第三章 浮选设备进展

矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing第三章浮选设备进展1矿物加工新技术

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19世纪末期，泡沫浮选开始正式作为一种工业规模的方法在选矿实践中应用，从此浮选工业获得了迅速的发展，至今已有100多年的历史。泡沫浮选法已成为世界上选别矿物原料的最主要的方法，世界上有色金属矿物的回收约90%是采用浮选法，在黑色金属矿物选别领域也占有约50%的比重，每年用浮选法处理的矿石总量已达20亿吨。作为实现矿物浮选的关键性设备——浮选设备在矿物加工中发挥着极其重要的作用。随着入选矿石日趋“贫、细、杂”化，而冶金化工行业对选矿产品的质量要求越来越高，加上经济效益和环境保护的双重压力，矿物加工行业对浮选设备要求越来越高，“高效、节能、环保、智能”成为浮选设备发展的主要方向。2矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing1浮选机的分类根据矿浆的充气方式来分，浮选机可分为:

★机械搅拌式浮选机

★压气机械搅拌式浮选机

★气升式浮选机

★减压式浮选机后一种浮选机目前还很少应用，在全世界的选矿厂中，大都安装着机械搅拌式浮选机和充气机械搅拌式浮选机。然而最近20年间，各种浮选作业中使用的叶轮式浮选机，不少已被气升式浮选机所取代（浮选柱）。3矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing随着浮选理论研究和浮选设备技术的不断进步，根据工作原理，现有浮选设备可以分为三类:★机械式浮选设备★浮选柱★反应器分离器式浮选设备

机械式浮选机根据充气方式可分为自吸气浮选机和充气机械搅拌式浮选机，此类浮选设备的共同特点是均带有机械搅拌器，由于发展最早、应用最广，针对这两种浮选设备的研究也比较深入，故机械式浮选设备种类规格齐全、发展较快。浮选柱属于无机械搅拌器浮选设备，近些年来，随着浮选理论研究的深入和新型充气材料、方式的出现,浮选柱的研究再度成为关注的热点。

4矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing国内外对浮选柱研究的报道很多，取得了一定的成果。而反应器分离器式浮选设备的基本工作原理同浮选柱相似，充气器置于柱体外部，柱体则单独作为分离器，充分利用综合力场，这种浮选设备浮选速度快，性能较好，具有较好的发展前景。尽管浮选机的结构多种多样，但它们的实际使用情况表明，常用的只是少数几种具有最高技术经济指标和工艺特性的浮选机型号。浮选设备的应用领域不断扩大，从矿物分选到工业废水处理、油田污水处理、废纸脱墨，微生物浮选分离等。5矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing2主要研发机构及机型目前代表国际上浮选设备研究开发和应用水平较高的有美国Dorr-OliveEmico公司,芬兰的Outtokumpu公司,瑞典的Metso公司,俄罗斯国立有色金属研究所,中国北京矿冶研究总院(BGRIMM)。其中,具有代表性的产品包括芬兰OK-Tankcell型浮选机,美国的Wemco浮选机和Dorr-Olive浮选机,瑞典Metso公司的RSCTM浮选机,俄罗斯ФⅡ型浮选机,中国北京矿冶研究总院的XCF/KYFⅡ型浮选机和JJFⅡ型浮选机等。6矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing3浮选设备的研究进展3.1机械搅拌浮选机机械搅拌式浮选机分为充气式机械搅拌式浮选机和自吸气式机械搅拌式浮选机。由于其良好的工作性能,在浮选设备行业一度占有绝对优势的地位。在最近15－20年间，叶轮式浮选机的容积已从4O～70m3扩大到17O～300m3。直径和高度也分别提高到7～8m和5～9m。芬兰奥托昆普公司已在澳大利亚试验过容积大约为300m3的浮选机分选硫化矿石，并表示已可提供500m3容积的浮选机。7矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing3.1.1OK-TankCell型浮选机

OK-TankCell型浮选机为充气式机械搅拌浮选机,空气从空心轴注入叶轮间,矿浆由底部进入槽体,泡沫从槽体上方的溢流堰排出。相当一部分矿浆从转子的上面垂直向下流动,转子的排出口存在一个高压力区,在进口处相应地存在一个低压区。矿浆流沿着最小阻力的途径从高压区域流向低压区域,作业配置采用阶梯配置。目前用于粗选、扫选和精选作业的筒型浮选机的品牌包括以下几个规格类型。8矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing表1Tankcell筒型浮选机技术参数9矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing在大型的浮选机中,消耗在搅拌、确保气泡与矿粒接触和充气中的能量分配情况见表2.表2TankCell筒型浮选机能量分配情况10矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing目前在世界上最普遍使用的是奥托昆普公司生产的压气机械搅拌式浮选机。该公司生产下列型号的浮选机：容积分别为8、16、38和5Om3的OK-U型(U形槽)浮选机；容积分别为0.05、1.5、3和5m3的OK-R型(矩形槽)浮选机。此外，公司还生产槽容积分别为5、1O、2O、3O、5O、70、100和130m3的槽式大容积TankCell(TC)型叶轮式浮选机，和配置100、160、200和300m3容积浮选槽的TC－XHD型浮选机。第一批8O套TC－100型浮选机早在2O年前就已提供给智利埃斯科廷达矿业公司用于浮选铜。11矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing公司的研究方向主要放在研制最佳结构的充气系统，以便能回收各种粒度的颗粒。根据对泡沫产品的要求，选择浮选机的工作特性曲线。并且如同在浮选柱中那样，在浮选槽中也形成了很深的泡沫层，以确保在达到很高回收率的条件下获得高质量的精矿。公司的专家们建议，为达到良好的工艺效果，应采用Multi-Mix机械装置在正常或提高叶轮转速的条件下使粗粒级和细粒级颗粒得到较好的浮选，而粗颗粒的浮选则是利用Free-Floas机构在较低的转速下进行的。在这种情况下用于搅拌矿浆的能耗就从0.7kWh/m3降低到0.55kWh/m3。12矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing最近几年，奥托昆普公司已研制出充气刮泡(SkimAir)式浮选槽用于浮选矿砂。在圆锥形槽中沿着它的轴线从顶端往下沿着浮选槽周边，设置能形成比较窄空间的圆锥，以刮出泡沫。槽内产品沿着中心排放到位于浮选槽下面的锥形部分。为确保在磨矿回路中获得很高的粗粒回收率，在磨矿回路中安装了一套TankCell精选设备(被称之为闪速粗选工艺)。13矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing3.1.2RSCTM（ReactorCellSystem）浮选机浮选机结构示意图见图。该浮选机应用圆筒形槽体,结合了圆筒形浮选机优点和其叶轮结构的特点,为粗选、精选和扫选作业创造理想条件,目前该浮选机有容积5-200m3的各种规格。采用一种深型叶片机构（DeepVane）,具有一定形状下部边缘的竖直叶片和空气分散隔板按特殊形式排列,这种结构能产生强力的辐射状泵眼作用,将矿浆泵向槽壁,并产生很强的回流到叶轮的下方,减少沉槽。14矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessingRSCTM（ReactorCellSystem）浮选机15矿物加工新技术

