摘　要：为稳步增强煤炭生产效能，兼顾多元化资源开采要求，需推动现有资源开发模式转型。本文以浮选选煤技术为切入点，通过工艺流程梳理、设备框架搭建以及问题现状总结，整合现有技术资源，明确技术应用路径，理清技术发展趋势，增强浮选选煤技术的实用性。

关键词：煤炭资源；浮选选煤；技术优势；应用路径；发展趋势

中图分类号:F406.3;TD94   文献标识码:B   文章编号:1008-0155(2024)12-0112-03

煤炭作为我国能源体系的重要组成部分，具有带动经济发展和改善生活质量的功能。根据国家统计局公布的数据，2022年国内原煤生产量达到45.6亿t，通过扩大煤炭产量，实现了煤炭的有效供给。着眼煤炭生产绿色化、高效化，技术团队引入了浮选选煤技术，通过生产流程优化与生产框架搭建，兼顾了选煤效率与选煤成本，从而搭建了现代化煤炭资源生产机制。

1  浮选选煤工艺概述

系统性论证浮选选煤工艺的基本原理，实现观念快速转换，把握技术关键，为工艺体系搭建和工艺设备创新奠定基础。

1.1  浮选工艺基本原理

浮选工艺原理是利用不同矿物原料表面颗粒物亲水性和疏水性的差异，在浮选药剂或者技术设备的参与下，快速完成矿物的浮选。与其他工艺相比，浮选工艺适应性较强，能够形成稳态的气液固三相浮选环境，利用矿物原料的不同属性，完成目标矿物的捕获和聚集，从而达到矿物分类的目的。

1.2  浮选工艺主要流程

经过多年探索，浮选工艺日益完善，流程逐步健全，通过磨矿—分级—调浆—粗选—精选—扫选等作业流程，完成预定目标任务。从整体效果来看，浮选工艺流程环节较少，技术学习时间成本较低，技术人员通过简短培训后，能够全方位掌握浮选工艺主要操作要求^[1]。例如，在选煤操作时，技术人员选用醇类试剂作为起泡剂，选用煤油作为捕获剂，不断提升矿物表面润滑效果，形成体积小且性质稳定的气泡，快速完成煤炭捕获、富集以及提取，整个生产过程中，不产生额外污染物和废弃物，实现煤炭资源浮选的绿色化和生态化。基于浮选工艺的总体定位，技术团队尝试推进技术创新，通过技术转换和技术迭代，发挥浮选工艺的经济优势，为后续煤炭资源开发高质量开展奠定基础。

2  浮选选煤技术发展现状

总结浮选选煤技术发展现状，掌握主要技术类型和使用场景，有效增强技术应用针对性，将技术优势转化为生产优势，提升选煤总体效能。

2.1  机械搅拌式浮选机的使用

机械搅拌式浮选机作为大型生产设备，能够较好适应矿产资源开发的需要，同时，其能够利用自身体量优势快速完成对低品位矿石的浮选。同时，与其他同类技术设备相比，机械搅拌式浮选机可控性更强，故障发生率更低，能够节约总体成本，同时，该浮选机所占空间面积较小，能源利用率显著提高，具有较强的数字化属性，能够根据需要进行自动化控制。根据研究机构数据显示，机械搅拌式浮选机相比传统设备机型，其占地面积减少30%左右，能源消耗降低35%左右，维修费用压缩30%左右^[2]。考虑到机械搅拌式浮选机的使用场景，技术团队在设备研发环节，着重解决大体积浮选槽内不同矿物表面颗粒的悬浮状态问题，使颗粒能够均匀分布在浮选槽内，提升整体浮选效率。例如，丹佛-M型机械搅拌式浮选机在搅拌结构区域增设2个叶轮，分别承担吸入和搅拌任务，通过这种方式，增大转子与矿浆接触面积，保证矿浆、气泡等分布均匀。

2.2  无搅拌结构浮选机的使用

无搅拌结构浮选机通过设备结构优化和增加空气吸入量，控制浮选设备的磨损，以减少动力损耗。具体来看，现阶段主流的无搅拌结构浮选机借助充气方式，合理管控叶轮转速，使叶轮能够完成搅拌，将矿产表面颗粒和气泡等物质均匀分布于浮选槽内部，营造良好的选煤浮选条件，同时，持续减少叶轮运动过程中所需的能量损耗，控制总体成本，保证选煤厂经济收益。并且，无搅拌结构浮选机有着较强自控能力，依托PLC技术和计算机技术，技术人员能够根据选煤要求，灵活调整浮选参数，例如对送风量等关键参数开展调整，实现最佳充气，进而实现浮选效率、浮选质量以及浮选成本全方位管控，发挥技术优势。

