浮选柱及使用其进行分选矿浆的方法技术领域
本发明涉及一种选煤工艺中粗煤泥的降灰脱硫装置，具体涉及一种浮选柱及使用
其进行分选煤炭的方法。
背景技术
煤炭作为我国主要能源，在一次能源生产和消费总量中所占比例在未来相当长的
时期内均将维持在70％左右。为满足经济高速发展对能源的需求，机械化采煤技术不断推
广，煤炭开采量逐年增加，煤炭洗选任务十分艰巨。目前，浮选是分选细粒和超细粒粉煤最
成熟、有效的方法，并已实现工业化。然而，随着煤矿开采深度不断加深，细粒煤泥在原煤中
所占比例持续增大，加之我国煤炭资源本身细、杂、难的特点，以及市场对精煤质量要求日
益苛刻，综合导致入浮煤泥中细粒及微细粒级煤泥含量不断增大，煤泥可浮性变差并呈进
一步恶化趋势，煤泥分选效果差与迫切需要高效分选、利用大量煤泥之间的矛盾日益突出。
随着入浮煤泥中细粒及微细粒级比例的增大，煤泥浮选过程对浮选设备提出了更
高的要求。当前煤泥分选设备主要有浅槽式浮选机和高柱式浮选柱。其中，浮选机多槽串
联，从第一室到最后一室的电机功率、搅拌强度、充气量均相同，不能满足物料的可浮特性
随分选过程愈来愈差的分选要求；槽体浅，精煤泡沫层薄，无泡沫精选过程；泡沫中夹带高
灰细泥多，选择性差，分选效率低；叶轮和喷嘴磨损严重，维修工作量大，维护费用高；占地
面积大，需检修空间大，土建投资高；动力消耗大。因此，传统浮选机并不再适应细粒及微细
粒级含量大的难浮煤泥的分选。浮选柱因其对微细物料高选择性的分选优势，在浮选技术
领域显示出了强大的生命力，越来越受到行业的重视，理论研究与推广应用成为选煤行业
的热点。但是浮选柱在处理细粒及微细粒级煤泥含量大的煤泥(具体指粒度小于0.045mm煤
粒的含量大于50％的煤泥)时仍然存在：高灰细泥通过精煤泡沫的机械夹带、细泥与精煤颗
粒形成絮团，以及细泥罩盖精煤颗粒表面等方式污染精煤，导致浮选精煤灰分普遍高于精
煤产品质量要求，重选精煤“背灰”严重，影响精煤的回收率和企业的经济效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够降低亲水物料与疏水物料之间的机械
混杂，提高溢流产品质量和分选精度的浮选柱及使用其进行分选煤炭的方法。
本发明一种浮选柱，包括：柱体、气泡产生器和超声波探头；
所述柱体的顶端设置有溢流口；所述分选筒体的侧壁设置有投料口；
所述气泡产生器和所述超声波探头分别设置于所述柱体内；所述气泡产生器能够
在所述柱体内腔产生上升的气泡。
优选地，所述超声波探头沿所述柱体的径向设置。
优选地，所述超声波探头在所述柱体内的长度为所述柱体直径的0.25-1倍。
优选地，所述超声波探头的数量为多个，且多个所述超声波探头沿所述柱体轴线
方向间距设置。
优选地，任意两个相邻的所述超声波探头的间距为5-30cm。
优选地，任意两个相邻的所述超声波探头的间距为10-20cm。
优选地，所述柱体的底端具有排料口。
优选地，所述柱体的底端为漏斗状。
优选地，还包括：收集槽；所述收集槽设置于所述分选筒体的外侧壁。
本发明一种使用上述任一种浮选柱进行分选矿浆的方法，包括如下步骤：
a.所述气泡产生器在所述柱体内产生上升的气泡；启动超声波探头，使得超声波
探头在所述柱体内形成超声波力场；
b.通过所述投料口向所述柱体内投放待分选的矿浆；
c.矿浆在自身重力、上升气泡及超声波力场的综合作用下形成分选；其中矿浆中
的疏水颗粒随上升的气泡而上升，并最终通过溢流口流出所述柱体；矿浆中的亲水颗粒在
自身重力作用下沉降至柱体的底端。
本发明所提供的浮选柱由于引入了超声波探头，超声波探头形成的超声波力场能
够促进物料颗粒在浮选柱中的分散，增大疏水颗粒与气泡碰撞、附着及粘附的几率，提高精
煤颗粒的回收率；同时超声波的振荡作用可强化气泡对机械夹带的细泥颗粒或者疏水性较
弱颗粒的脱除作用，实现对产品的精选。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件
或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一种浮选柱的结构示意图。
附图标记：
1-柱体
11-溢流口
12-投料口
13-排料口
2-气泡产生器
3-超声波探头
4-收集槽
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于
更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范
围。
如图1所示，作为一种具体实施方式，本发明所提供的浮选柱包括：柱体1、气泡产
生器2和超声波探头3。柱体1的顶端设置有溢流口11，侧壁设置有投料口12。溢流口11用于
疏水物料(精煤)的溢出，其中为了收集从溢流口11流出的物料，本发明还在柱体1的外侧壁
设置收集槽4，从溢流口11流出的疏水物料能够直接落入收集槽4而被收集。投料口12用于