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RCS型浮选机有三个重要的特点：第一，下部区域的固体达到良好的悬浮和输送,使颗粒与气泡多次接触,以达到回收所有粒级的物料；第二,减少了上部区域的紊流,防止较粗颗粒的脱落；第三,有一个稳定的液面,尽可能减少颗粒的机械夹带。浮选空气由鼓风机提供,每套机构的充气速率可以控制。在槽子容积不大于70m3时,采用V型带传动，大于70m3采用齿轮箱传动。在一些国家中使用RCS型浮选机分选铜、铅－锌、铂族金属和其它矿石，总共不超过3O个项目。叶轮和扩散器采用了新材料,由高耐磨的合成橡胶或模压聚氨酯制成。16表3RCS系列浮选机的主要参数矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing17矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing3.1.3Wemco浮选机

Dorr-OliveEmico公司的Wemco是世界上最大的浮选机生产厂家之一,最近几年已安装了400多套容积为130m3的浮选机,160m3的浮选机已在南美洲投入使用。其代表性的产品是Wemco1+1浮选机和Wemco

SmartCell浮选机。两者的结构基本相同,Smartcell浮选机吸收了Wemco1+1浮选机的优点,采用圆筒型的槽体结构、圆锥形的通气引流管和泡沫集中器推泡器,在每个槽子中间部位都有转子式分散器,有强力搅拌和通气双重作用。周围的空气靠旋转的转子通过立管吸入,由分配器将其分散成微小的气泡并以旋转状均匀地分布于整个矿浆内,由于采用了自吸气结构从而省去了鼓风机和通气管网的费用。通气机构置于远离槽底的上方位置,减小了转子和分散罩的磨损,而且停车后可以立即启动。18矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing叶轮叶片和定子均用耐磨的橡胶模制而成,采用完全的分段对称式结构,转子可以顺时针或反时针运转,也可以上下颠倒使用,实现磨损面和未磨损面的互换。工作原理与结构见图。19矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing维姆科1+1型浮选机在国外已得到最广泛的应用。维姆科公司通常生产配备着85m3容积浮选槽的多槽浮选机和127m3容积的直角截面的单槽浮选机。所有12种规格的浮选槽都符合几何形状相似性，以及按比例放大等多项工艺标准。单槽浮选机广泛地用于分选煤，其次用于分选各类矿石和推荐在矿浆浓度不大于37%固体的条件下，用于浮选4O%-0.074mm粒级的物料。为了浮选粗粒的矿浆，在浮选槽中安装了大的叶轮，定子上配置了有着小直径孔的附加圆筒，以改变矿粒循环数次。公司还生产密闭型浮选机，用于在氮气介质中进行浮选。20矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing保持着对公司机械充气方法的特别信任，在2002年建造了一组新的槽容积从0.05到257m3的WemcoSmartCell型圆筒形浮选机，它们有着维姆科1+1型机械充气式浮选机的机械结构和锥形的活底。目前在智利的大多数新建的选矿厂中，除精选阶段采用浮选柱以外，实际上都已安装了槽容积为13O～160m3的维姆科型浮选机。例如，在LagunaSeca铜选矿厂中，在粗选工段安装了直径6.8m、高4.4m的圆筒形浮选槽(160m3)。250m3容积的浮选槽也已开始使用。21矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing3.1.4Dorr-Olive浮选机

Dorr-OliveEmico公司的Dorr-Olive浮选机是充气式机械搅拌浮选机,目前该机的规格为0.1-70m3。该机叶轮的叶片特性总的类似于奥托昆普浮选机的叶片设计,因此其矿浆循环形式奥托昆普浮选机的基本相同。叶轮被短的定子叶片包围,定子叶片从圆环顶径向地悬挂着,空气从空心轴直接释放出进入转子叶片间的泵送导沟,矿浆从下面进入,而混合物直接从转子上部喷出。该种浮选机当规格大于2.8m3时浮选槽为U型槽。设计中避免了不必要的紊流,因而能在低能耗下获得好的固体悬浮液和充分的空气弥散。多槽使用一般为阶梯配置。22矿物加工新技术