2.3  浮选选煤设备组件更新

在浮选选煤技术工艺创新迭代过程中，技术团队除了进行整体性设备研发以及提出机械搅拌式浮选机、无搅拌结构浮选机等整体性技术解决方案外，还针对浮选工艺基本流程，结合选煤生产要求，完成直流式给料模块和浅槽模块更新，通过技术方案的细节化处理，提升浮选选煤设备的运转效率。技术人员要充分借鉴过往经验，做好实践调研，掌握浮选设备短板不足，围绕设备缺陷，进行设备研发和参数调整。例如，为了保证工作效率，大型浮选设备的矿浆通过量较大，而传统吸入式的矿浆给料方式总体效率较低，无法达到使用要求^[3]。针对这一实际问题，部分技术人员提出直流式给料更新方案，通过优化给料结构，控制矿浆停留时间，加强矿浆通过率，解决吸入式矿浆给料方式的技术缺陷。同时，直流式给料更新方案在矿粒、气泡形成了新的空间位置关系，矿粒与气泡能够保持垂直运动，大幅度提升矿粒与气泡碰撞的可能性，降低气泡矿化难度。并且，直流式给料方案自动化程度较高，能源损耗较少，但也需要认识到，直流式给料方案在某些情况下容易引发串料问题，影响浮选整体质效。为了改善浮选性能指标，增加充气量，缩短浮选路径，技术人员倾向于选择浅槽结构，通过浅槽合理布局，可以优化矿浆运行路径，形成Ｗ型流动方式，大大节约浮选设备能量损耗。同时，合理布局浅槽结构，将搅拌区与浮选区分开，将搅拌区对浮选区的影响控制在可接受范围内，保持浮选区矿浆液面的稳定性。浅槽结构在浮选槽底部形成稳定的矿浆循环路径，减少上升方向的矿浆体量，并且压低矿浆上升速度，保证液面稳定，避免液面高度变化幅度过大，从而影响矿浆、气泡浮选效果。

3  浮选选煤技术主要应用路径

在浮选选煤技术的应用过程中，技术人员需要发挥主观能动性，结合工艺原理，立足技术现状，改进工作方法，创新工作举措，形成完整的浮选选煤生产机制，以满足煤炭开采的要求。

3.1  浮选选煤技术的科学应用

浮选选煤技术利用矿物颗粒表面的物化属性开展浮选。现阶段，浮选法主要应用于粒径在-0.5mm以下的浮选选煤，在机械搅拌式和无机械搅拌式等工艺下开展浮选选煤。例如，机械搅拌式浮选机使用叶轮搅拌泥浆，形成负压环境，吸入气体并切割气泡，在药剂辅助下将煤炭浮选出来，完成分离操作。机械搅拌式浮选机能耗较高，机械磨损较大，设备维护、管理成本较高。同时，叶轮高速运行中会产生矿浆紊流，导致煤炭不断碰撞，出现次生煤泥，影响整体浮选效果。无机械搅拌式浮选机结构简单，利用刮泡器、发泡发生器、给料装置、压缩空气输入双支和风包等装置，在不同装置配合下，利用重力作用将煤炭分离出来。无机械搅拌式浮选机不需要动力装置，能耗较小，但浮选效率相对较低，并且该浮选技术方案对粗颗粒煤泥的浮选效果较差。

3.2  浮选选煤技术的高效应用

在浮选选煤技术的应用过程中，要着眼煤炭资源开发、浮选等整体要求，结合技术团队要立足经济性、实用性以及科学性等要求，综合评估浮选工艺方案。根据评估结果，定向完善工艺机制，持续提高浮选选煤质量。浮选选煤技术优化环节，技术团队应根据选煤厂规模选择机械设备的型号和数量，在节约投资和管理费用基础上，确保优化后的浮选选煤工艺更加可靠，操作更为便捷。浮选选煤工艺的优化要求技术团队立足选煤厂现有机械设备，在保证浮选效果前提下，控制改造成本，避免使用成熟度较差和稳定性较低的浮选工艺方案^[4]。考虑到选煤厂空间较为有限，技术团队对于浮选选煤工艺方案的设计和实施需要评估设备体积和工艺程序，最大程度提升浮选选煤优化方案的实用属性，同时兼顾浮选选煤设备改造系列要求。

3.3  浮选选煤技术的专业应用

浮选选煤的专业性较强，对技术设备的依赖程度较高，为确保浮选顺利开展，科学应对潜在漏洞，保证选煤活动稳步开展，排除人为因素对浮选选煤技术工艺应用效果产生的影响。技术团队应发挥主观能动性，组建专业化人才队伍，通过高素质人才参与稳步提升技术人员对浮选选煤技术设备的掌控能力，保证磨矿—分级—调浆—粗选—精选—扫选等作业流程的顺利开展，同时根据需要，做好机械搅拌式浮选机和无搅拌结构浮选机等设备以及直流式给料模块和浅槽模块的更新工作，通过专业技术人才的深度参与，全方位增强浮选选煤技术应用效能。在这一过程中，技术团队可以采取专家讲座和经验交流等多种方式，不断提升技术人员的职业素养，确保其掌握技术原理和技术要求，增强岗位胜任能力，推动浮选选煤技术研发和迭代活动有序开展。

