浮选柱技术的研究现状及发展趋势北京科技大学　朱友益　张　强　卢寿慈 提　要　从气泡发生器和柱体高度两个方面全面归纳了浮选柱技术的研究发展现状,列举了有典型特点的浮选柱的结构及原理,阐述了浮选柱研究的发展趋势。

关键词　浮选柱　气泡发生器　新结构　发展趋势Current Status of Inverstigation and DevelopingTrend of Flotation ColumnZhu Youyi et al. ABSTRAC T　Current status o f inverstigation and development of flotation column have been summ arized in tw o aspects(air g enerator and height o f column)in this paper.The structure char acters and princi-ples of ty pical flotation column have been listed.T he developing trend of the flo tation column research has been discussed. KEYWORDS　Flotatio n column　Air generator　New structure　Dev elo ping trend1　引　言 自1961年加拿大的皮埃尔・布廷(Pierre Bo utin)发明浮选柱以来,工业应用在不断扩大。

生产实践证明,浮选柱与传统浮选机相比具有:a.选矿效率高;b.投资费用和生产费用低;c.占地面积少,安装费用低;d.药剂用量少;e.更适于微细粒的分选;f.易于自动控制等优点。

在目前选矿界面临的微细粒分选问题,以及世界面临的能源危机状况下,研制高效节能的浮选柱显得尤为重要。

浮选柱的开发应用,经历了一个曲折的时期。

尽管浮选柱是60年代发明,但真正在工业上实际应用则是80年代。

70年代之所以未得到推广应用,原因是早期研制的浮选柱均为内部发泡器型,结构不合理,应用后经常发生结垢、堵塞(尤其用于碱性矿浆时)、脱落、破裂、充气不均匀等现象,导致浮选柱不能正常运行。

早期研究应用的浮选柱均为高柱,工业上应用的浮选柱高度一般都在10m 以上,入料、精矿和尾矿排放位置相隔太远,给浮选柱的操作管理带来许多不便,且设备发生故障时,卸料维修十分麻烦,此外为克服浮选柱中液体的水力压头,使压缩空气通过底部发泡器弥散时的压力损耗亦大。

因而,曾一度阻碍了浮选柱的推广应用。

自80年代后,在一些新的设计思路指导下,出现了一些新型结构的浮选柱,如弗洛泰尔浮选柱、 0系列浮选柱、KFP型浮选柱、电浮选柱、磁浮选柱、维姆科-里茨浮选柱、充填介质浮选柱、旋流充气式浮选柱、Jameson 浮选柱等。

这些浮选柱从不同程度、以不同方式解决了原Boutin浮选柱的缺点,有关浮选柱和气泡发生器的专利现已有约100个。

本文不能将之一一列出。

但从两届国际浮选柱31996年第4期 冶金矿山设计与建设M etal min e des ign and cons truction会议及新近研究反映出,其研究侧重点主要是针对原浮选柱的两大缺点加以改进创新的。

一是气泡发生器,二是柱体高度。

因而作者按这两种方式对各类浮选柱进行了归纳分类。

即按发泡器分类,将浮选柱分为内部充气型和外部充气型;按柱体高度则分为高柱型和矮柱型。

大量研究工作表明浮选柱总的发展趋势是:由内部充气型向外部充气型发展;由高柱型向矮柱型发展。

2　浮选柱研究现状2.1　高柱型浮选柱2.1.1　加拿大Boutin 浮选柱结构简图见图1。

工作原理是:经药剂调整后的矿浆由泵从柱体中上部给入,压缩空气通过设在柱底部的气泡发生器喷出,上升的气泡流与下降的矿浆流相对运动,在此过程中气泡与矿粒逆流碰撞并实现附着。