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Dorr-Olive浮选机方形槽体有1-100立方英尺5个型号,U型槽体有300-1550立方英尺5个型号。表3Dorr-Olive浮选机的主要参数23矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing3.1.5BGRIEE浮选机北京矿冶研究总院（BGRIEE）1960s自年代以来,致力于浮选设备技术的研究及推广应用。近20多年来,BGRIEE系列浮选机研究的总体思路在于立足国内实际,充分调研分析现有浮选机存在的问题,研制新型浮选机叶轮一定子系统,简化浮选机结构,建立适合矿物选别要求的矿浆运动路线,改进浮选机槽体结构及矿浆循环方式,提高浮选机对不同粒级各种矿物的适用性及浮选机大型化等方面进行了大量的研究工作,分别确定了最佳技术参数及流体动力学技术路线,制定了合理的技术方案,均取得了很大成功。24矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing最近几年,BGRIEE系列浮选机在通用化、多样化、大型化、系列化和利用综合力场等应用研究方面又迈出了开创性步伐,其中包括适于磷矿的浮选设备、高效低耗自吸式机械搅拌浮选机研究、粗颗粒矿物浮选设备、闪速浮选设备、充气自吸浆式浮选机研究、充气机械搅拌式浮选机、充气量调节装置及液面自动控制系统、浮选机联合机组及浮选机大型化、系列化等方面的工作,形成了具有鲜明特点的现代BGRIEE浮选机技术。25矿物加工新技术

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2008年6月27日，中国有色金属工业协会在京组织召开了由北京矿冶研究总院、江西铜业集团公司等单位完成的“200立方米超大型充气机械搅拌式浮选机”科技成果鉴定会。鉴定结论认为：200立方米超大型充气机械搅拌式浮选机的研制成功填补了我国超大型选矿设备研究应用的空白，进一步丰富和完善了我国独特的超大型浮选机相似放大理论，显著提高了浮选效率，节能效果明显。作为我国自主研制、具有独立知识产权的超大型高效浮选设备，选别性能与综合技术经济指标达到了国际先进水平，标志着我国已成为世界上少数几个掌握超大型浮选机研发关键技术的国家。26矿物加工新技术

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200m3浮选机的关键技术和创新点为：针对设备槽体截面大、气泡难以均匀弥散的问题，优化了空气分配器结构参数、配置方式及与叶轮的匹配关系，研制出适于大截面的空气弥散系统，显著地提高了浮选效率，进一步丰富和完善了我国独特的超大型浮选机相似放大方法；在国内首次利用计算流体力学(CFD)技术。进行了浮选机流体动力学仿真，为我国浮选机的进一步完善和优化提供了新的技术手段，采用自整定模糊控制策略，建立了液面控制双执行机构的协同工作机制，研制出适用于给矿量大、矿浆波动量大且频繁条件下的矿浆液面自动控制系统，满足了不同浮选工艺要求；采用高比转速后倾叶片叶轮、低阻尼直悬式定子，流体状态可满足浮选动力学要求，使矿浆循环充分，增强了矿化效果；采用双泡沫槽、双推泡锥结构形式，提高了泡沫排出速率。27矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（1）KYFⅡ/XCFⅡKYFⅡ型浮选机是一种充气机械搅拌式浮选机,创新点在于独特的叶轮－定子结构。叶轮采用高比转数后倾叶片。槽内流体运动状态合理,矿浆悬浮状态好,矿粒分布均匀,泡沫层稳定。矿浆液面自动控制系统工作可靠,控制器功能强,配置灵活,调节性能好,充气量调节容易,操作维护简单,故障率低。28矿物加工新技术

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XCFⅡ型浮选机是一种充气机械搅拌式浮选机,不仅具有充气机械搅拌式浮选机的优点,又能自吸给矿和中矿,解决了充气机械搅拌式浮选机不能自吸矿浆这个世界难题。该机采用了既能循环槽内矿浆和分散有鼓风机供给的低压空气,又能从槽外部吸入给矿和中矿泡沫的这种具有双重作用的叶轮,与开式定子、无叶片盖板、连接管及进浆装置等组成叶轮－定子系统。该机既可单独使用又可以与KYF浮选机联合使用。29矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing其中的KYFⅡ-50型浮选机在金川有色金属公司选矿厂5系列一段粗选进行的工业试验表明在原矿镍品位高、铜品位接近的情况下,KYFⅡ-50型浮选机与BS-K-16型浮选机相比,精矿中镍、铜品位分别提高2.3%和1.4%,精矿中氧化镁降低4.1%,镍回收率提高0.1%,铜回收率提高2.3%。二段扫选选别指标与BS-K-16型浮选机相比,作业回收率镍、铜分别提高14.78%和12.3%,单位槽容能耗节省25%。30表4KYFⅡ/XCFⅡ型浮选机主要技术参数矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing31（2）JJFⅡ型浮选机

JJFⅡ型浮选机是自吸气机械搅拌式浮选机。采用深型叶轮,形状星型,叶片为辐射状,定子为圆筒形,其上均布长孔作为矿浆通道。定子遮盖叶轮高度仅为2/3,定子外增加表面均布小孔的锥形分散罩,起稳定液面的作用。能自吸空气,叶轮下部又增设导流管和假底,以便在槽内产生大循环,有助于槽子下部矿粒的循环,防止沉槽。矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing32矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing该机的特点是叶轮高度大,叶片面积大,安装深度浅,既能保证自吸足够空气,又有较强的搅拌力,叶轮直径小,周速低,叶轮与定子间隙大,因此叶轮与定子寿命长。JJFⅡ型浮选机单槽容积1－85m314种规格。33矿物加工新技术advancedtechnologyofmineralprocessing表5JJFⅡ型浮选机主要技术参数34矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（3）GF型浮选机

