过小就有可能填充在煤粒表面的孔隙中，不但起不到应有的作用，反而会使浮选剂用量增加。所以浮选剂雾滴的大小因煤而异。

而雾滴大小与雾化器的工作压力有关，为此进行了工作压力分别为0.06MPa、0.08MPa和0.10MPa的一系列成对对比试验。在这些系列试验中，在相近的浮选效果（浮选完善指标）条件下，雾化跌落式煤浆预处理器可节省浮选剂近1/4。其中以工作压力为0.08MPa的节油率最高（见表2）。

表2  雾化工作压力为0.08Mpa的成对对比试验

A选煤厂以入洗焦煤、肥煤煤种的原料煤为主，为合理利用煤炭资源。将浮选精煤（加压过滤机滤饼）灰分控制在11.75%，并把尾煤灰分尽可能提高。从表3中对比数据可以看出，采用雾化跌落式煤浆预处理器的4105#浮选机在大幅度降低浮选剂用量的条件下和采用XK型矿浆预处理器的4106#浮选机获得同样良好的工艺指标。

由于浮选入料的粗中颗粒在雾化跌落式煤浆预处理器中得到充分的混合，在它们表面基本形成足够、稳定的油膜，浮选速度加快，因此可以在浮选机中观察到在第三室已将泡沫刮净。为此进行浮选机三室工作成对对比试验，即将第四室的吸气管全部密闭，杜绝充气（可以认为第四室不工作），试验结果见表3。

表3  浮选机三室工作成对对比试验指标

从表3可知，在浮选机实际工作容积减少1/4的情况下，使用雾化—跌落式煤浆预处理器的4105#浮选机比使用XK型矿浆预处理器的4106#浮选机，精煤灰分比后者低了0.87个百分点；尾煤灰分高了0.52个百分点；浮选完善指标提高了2.61个百分点；节油率达25.40%。因此可预测在全车间三个生产系统全部装备FCA型雾化跌落式煤浆预处理器后不但可节省浮选剂1/4以上，还可能在每个生产系统中四台浮选机停开一台，使单台浮选机处理量提高了25%（同时还可节电25%）。

3.2 雾化跌落式煤浆预处理器在B选煤厂的应用

该选煤厂浮选工艺流程：601原煤浓缩机底流和3014、3015旋流器组溢流进入401矿浆准备器，经402、403、404三台浮选机处理，浮选精矿经加压过滤机和快开压滤机脱水成精煤，尾矿经煤泥压滤机成煤泥。将FCA-3200型雾化跌落式煤浆预处理器代替原来的XK-1600矿浆准备器，提高入浮煤浆的预处理效果，应用效果如下：

(1) 浮选药剂用量减少。

浮选药剂使用统计结果如表4所示。

表4 浮选药剂使用统计表

改造前：捕收剂用量为0.94kg/t煤泥，起泡剂用量为0.34kg/t煤泥。

改造后： 捕收剂用量为0.70kg/t煤泥，节约25.53%；起泡剂用量约为0.26kg/t煤泥，节约23.53%，节油率为25.00%。

(2) 浮选效果明显提升。

浮选精煤回收率如表5所示。

表5 浮选精煤回收率统计表

三台浮选机的入料量和浮选效果基本一致，改造后浮选精煤回收率为70%，较改造前65%提高了5%。

4 结论

北京国华科技集团有限公司研究开发的FCA型雾化跌落式煤浆预处理器利用雾化方式将浮选剂充分分散，使浮选剂用量减少1/4以上。采用跌落板方式不但使煤浆与雾状浮选剂充分混合并且使粗细煤粒获得不同的预处理时间，提高了低灰分粗煤粒的浮选速度，为提高浮选机的处理量，降低动力消耗创造了条件。

FCA型雾化跌落式煤浆预处理器采用了风动喷射式雾化器风压低、风量小、能耗少、设备本身无运动部件。该设备在选煤厂的长时间运行表明，工作非常可靠，运行非常平稳，效益非常显著，操作也非常容易，受到了生产一线人员的良好评价。

FCA型煤浆预处理器是节能，降耗设备，符合国家的建设资源节约型社会的基本国策，深受用户青睐，是值得加以推广应用的选煤工艺设备。