精矿从柱体上部排出,尾矿由柱底排出。

为提高精矿质量,在泡沫层中安装有冲洗水管,冲洗掉泡沫层中夹带的脉石细泥。

其特点是没有机械搅拌传动部件,矿粒与气泡通过逆流碰撞进行矿化,这是与浮选机分选原理上的根本区别。

图1　Boutin 浮选柱1.入料箱;2.入料管;3.柱体;4.气泡发生器;5.冲洗水管;6.精矿溜槽;7.尾矿管;V 1,V 2,V 3.阀门;M 0,M 2,M 3流量计,P 1压力计2.1.2　Flo tair 浮选柱 结构见图2。

特点是利用高压水将空气吸入,水中溶有气泡剂,因而空气以微细气泡状态与水构成混合体,沿两路给入浮选柱,一路给入柱体底部空气分配盘中,经盘上均匀分布的截锥形冲孔喷出,使气泡均匀分布于柱内,另一路给入一倒锥形的入料箱中,入料给入锥底,气液混合流从锥顶逆着入料上升,使矿浆预先矿化,从而提高了浮选速度。

该柱优点是采用新的方式充气,克服了气泡发生器堵塞,浮选粒度上限较大(选磷灰石时可达1.168m m )。

缺点是用水量大。

图2　Flota ir 浮选柱示意图1.尾矿出口;2.空气分配盘;3.柱体;4.入料桶;5.尾矿调节铅锤2.1.3　波兰KFP 型浮选柱结构示意见图3。

其特点是采用孔径为30～40L m 的多孔板作为气泡发生器,在柱底部及入料口各设一层充气器,增大了充气面积。

泡层厚,二次富集作用强。

柱体高,柱内湍流度低,气泡夹带脉石量少,因而不加冲洗水。

2.4.1　乌克兰浮选柱结构示意见图4。

该柱特点是:a.柱内旋流给料,按颗粒粗、中、细上下三级浮选。

b.柱内三层充气,且可根据各层粒级不同,调整充气量。

c.气提式排矿,有利于液面稳定,粗粒沉淀,该柱用于选煤,分选粒度上限4 冶金矿山设计与建设 1996年第4期图3　K FP 式浮选柱1.柱体;2.入料箱;3.泡沫液流槽;4.矿浆液位控制器;5.气泡发生器图4　原苏联包克兰浮选柱1.旋流给料箱;2.粗粒给料箱;3.中等粒度颗粒给料箱;4.细粒给料箱;5.充气器可达6mm 。

2.1.5 0型浮选柱结构见图5。

该柱特点是:a.环形入料,利于给矿分布均匀。

b.发泡器垂直布置,增大了充气面积。

c .尾矿中粗细粒分别排出,既防堵塞,又可保持液面稳定。

2.1.6　苏联有色金属研究院浮选柱结构见图6。

该柱特点是:a.柱底设有多层充气器。

b .入料通过喷射器给入混合室,图5　原苏联 0型浮选柱示意图1.入料桶;2.柱体;3.入料环形管;4.充气器;5.排粗粒尾矿的阀;6.液位控制溢液堰;7.泡沫槽图6　苏联有色金属研究院型浮选柱1.泡沫槽;2.稳流装置;3.流态化床层区;4.混合室;5.喷射器;6.充气器;7.尾矿阀利于气泡矿化。

c.柱体上部增设一直径扩大的空间,为矿化气泡建立一个流态化床层,利于“静态”分选。

2.1.7　Leeds 浮选柱结构示意见图7。

该柱特点是:a.用隔栅将柱体分成几个室,完成多次精选任务,类似于将多段精选的浮选机竖直堆积成一个紧凑的单元;b.每层隔栅由两层水平放置的圆棒组成。

当矿化气泡量足够时,上层圆棒被抬起,矿化气泡逆着向下流动的洗涤水而向上溢出,改进了精选系统,可获得高质量的精矿;c.使用一个独特的叶轮,装在柱体底部。

事实上该浮选柱原理介于浮选柱与浮选机之51996年第4期 冶金矿山设计与建设 间采用了机械搅拌负压吸气,对泡沫层利用浮选柱泡层厚,外加介质与冲水来优化二次富集作用。