GF型机械搅拌式浮选机是由北京矿冶研究总院研制成功的一种高效、节能、自吸空气型浮选机,北京矿冶研究总院研制成功的GF型浮选机则成功解决了含金、银等多种重矿物的浮选问题,适合用于选别有色、黑色、贵金属和非金属矿的中、小型规模的企业。该机处理物料粒度范围为0.074mm占48-90%,矿浆浓度＜45%。35矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing该机型具有上下叶片,上叶片的作用在于抽吸空气、给矿和中矿,而下叶片的作用则在于形成底部矿浆循环。定子采用了折角叶片对矿浆流动进行稳流和导向,从而取消了稳流板。这一切都保证了GF型浮选机槽内矿浆循环特性良好,上下粒度分布均匀液面平稳,槽内矿浆无旋转现象,分选区及液面平稳,无翻花现象分选效率高,有利于提高粗粒和细粒的回收率,节省能耗幅度大致在20%左右。目前有单槽容积0.35－42m3等14个规格型号。36矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing表6GF型浮选机主要技术参数37矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（4）CLF/CGF型浮选机（粗颗粒浮选机）

CLF型粗粒充气式浮选机,扩大了浮选作业的粒度范围,在不降低中、细粒级回收率的基础上,显著提高了+0.15mm和+0.45mm粒级的回收率。该机叶轮采用高比转数后倾叶片叶轮,搅拌力弱,矿浆循环量大,功耗低,该机创新点在于特殊设计的活动式格子板安装在距槽底槽深处,格子板使粗粒矿物的矿化气泡上升距离短,使粗粒矿物处在浅槽浮选状态下,并且减少了上部区域矿浆的紊流,建立了一个稳定的分离区和泡沫层。该机在大厂矿务局长坡锡矿的工业试验表明:在给矿粒度为0.7mm情况下,0.15mm以上粒级目的矿物回收率比6A浮选机高5-16%,0.15mm以下粒级目的矿物回收率比6A浮选机略高,节电12.4%。38矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing该机工作原理为：当浮选机叶轮旋转时,来自鼓风机的低压空气通过分配器周边的孔进入叶轮叶片间,与此同时假底下面矿浆由叶轮下部被吸入到叶轮叶片间,矿浆和空气在叶轮叶片间充分混合后,从叶轮上半部周边排出,排出的矿浆空气混合物由定子稳流后,穿过格子板,进入槽内上部区。此时浮选机内部区矿浆中含有大量气泡,而外侧循环通道内矿浆中不含气泡（或含有极少量气泡）,于是内外矿浆就形成压差,在此压差及叶轮抽吸力作用下,内部区矿浆和气泡在设定的流速下一起上升通过格子板,将粗颗粒矿物带到格子板上方,形成粗颗粒矿物悬浮层,而矿化气泡和含有较细矿粒的矿浆则继续上升,矿化气泡升到液面形成泡沫层,含有较细矿粒的矿浆则越过隔板经循环通道,进入叶轮区加入再循环。39矿物加工新技术

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CGF型浮选机与CLF型浮选机结构基本相同,为自吸气浮选机。矿浆表面平稳,对粗颗粒的选别效果明显。CGF型浮选机与CLF型浮选机在炉渣选矿上效果明显,在大冶和金口岭等选矿厂得到了广泛的应用。40表7CLF型浮选机主要技术参数矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing41矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（5）SF/BF浮选机

SF浮选机是近年设计的自吸气机械搅拌式浮选机，结构如图16。它的主要特点是保持了“A”型浮选机的自吸空气和矿浆的优点，不需阶梯配置，中矿返回不需泡沫泵。但与“A”型浮选机相比，吸气量大，叶轮周速低，叶轮与盖板间隙大，磨损轻。采用该类型浮选机可方便流程布置，对流程复杂，选别段数多的中小选厂尤为合适。42矿物加工新技术

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SF浮选机的叶轮为后倾式双叶片叶轮，由上、下叶片和轮盘组成。上叶片的作用，一是吸入空气，二是吸入矿浆。下叶片的作用主要是借助于叶轮旋转的离心力抽吸其下部的矿浆向四周抛出，该部分矿浆的比重比上叶片抛出的气液混合物比重大，其离心力和速度亦大对气液混合物具有带动加速作用，从而加大了上叶轮腔的真空度，起到辅助吸气作用。另外，叶轮旋转，矿浆通过下叶轮腔向四周甩出的同时，其下部矿浆由四周向中心补充，形成在叶轮之下的矿浆循环。大容积的SF型浮选机，设置了导流管和假底，矿浆通过假底之下的通道和导流管由下向上循环，在导流管和假底之下的通道内，矿浆流速大，足以使粗粒矿物悬浮而不沉淀。43矿物加工新技术

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SF浮选机已被广泛应用于各种选矿厂，到目前为止已推广应用3500台左右，在桓仁铜锌矿用SF替代6A浮选机的试验中，吸气量提高50%，叶轮周速降低9.1%，单容功耗节省11.6%，铜、锌混合精矿金属回收率分别提高1.27%和1.26%，且品位均有所提高。

BF浮选机是SF浮选机的新型改进型，比SF浮选机增加了吸气量并降低了能耗。44矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（6）YX型预选浮选机