4  浮选选煤技术发展趋势

完整概括浮选选煤技术的发展趋势，细化技术发展方向，明确技术创新要求，不断增强技术研发和迭代活动的指向性，持续改善浮选选煤工艺效果。

4.1  浮选工艺发展趋势

在浮选选煤技术发展过程中，可以采取分级处理的方式，利用筛网旋流器和煤泥复选技术，形成分类分层浮选的全新处置模式。具体来看，为保证浮选工艺的适应性，应对煤泥含水量和黏性等基础性质变化，技术团队在浮选入料环节要开展脱泥处理，为后续煤泥分选营造良好条件。结合过往经验，矿井煤质下降后，细泥含量增加，分选难度加大，基于这种煤泥属性，技术团队借助脱泥处理流程，将-0.03mm以上粒径的高灰细泥进行脱除，减少高灰细泥对浮选活动产生的消极影响，有效控制浮选量，从而提升煤泥分选效率。

4.2  浮选药剂发展趋势

浮选药剂作为整个技术工艺重要组成，通过对促进剂、乳化剂以及复合浮选药剂的使用，能够大幅度提升浮选效率和质量。具体来看，促进剂能够改善捕捉剂和起泡剂性能，通过控制添加量，能够有效提高起泡性能。乳化剂本质上属于促进剂，加入矿浆后，对羟类油产生乳化作用，快速形成乳状液，增强起泡剂作用。乳化剂在很大程度上能够加快浮选速度，缩短浮选进度，减少对相关药剂的使用^[5]。复合浮选药剂作为新型药剂，兼顾捕收和起泡等功能，在多年实践摸索中，复合浮选药剂性能更为稳定，可以根据煤泥基础性质，灵活调整药剂配方，生成特定药剂，满足气煤和焦煤等不同生产要求。

4.3  浮选智能化发展趋势

基于浮选选煤工艺原理和技术流程，基于煤矿分选等生产任务，技术人员需要对现有设备管理模式开展智能化改造，利用数据优势，不断提升浮选选煤技术的集约化水平，此外，在降低浮选选煤技术设备操作难度的同时，搭建完整的管理闭环，有效排除干扰因素带来的影响，全方位提升浮选选煤过程的可控性。具体来看，在实现智能化浮选技术的过程中，技术人员应当充分掌握流程，在PLC技术、计算机技术以及信息技术辅助下，设立智能化加药模块，通过引入先进技术，精准控制药品添加类型和药品添加量，避免加药环节出现失误，影响浮选选煤质效。为确保加药精准度，技术人员需要结合过往技术经验，充分运用数字图像处理技术，利用响应速度快和数据精度高等优势，延伸工艺链条，分辨不同场景，抓取有关参数，获取监测区域泡沫纹理、尺寸形状等静态特征以及运动速度等动态特征。获取系列数据后，运用信息技术和相关算法建立数学模型，根据搭建的数学模型，计算药品添加使用量，避免药品添加量过多或者过少等情况的出现而影响最终工作，持续增强浮选选煤质量可控性，确保浮选选煤工作有序开展。着眼浮选选煤技术工艺特点，为延长设备服务年限、管控技术设备，实现不同浮选技术设备协同运转。设备智能化升级环节，技术人员应做好总体技术布局，搭建软件管理平台，实现浮选选煤技术的可视化管理。例如在软件管理平台，设置用户界面层、业务功能层、业务接口层以及标准数据层等模块，通过模块与模块的联动，顺利完成数据共享与信息交互。智能化软件设置环节，考虑到实际使用场景，可以设置MES平台、微信客户端和APP等不同登录端口，方便用户根据需求登录软件，获取有关信息。在业务功能层设置与优化过程中，技术人员要整合硬件模块的定位和类型，完成功能分区，在软件与硬件之间形成稳定联系，通过软件系统操作指令，有效调动硬件系统，不断提升浮选选煤生产设备灵敏度，使其能够适应不同生产环境。技术人员还需要建立健全的数据库，获取并分类存储浮选选煤中生成的实时数据、历史数据以及业务数据，降低数据获取和信息共享难度。

5  结语

基于煤炭资源开采要求，需要实现对无用矿物颗粒的快速筛分，以压缩生产流程，提高经济收益。本文从多个维度出发，依托浮选选煤工艺特点，着眼工艺发展现状，并综合考虑经济、生产以及技术等方面的要素，梳理浮选选煤工艺的发展趋势，旨在构建一种浮选效率高、成本低以及操控强的技术模式，实现煤炭纯化，为浮选和销售等活动提供技术支持。

参考文献：

[1]吴朝荡,苑金朝,叶树强,等.双碳目标下的选煤技术研究与推广应用[J].煤炭加工与综合利用,2022(08):1-5+11.

[2]孟庆宇.新时代我国选煤技术现状与前景展望[J].陕西煤炭,2021,40(S2):136-139.

[3]张昆.刍议选煤厂选煤技术现状及未来发展趋势[J].当代化工研究,2023(06):25-27.

[4]邬奎.井下选煤排矸技术的发展现状及趋势[J].中国科技期刊数据库 工业A,2021(08):278-279.

[5]杨京京.解析干法选煤技术的应用现状及发展趋势[J].中文科技期刊数据库(全文版) 工程技术,2022(02):177-180.

作者简介:赵柳达(1989-)，男，河北唐山人，本科，工程师，研究方向:选煤自动化、智能化。