2.1.8　MT U 充填介质浮选柱结构见图8。

这是由美国密执安大学杨锦隆教授发明的一种新结构浮选柱,其特点是:a.柱内充满以波纹板迭置成的介质床图7　L eeds 浮选柱图8　M T U 型充填介质浮选柱1.压缩空气;2.减压器;3.流量计;4.压力表;5.泵;6.搅拌叶轮;7.给料;8.精矿;9.冲洗水;10.充填介质;11.控制矿浆液面;12.冲洗水流量计;13.阀;14.尾矿层。

它具有过滤、虹吸、支承等作用,使分选处于“静态”条件,泡沫层稳定。

b .柱内矿浆基本属“塞流”,避免了常规柱中会出现的“翻花”、“沟流”等现象,有利于精矿品位和回收率的提高。

c .无需专门的发泡器,利用介质板将气体切分成泡。

d.利用连通、气提原理排尾,便于矿液面调节,稳定和控制尾矿排出。

充填柱提高了矿粒与气泡碰撞效率,实现了静态分离,试验指标优于其他类型的浮选柱。

缺点是介质板的充填,难免有堵塞现象,柱体有效容积也相应下降。

2.1.9　电浮选柱和磁浮选柱电浮选柱的结构示意见图9。

其特点是在柱底设有电极,通过电解产生微泡。

试验对三种充气方式(微泡发生器、电极产生微泡和将二者结合起来)进行了对比。

结果表明第三种充气方式效果最佳。

磁浮选柱的结构示意见图10。

其特点是在浮选柱的给料下方加一磁场,使柱体轴向产生纵向磁场,磁性物料运动受到抑制,而非磁性物料可顺利通过,从而增加了磁性与非磁性物料的分选效果。

2.1.10　多层搅拌浮选柱结构见图11。

主要特点是柱内设有多层搅拌机构,相当于将多段机械搅拌式浮选柱组合起来,且从柱底到柱顶搅拌程度逐步降图9　电浮选柱1～3冲水;4～6精矿;7～9入料;10～12尾矿6 冶金矿山设计与建设 1996年第4期图10　磁浮选柱1.柱体;2.气泡发生器;3.流量计;4.控制阀;5.压力计;6.线圈;7.整流器;8.9.电源图11　多层搅拌浮选柱低,可保证在柱底处气泡尺寸较小,而柱顶处气泡尺寸较大,当入料给入柱体上部时,精矿颗粒迅速矿化进入泡沫层,而在柱底高速搅拌区,小气泡增加了气泡/颗粒碰撞附着几率,从而保证有足够高的产率。

同时,一定的搅拌力能使气泡/颗粒打碎重新再吸附,可使粘附在气泡上的矿粒品位提高。

2.1.11　多层段浮选柱(俄罗斯)图12　多层段浮选柱结构示意图 其设计思想是根据浮选给料特性不同(粒度、可浮性)提供不同的矿化条件和停留时间,方法是将浮选柱沿径向或轴向分成多个捕收区,在径向是将柱体分隔成几个同心的圆柱,易浮的物料在第一层圆柱体内浮出。

难浮的依次进入第二层、第三层圆柱体内继续浮选。

精矿槽也可设多个。

在柱体轴向分区是将柱体切成几段并排连接,这样易浮的物料在第一段柱体内浮出,难浮的进入第二段、第三段等柱体内再浮。

各层或各段的矿浆可通过自流或采用气提方式相互串接。

同时可提供不同的流态条件,易浮物料可采用气、固同向流态,难浮的采用逆流流态。

多层段浮选柱的一种设计实例见图12。

该柱特点是a .将柱体沿径向分成三个同心柱层,延长了矿浆停留时间;b.给料预先分级,粗细分点给矿。

入料进旋流器分级后,粗粒底流直接给入泡沫层中,细粒液流进入第一层(最外层)中浮选,难浮的物料随矿浆依次进入第二层及第三层中继续分选;c.柱体高度低,仅为5～6m 。

该柱已用于Kadam jay 选厂选取高品位的锑精矿。