YX型预选浮选机是专门用于磨矿分级回路中的单槽浮选设备，在磨矿分级回路中处理螺旋分级机或旋流器返砂，提前获得部分已单体解离的粗粒有价矿物或有价连生体，直接获得最终精矿或粗精矿，该机的结构简图见图。45矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing该机型叶轮、定子下部装有矿浆循环筒，其作用主要是促进叶轮下部矿浆循环，以利于矿粒悬浮，使可浮矿物能反复进入叶轮区，与新鲜空气和药剂混合作用，增加入选机率。叶轮上部也设有上循环通道，产生上循环，一是增加搅拌力度和均匀性，二是使选矿药剂与矿物颗粒在搅拌中充分接触。槽体下部为圆锥形，以消除沉槽死角，避免堵塞和起浓密作用。尾矿通过下锥体浓密、积聚、均匀地排出，进入磨矿机再磨。46矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing该机工作原理为：电机通过皮带带动主轴及其下端的叶轮旋转。叶轮转动时由中心向外甩出矿浆及空气，叶轮腔内部形成负压，产生抽吸作用，能促使矿浆循环。叶轮的强烈搅拌促使空气、矿浆和药剂混合，并使其获得动能。在其通过稳定器的定向叶片时，切向速度转变为径向速度，产生局部湍流，造成空气、矿浆、药剂进一步混合，气泡细化。带有大量气泡的矿浆离开叶轮和定向叶片进入槽内矿化区。有价矿物和脉石分离后，矿化气泡上升到泡沫区。在推泡锥（板）的作用下自溢浮出或由刮板刮出浮选精矿。47矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（7）氧化矿专用浮选机氧化矿专用浮选机能满足充气量任意调节的要求，为保证流程畅通，使细而粘的泡沫顺利返回，浮选机设计成具有吸浆能力的吸入槽和无吸浆能力的直流槽两种。它们分别由叶轮、空气分配器、定子、主轴、轴承体、空气调节阀和槽体等组成，吸入式为吸浆增设了接管、中心筒、盖板、给矿管和中矿管。48矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing吸入式浮选机的工作原理是：当叶轮旋转时，叶轮上的叶片负责抽吸给矿和中矿，下叶片负责从槽底部抽吸槽内矿浆。与此同时，由鼓风机给入的低压空气经过空心轴进入叶轮下叶片之间的空气分配器中，通过分配器周边的小孔进入叶轮下叶片间。矿浆与空气在叶轮下叶片间充分混合后，由叶轮下叶片周边排出。排出的矿浆和空气混合物与上叶片排出的矿浆流一起，由安装在叶轮周围的定子稳流和定向后，进入到槽内主体矿浆中。矿化气泡上升到槽子表面形成泡沫层，槽内矿浆一部分返回到叶轮下叶片间进行再循环，另一部分通过槽间壁上的流通孔进入下槽进行再选别。直流式浮选机的工作原理，除无上叶片吸浆外，其它与吸入式相同。49矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing目前氧化矿专用浮选机单槽容积有1、2、3、4、8、16、24、30、40、50、70、100m3等多种规格，并在多家磷、铅锌、铁等氧化矿成功应用。如在某磷矿的应用表明：氧化矿专用浮选机可有效地从磷矿石中排除磷酸盐杂质，获得良好的工艺指标和高质量的精矿。在入选原矿P2O530.97％，磷精矿品位P20536.18％，MgO＜1％，P2O5工艺回收率95.60％，P205工艺回收率比原设计提高5.6％，磷精矿品位提高0.68％，降低精矿中MgO品位0.5％。50矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing氧化矿专用浮选机在国内外率先成功地解决了以往选别氧化矿时经常出现沉槽或冒槽、使选别难以进行的难题，实现了在较小的充气量、较低的叶轮线速度下有足够搅拌强度的胶磷矿选别要求。槽内流体运动状态合理，充气量易调节，中矿返回通畅有效，各作业能平面配置。51矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing(8)细颗粒浮选机细颗粒矿物质量小、比表面积大、表面能高，疏水性矿粒与气泡碰撞机率小，而且只粘附于气泡表面。细粒脉石易随水流上升进入泡沫层形成夹杂。容易形成脉石矿物与有用矿物间的非选择性团聚。矿粒在水介质中溶解度和粘度增大，矿浆中离子增多，不利于浮选。为解决细颗粒质量效应和表面效应所造成难浮难题，将离心力场引入浮选，创造综合浮选力场，形成利于细粒矿物分选的流体力学状态以强化浮选过程，并研制了一批新型细颗粒浮选设备。52矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing①离心力场浮选机离心力场以提高细粒矿物的动量，高速旋转的矿粒在内壁附近与气泡正交碰撞，提高其碰撞机会和粘附效率；矿浆高速旋转层与层间产生较强的剪切运动，同时矿浆流与气泡发生碰撞运动，有利于克服细矿粒的非选择性团聚及脉石颗粒在气泡中夹杂，而提高有用矿物的品位及回收率。加拿大InterCitic公司研制的CFC离心浮选机带有一个可向下方旋转移动的给矿装置，使已充气的细矿粒和气泡给入以足够的离心力旋转的叶轮腔，完成细微矿粒与气泡碰撞、粘附后再进人分离槽内进行分选，大幅度提高细粒级选矿效率。美国犹他大学研制的喷气水力旋流浮选机借助离心力场作用快速浮选细粒级，适于处理－38μm物料，处理能力是常规浮选机的50倍。53矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing②磁力场浮选机浮选设备引入磁场，使弱磁性矿物的细粒在均匀磁场中选择性团聚增大其表面粒度，有利于细粒物料浮选；另一种在非均匀磁场中按磁性的磁分离作用与按矿粒表面疏水性的浮选分离作用相同，从而强化细粒磁性矿物与非磁性矿物分离效果。亚尔森(T·Yalcin)研制的磁力浮选机适合细粒磁性矿物反浮选，设有泡沫产品区和浮选区，当浮选区的产品进人泡沫产品区受冲洗水作用后，使泡沫破裂兼并，被冲下的磁性矿粒受到与泡沫产品运动方向相反的旋转磁场力作用，重新返回浮选区，提高磁性矿粒与非磁性矿粒的分选效果。54矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing北京矿冶研究总院的磁力浮选机采用脉冲交变电磁场，脉冲时间与场强在一定范围内任意可调。随磁场强度变化，磁性矿物形成分散－团聚－分散状态，进行连续交替变化，使磁性絮凝物在脉冲磁场的作用下受到强烈破坏，非磁性与弱磁性颗粒在浮选以及上升水冲洗力作用下与磁性矿粒分离，上升至溢流槽作为尾矿排出，而磁性颗粒在磁力、重力作用下从槽底排矿口排出。55矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing③微泡析出式浮选机从矿浆中析出的气泡有选择性地先在疏水性矿物表面析出，是一种活性微泡，具有直径小、分散度高，单位体积矿浆内有很大的气泡表面积的特性。从矿浆表面抽气产生负压微泡析出的为空气浮选机；将加压矿浆喷人浮选槽，使矿浆突然降压的微泡析出的为喷射旋流式浮选机；用水电解产生大量微泡的为电微泡析出浮选机。北京矿冶研究总院研究的XPM型喷射旋流式浮选机，带有拱形摆线型导气叶片喷嘴，矿浆呈螺旋状喷出，增加了矿浆与空气的接触面积和夹带空气的能力，充气量大。被高速喷射出的矿浆处于混合室负压区，呈过饱合状态溶解于矿浆中，空气以微泡形式有选择性地在疏水矿物表面析出，强化气泡矿物和捕集细粒矿物的能力。56矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing3.2浮选柱的发展随着矿物加工工业的发展，品位低、嵌布粒度细、矿物组成复杂的难选矿石所占的比例日益增大，矿物加工行业面临着前所未有的挑战，对选矿工艺方法、选矿设备的研究提出了更高的要求。为提高浮选的经济技术指标，许多矿业发达国家，如加拿大、美国、澳大利亚等纷纷将研究目光再度投向具有富集比大、处理量大、投资小、运行费用低的浮选柱，在基础理论、结构形式、发泡方式及自动控制等方面取得了长足的进展。57