向柱体1内投放待分选的物料。气泡产生器2和超声波探头3分别设置于柱体1内；气泡产生
器2用于在柱体1内产生上升的气泡，产生的气泡会在柱体1的顶端形成泡沫层，为了实现该
效果具体可以将气泡产生器2设置于柱体1内腔的底端或靠近底端的位置。超声波探头3用
于提供超声波力场，以对柱体1内的物料形成震荡。考虑到各物料颗粒在分选过程中均是沿
柱体1的轴线方向上升或下降的，因此为了达到对物料颗粒的最佳震荡和分散效果，本发明
中的超声波探头3应当以与物料颗粒运动方向垂直的方向设置，换而言之超声波探头3应当
沿柱体1的径向方向设置。
由于超声波探头3所产生的超声波力场覆盖半径是有限的，因此为了保证主体1内
各处均能够被超声波力场覆盖，应当分别在主体1的周向和轴向分别采取措施，具体可行的
方案至少包括：
在周向上：在柱体1的同一高度处，以柱体1的轴线为轴线环形阵列多个超声波探
头3，使得多个超声波探头3的超声波力场覆盖柱体1的横截面；或者在柱体1的同一高度处
仅设置一个超声波探头3，但经实验验证仅当超声波探头3在柱体1内的长度为柱体直径的
0.25-1倍时，方能达到完全覆盖柱体1横截面的效果。
在轴向上：沿柱体1的轴向(即在柱体的不同高度处)间距(优选等间距)设置多个
超声波探头3。经试验验证，当将任意两个相邻的超声波探头3的间距设计为5-30cm时，基本
能够保证该多个沿柱体1轴向设置的超声波探头3产生的超声波力场在轴向上覆盖柱体的
各个位置；而当将任意两个相邻的超声波探头3的间距设计为10-20cm时，则任意两个相邻
的超声波探头3所产生的超声波力场刚好无重叠或重叠较少，即，超声波力场在柱体1轴向
上的分布均匀，进而使得位于柱体1内不同高度处的物料颗粒受震荡均匀，从而更利于分选
任务的进行。
本发明所提供的浮选柱由于引入了超声波探头3，超声波探头3形成的超声波力场
能够促进物料颗粒在浮选柱中的分散，增大疏水颗粒与气泡碰撞、附着及粘附的几率，提高
精煤颗粒的回收率；同时超声波的振荡作用可强化气泡对机械夹带的细泥颗粒或者疏水性
较弱颗粒的脱除作用，实现对物料的精选。
使用本发明浮选柱进行分选矿浆的方法，包括如下步骤：
a.气泡产生器2在柱体1内产生上升的气泡；启动超声波探头3，使得超声波探头3
在柱体1内形成超声波力场；
b.通过投料口12向柱体1内投放待分选的矿浆；
c.矿浆在自身重力、上升气泡及超声波力场的综合作用下形成分选；其中矿浆中
的疏水颗粒随上升的气泡而上升，并最终通过溢流口11流出柱体1；矿浆中的亲水颗粒在自
身重力作用下沉降至柱体1的底端，形成尾煤产品。而为了避免尾煤产品在柱体1内形成积
聚，本发明可以在柱体1的底端设置排料口13，从而使得尾煤产品在到达柱体1底端时即被
排出。进一步，还可以将柱体1的底端设计为漏斗状，以对尾煤产品的排出形成导流效果。
上述步骤c中物料在柱体形成分选的具体过程为：
c1.由气泡产生装置2生成的气泡在柱体1内向上运动，向上运动的气泡与向下运
动的矿浆发生逆流矿化现象，其中疏水颗粒粘附于气泡形成矿化气泡，并在气泡升浮作用
下向上运动，进入柱体顶部的泡沫层；亲水颗粒不与气泡粘附，而是继续向下运动；从而实
现了疏水颗粒与亲水颗粒按颗粒的分离；
c2.进入泡沫层中的矿化气泡在超声波力场和泡沫层二次富集综合作用下，泡沫
机械夹带的脉石颗粒、与气泡粘附较弱的颗粒从气泡上脱落向下运动，而与气泡粘附强的
疏水颗粒继续向上运动，最终随泡沫溢流进入收集槽4，形成溢流产品(精煤产品)；
c3.从气泡上脱落的颗粒在向下运动过程中，
或者与向上运动的气泡再次粘附，重复上述步骤c1和c2；
或者向下运动，并与矿浆中的不与气泡粘附的亲水颗粒汇集进入主体1内腔的底
部，并最终从排料口13排出柱体1内腔，形成尾煤产品。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发
明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、
“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要
性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，
除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情
况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以
是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以
在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技
术，以便不模糊对本说明书的理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。