1980年浮选柱在加拿大的铜钼矿浮选作业使用以后，在世界各地的有色金属选矿厂或选煤厂得到了广泛应用。近年来，国外在浮选柱发泡器、给料方式和排料方式、应用最新流体动力学成果和降低浮选柱高度等方面取得了较大的进展。气泡发生装置作为浮选柱最为关键的技术，一直是浮选柱技术的研究重点，近年来随着相关科技的发展，气泡发生技术也取得了很大的进展。矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing58矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing3.2.1气泡发生器的进展（1）水－空气喷射充气器浮选柱气泡发生用的分散器构造简单，但寿命短，采用织物制造的寿命为2～3个月，采用橡胶制造的为5～7个月，由于寿命短而且修补繁杂。作业可靠性差，分散器部分的改良就成为重要的课题。因此，从1980年下半年开始，开发了可安装在柱体外部的分散器，它修补容易，使用水－空气喷射的各种空气吹入式充气器。59矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing①Turbor型美国矿山局(USBM)开发了在内径50mm的充气器内，充填玻璃球或者石英粒子的水喷射式分散器。由于该机采用高压(最大720kPa)工作，可以产生大量的细小气泡。另外，调整水压和起泡剂添加量，可以使气泡直径在0.1～3.0mm范围内变化。USBM浮选柱1990年由国际控制公司以TurboAir的名称销售。60矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing②Flotaire型

美国DeisterConcentrator公司的Flotaire型充气器是把加压空气从外部分散器通过机内的充气板分散到槽内。在压力300～480kPa、空气与水的流量比约为30的情况下工作，产生0.1mm左右的细小气泡。该机1986年引入实际作业后，在欧洲和非洲各地迅速推广。③CESL型

加拿大ComincoEngineeringServices(CESL)公司1988年研制的这种充气器。由浮选柱外部的分散器产生空气一水混合物，经多孔金属管分散到浮选柱中，在压力300～600kPa下运转，气泡直径0.3～0.4mm，可确保空气占有率为50％。作业时多孔金属管可以更换，因而运转率较高。该型充气器在北美、南美和南非广泛应用。61矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（2）空气喷射式充气器加拿大MinovEXTechnologies公司近年发明了不用水仅吹入空气(空气喷射)产生气泡的机构，现正开发耐用的分散器。该分散器由针阀与气泡喷雾的孔(1个／分散器)组成，构造简单，孔径大，另内表面用陶瓷覆盖，没有结垢水锈的污染或堵塞，寿命长达2年。产生的气泡直径为0.5～3mm，比水－空气喷射式略大。CESL公司、美国Eimco公司、南非MultotecProcessEquipment公司等也开始开发销售这种分散器。该类型分散器由于仅更换原浮选柱的分散器部件，且使用容易，近年来在世界各地的选矿厂、选煤厂被广泛应用。空气喷射式分散器构造见图。62矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（3）用固定式搅拌器产生微细气泡的充气器美国PolytechnicInstituteandStateUniversity的VirginiaCenterforCoalandMineralprocessing(VCCMP)为了提高超微粒子的精矿品位，1990年初研制了Microcel型分散器。在该分散器的管内部具有固定式的矿浆、空气混合机构(在线静态混合器In—Linestaticmixer)，当空气与尾矿矿浆的一部分(返回)通过其中时，由于剪切力作用而产生0.1～0.4mm的细粒气泡。63矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing3.2.2浮选柱的发展(1)充填介质浮选柱充填介质浮选柱与常规浮选柱相比较，相同之处是矿浆和气泡都是逆向运行，几乎是在静态条件下进行矿化泡沫与矿浆的分离，不同之处则是在充填介质浮选柱内轴向装有充填介质。充填介质浮选柱与常规浮选柱比较，可以提高细粒矿物的浮选效率，其原因有两点：64矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing①充填介质造成了许多狭窄而曲折的通道，当空气上浮经过通道时，容易形成均匀的微泡，无需专门的微泡发生器即能实现微泡浮选；上升的微泡与矿浆中下降的颗粒发生碰撞的几率增大；曲折的通道使微泡上升路线增长，也使矿粒与气泡的碰撞几率和粘附效率增大；近于在静态条件下进行矿化泡沫与矿浆的分离。所有的这些特点均有利于提高微细矿物的浮选效率。65矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing②由于充填介质隔板之间的细管作用，使充填介质浮选柱能够保持一个相对无限高的泡沫层，这非常有利于采用强有力的泡沫冲洗技术，以克服细粒脉石的夹杂和脉石与有用矿粒之间的选择性团聚，这可在不影响回收率的情况下，增强“二次富集”作用，提高精矿品位。近年来，国内外对充填介质浮选柱展开了广泛的研究，并取得了许多成果。说明充填介质浮选柱确是一种很有前途的细粒浮选设备。66矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing但是，充填介质浮选柱也有它的不足之处，比如它仍然没有克服常规浮选柱长径比太大，即柱体太高所带来的生产操作不便，并且由于微小矿粒在柱体内运动距离和停滞时间过长，造成氧化程度加大而不利于非氧化矿的浮选。为了弥补这些不足，近年来，有人将研究调浆充气矿化过程与矿化气泡的分离过程分别单独进行，即浮选柱“体外矿化”的研究，结果表明，对提高浮选速度很有帮助。67（2）Jamson浮选柱澳大利亚的MIMProcessTechnologies公司研制了Jamson浮选柱，它由矿浆与空气混合用的降泥管和浮选分离用的低高度浮选槽组成。在该浮选柱中给矿浆流经降泥管时吸入空气，并喷射矿浆充气，使矿浆与气泡混合。其浮选时间短，在Hilton矿山的铅浮选试验中，原浮选柱的浮选时间为13min，可选定1根至数根。近年来为了控制槽内矿浆水平，正在研制部分尾矿返回机构的MarkⅢ型。Jamson浮选柱因其尺寸小、结构简单，因而作业成本低。现在澳大利亚一半以上的微粉煤处理厂使用这种浮选柱。Ф3m的Jamson浮选柱构造与浮选机内矿浆与气泡的作用分别示于图14和图15。德国EraundKohleflotation

GmbH(EKOF)公司开发的Ekoflotv浮选机及我国的LM浮选机也具有同种机构。矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing68矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing69矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（3）旋流浮选柱

在旋流浮选机中离心力使矿浆与气泡混合充气。空气既可自流给入，也可压入。离心力使矿粒向槽壁移动，由于气泡沿内侧上升，捕收速度变快，该浮选机对细粒浮选特别有效，但对于粗粒和大比重颗粒分离不利。该浮选柱已在选煤厂使用，中国矿业大学对这种设备进行了深入研究。70矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（4）Contact浮选柱加拿大Amelunxen－WalesTechnolgies公司研制了Contact浮选柱，矿浆与空气的混合在浮选分离槽外安装的接触槽(Contactor)中进行。首先，用USBM型水－空气喷射式分散器使空气与水作用产生气泡后，直接在接触槽内与矿浆混合再送入浮选分离浮选柱中。接触槽压力为0.07～0.26MPa，接触槽内矿浆流速为3m/s，以防止气泡兼并。71矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（5）TurboColumn

MultotecProcessEquipment公司研制的这种浮选柱兼有空气吹入式充气型浮选柱和原浮选柱的特征，1997年开始以TurboColumn的名称销售。在浮选柱中给矿浆从降泥管流下时吹入空气进行充气，同时还从柱的下部设置的气体分散器产生气泡供给浮选。另外，还使一部分尾矿返回以控制柱内的矿浆水平。在柱高为7～8m时可使压缩空气流量减低到40％，所以可减少基本投资和生产费用。并且该浮选柱空气流量调整容易，而且可以适用于粗选回路。72矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（6）气升式浮选柱

俄罗斯国立有色金属研究所研制成功的气升式浮选柱关键部件为气升式充气器，气升式充气器的充气装置结构随着浮选柱容积的不同有所变化。但其工作原理均为：可在垂直方向上创造矿浆的稳定循环，这种循环促使各种粒度的矿粒运动，使它们与空气泡反复碰撞。浮选柱用钢板或其它材料制成截面为圆形、椭圆形、矩形等，一般为柱体带有圆锥底呈圆筒形，它配有气升式充气器，可建立矿浆循环，形成矿浆一空气混合体。在逆流、顺流或混合状态下浮选柱都可以工作。给料从上部给入到浮选柱的中心，或者上部和中心同时给入。泡沫产品(精矿)在环形溜槽中通过泡沫溢流堰板自流排矿。73矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing槽内产品(尾矿)在阀箱和闸板槽间隔室通过卸料装置排出，借助于阀箱和闸板槽间隔室，使矿浆液面在浮选柱中保持固定的水平面。改变供给充气器的空气流量及压力，可以调节泡沫的二次矿化过程，以及精矿的质量和产率。泡沫产品排出速度的变化依靠安装在浮选柱中心的推泡板和内部泡沫溜槽附加装置来实现。其主要技术指标见表。74矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（7）CPT浮选柱

CPT浮选柱是一种逆流浮选设备(见图)。经浮选药剂处理后的矿浆，从距柱顶部以下约1～2m处给入，在柱底部附近安装有可从柱体外部拆装检修的Slamiet气体分散器。气体分散器产生的微泡在浮力作用下自由上升，而矿浆中的矿物颗粒在重力作用下自由下降，上升的气泡与下降的矿粒在捕收区接触碰撞，疏水性矿粒被捕收，附着在气泡上，从而使气泡矿化。负载有用矿物颗粒的矿化气泡继续浮升而进入精选区，并在柱体顶部聚集形成厚度可达1m的矿化泡沫层，泡沫层被冲洗水流清洗，使被夹带而进入泡沫层的脉石颗粒从泡沫层中脱落，从而获得更高品位的精矿。75矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing76矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing尾矿矿浆从底部排出，整个浮选柱保持在“正偏流”条件下进行操作。Slamjet气体分散系统是一个只分散气体的系统，用于交细小气泡注入浮选柱，其所需空气通过一组环绕浮选柱槽体的支管提供，分散系统共有若干根简单、坚固的气体喷射管，一般均匀地分布在浮选柱底部附近的同一截面上。每根管子配有一个独立的气动自动流量控制及自动关闭装置，该装置可保证喷射管在未加压或发生意想不到的压力损失时能保持关闭和密封状态，防止矿浆流入，确保气体分散系统不因堵塞而影响其正常运行。喷射管喷嘴有多种不同的型号可供使用，通过调整喷射管开启个数及喷射管喷嘴的大小，可调整浮选柱的供气压力、流量，确保柱内空气充分弥散。Slamjet气体分散器可在浮选柱运行的情况下方便地插入和抽出，检查、维修方便。77矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing（8）BGRIMM浮选柱①顺流喷射型浮选柱北京矿冶研究总院研制的向下顺流喷射型浮选柱(见图)利用射流作用引入空气，圆锥形收缩管和喇叭管在空室中间接相连。当水流高速由圆锥形收缩管流向喇叭管时，由于水流断面逐渐缩小，在圆锥形收缩管出口处形成较大流速，致使该处压强降低至大气压强以下，在空室中形成负压，使空气从外部进入到空室中。78在分选槽底部安装了一个反射假底，其作用是将高速水流所携带的空气粉碎成气泡，进而弥散到整个分选槽。向下顺流喷射型浮选柱作为一种新型的浮选设备，产生的气泡直径较小，空气保有量较高，空气分散比较均匀，且结构简单，操作方便，无运动部件，根据现有研究结果，向下顺流喷射型浮选柱可以获得较好的选别指标。该浮选柱是一种新型的浮选设备，利用射流作用引入空气，其结构简单经济，且选别效率高于传统逆流浮选柱，矿浆和气泡同向流动，迫使气泡克服浮力向下运动，为气泡和矿浆接触创造理想的条件。顺流浮选柱相对于逆流型浮选柱具有容易操作、生产效率高等优点。浮选柱工作原理为：圆锥形收缩管和喇叭管在空室间接相连。当水流以高速由管流向管时，由于水流断面逐渐缩小，在管出口处形成较大流速，致使该处压强降低至大气压强以下(即形成真空)，形成负压。矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing79矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing②机械搅拌式浮选柱(见图)

机械搅拌式浮选柱将我院非常成功的机械搅拌式浮选机的工作机理引入到浮选柱中。该设备可充入足量空气，使空气在矿浆中充分地分散成大小适中的气泡，保证槽内有足够的气一液分选界面，增加矿粒与气泡碰撞、接触和粘附的机会。80矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing③微泡浮选柱底部装有一组微孔材料制成的充气器，上部设有给矿分配器，给入的矿浆均分布在柱体的横断面上，缓缓下降，在颗粒下降过程中与气泡碰撞，实现矿化。浮选柱内浮选区的高度远大于其他浮选机，矿粒与气泡碰撞和粘着的概率大。浮选区内矿浆气流的湍流程度较低，粘附在气泡上的疏水性矿粒不易脱落。浮选柱的泡沫层可达数十厘米，二次富集作用特别显著，且可向泡沫层淋水加以强化，往往一次粗选便可获得高质量的最终精矿。这种浮选柱的最显著特点是正压微孔充气和气泡与颗粒的逆流碰撞矿化。这种浮选柱在我国应用已多年，选择性好，适用于细粒物料。81矿物加工新技术advancedtechnologyofmineralprocessing3.2.3浮选柱的作业特征对于浮选柱来说很有特征的是，由于能很好的浮选细粒物料而提高了回收率，以及由于减少了机械夹带到泡沫中的脉石数量和用水喷淋泡沫层，因而提高了精矿品位。在全世界的生产实践中，最近几年已积累了相当多的关于研制和应用柱型浮选设备的经验。但就它们的广泛应用来说，目前还存在着几个问题有待解决，例如必须使浮选槽的高度达到最佳化，需要制造能确保获得最佳粒度的气泡、气泡矿化的有效充气设备，和选择性分离出形成的浮选集合体。柱体很大的高度(相对于它的直径)是柱型浮选机的一个极其重要的结构特点，虽然某些常称之为槽型浮选机的浮选柱，高度与直径相近。浮选柱的高度与直径的最佳比例问题，在很大程度上取决于空气的分散和矿浆充气的方法，在每种情况下都应根据具体情况采取不同的方法得到解决。82矿物加工新技术

advancedtechnologyofmineralprocessing浮选柱的有效高度常由该设备的用途所决定，并且与被处理矿石的性质和浮选操作的特点有关。目前尚未确定在各种不同的情况下关于它的高度的明确判据。对于在俄罗斯研制的浮选柱来说，最常见的高度是4～7m，而加拿大和美国研制的一些浮选柱，高度一般都在10～16m。但对于浮选氧化铅－锌矿石来说，最合适的高度是4.5m。中国生产的浮选柱，直径从0.6到4m，根据浮选作业的情况，高度5～9m。但已知也有一些使用其它尺寸浮选柱的实例。例如俄罗斯国立有色金属研究所研制的ФⅡ系列槽式浮选机，在容积可达到220m3的情况下，高度为3.7～12(16)m。83矿物加工新技术

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