选矿机械第三章浮选设备(3)

1（FlotationEquipment）第3讲浮选设备§3.1浮游选煤概述§3.2浮选设备的基本作用§3.3浮选设备分类§3.4机械搅拌式浮选机§3.5喷射旋流浮选机§3.6浮选柱§3.7浮选机性能评定指标及影响因素§3.8浮选辅助设备§3.9浮选设备的操作及维护2第一节概述一、浮选基本概念二、浮选原理三、矿粒与气泡的粘附四、矿化气泡的形式五、浮选药剂3一、浮选基本概念浮游选煤是分选煤泥的一种方法，简称浮选。选煤厂通常把粒度在0.5mm以下的湿煤叫做煤泥。煤泥的来源有二，一部分为入选原煤中所含，即开采和运输过程中产生的，称为原生煤泥；另一部分为选煤过程中粉碎和泥化产生的，称为次生煤泥。为了从大量的煤泥中选出精煤，提高精煤产率，增加经济收益，选煤厂广泛采用浮选方法分选煤泥。浮选具有以下几个优点：1、浮选回收率高（选煤——精煤产率）；2、适应性广：对不同矿种（金属矿、非金属矿）、不同品位或复杂共生矿物都能较广泛地适应；3、有效处理细泥：能有效分选0.3-0.01mm的微细矿物；对于煤炭，可有效分选0.5-0.03mm的细粒煤泥。4二、浮选原理浮选是依据矿物表面湿润性的差异进行的。图为浮选示意图。在充气的矿浆中，矿粒与气泡相互碰撞。煤粒表面润湿性差，碰撞时粘附到气泡上，被气泡带至水面，形成矿化泡沫。矸石表面润湿性好，碰撞时不与气泡附着，仍留在矿浆中。将泡沫和矿浆分别排出，即可得到精煤和尾煤。5三、矿粒与气泡相互粘附粘附可以分为三个阶段。颗粒与气泡接触；颗粒与气泡间的水化层破裂；颗粒与气泡固着。颗粒与气泡接触是其相互粘附的前提。因此，在浮选机中要搅拌矿浆并充入大量气体，加强颗粒与气泡的接触机会。颗粒与气泡间水化层的破裂是选择性粘附的关键。疏水性很强的煤粒，表面水化层很薄，碰撞接触时易于破裂，与气泡粘附，矸石则相反。煤粒与气泡附着后，由于各种力的作用，附着的煤粒还可能脱落，特别是疏水性不强、附着不牢的煤粒。为此，在气泡上浮过程中，矿浆应保持稳定。6四、矿化气泡的形式气泡与矿粒的粘附叫气泡矿化，实现气泡矿化有两种方式：(1)气泡与矿粒碰撞附着在气泡上的矿化过程；(2)溶解气体在矿物表面以微泡析出的矿化过程。其形式大致有以下几种。（a）为几个煤粒粘附在一个气泡上；（b）为煤粒与气泡形成絮团；（c）为若干气泡粘附在一个煤粒上。第四篇.浮游选矿中国矿业大学化工学院7五、浮选药剂按浮选药剂的作用分为三大类：1、捕收剂—凡是能提高矿物表面的疏水性，增强矿粒与气泡的附着强度的一类物质叫捕收剂。其主要作用发生在固-液界面上。如：煤油、轻柴油等；2、起泡剂—凡是能促使空气在矿浆中分散，产生有足够数量的、大小合适的、有一定稳定性气泡的一类物质叫起泡剂。主要作用发生在气-液界面上。如各种醇类、松油等。83、调整剂——能调整矿物的表面性质、调整矿物与其它物质的作用、调整矿浆性能的一类物质叫调整剂。如活化或抑制气泡与矿物的粘附，调整矿浆的pH值等，它又可以分为：1)抑制剂提高矿物表面的亲水性，消除捕收剂的作用；2)活化剂能促使捕收剂和矿物作用,从而提高矿物可浮性的药剂；3）介质pH值调整剂（pHregulators）—改变浮选介质的pH值，形成对某些矿物浮选有利，而对另一些矿物浮选不利的介质性质；4）凝聚剂（Flocculants）和分散剂（dispersants）—调整矿浆中细泥的分散、团聚与絮凝。9101、充气作用：充气量大且易调节。造成大量的气-水界面，使气泡在浮选过程中充当载体。另外，由于不同的矿物或不同的浮选作业各有其合适的充气量，所以要求充气量可调。2、搅拌作用：因为搅拌产生负压而吸入大量空气,并产生气泡。搅拌强度要足够使气泡粉碎、矿粒悬浮、药剂乳化分散,以保证浮选槽内矿浆浓度均匀;矿粒和气泡在浮选机中的分布均匀;促使药剂和矿粒、矿粒和气泡的接触几率提高。113、循环作用：浮选槽内矿浆循环量要大，以增加矿粒与气泡的接触机会。4、调节作用：通过矿浆量的大小、浮选机中液面的高低、泡沫层的厚度都应可调，以适应自动控制需要。5、连续工作：进料、刮泡、排料要连续进行。6、一般的机械要求：结构简单、维修方便、能耗低、寿命长、能长期安全运行。12对工业用浮选设备的要求之一是充气作用，即向矿浆中充入空气；然后借助于矿浆压力的变化，使空气从矿浆中析出，形成气泡；气泡与矿粒碰撞、粘附、固着,即形成矿化气泡.所以给矿浆充气是进行浮选的前提，也是决定浮选机效果的主要因素。浮选矿浆的充气包括两个过程:①气泡的生成；②气泡的兼并和溶解。13①机械搅拌作用造成负压吸入空气,并将空气粉碎形成气泡。机械搅拌式浮选机通过此法形成。②空气通过多孔介质的细小孔眼形成气泡。压入式浮选机（如有些浮选柱）属于此法。此法要求空气压力适中：太小，不利空气透过，浮选机中气泡数量少；太大，易形成喷射气流而不成泡，并且还会造成浮选槽内液面不稳。③气体从矿浆中析出形成微泡。不管是吸入还是压入的空气，随着浮选槽中压力的下降，溶解在矿浆中的气体会自动析出，并首先在疏水的矿物表面析出，形成气泡。14矿浆中最终的充气程度不仅取决于充气和分散程度，还取决于已生成气泡的兼并和溶解。气泡兼并使其直径变大、不稳定，从而导致气泡易于破灭、数量减少、表面积减少。对矿化不利。气泡溶解使气泡消失，但溶解后的气泡在降压时还会以微泡的形式析出。浮选过程中,主要是控制气泡的兼并。起泡剂可提高气泡的稳定性，减缓兼并。气泡的生成与消失是两个相反的过程，在浮选中能很快达到平衡。提高搅拌强度、加入起泡剂可使平衡朝着生成气泡的方向进行。机械搅拌式浮选机中气泡直径在0.05～1.5mm。其中0.5～1.2mm，约占气泡总表面积的80%左右。1516172、无机械搅拌器的浮选机（1）气体压入式，（如浮选柱）；（2）气体析出式（真空式）；（3）喷射旋流式，靠高速射流产生负压析出气泡1、有机械搅拌器的浮选机（3）搅拌机构有充气、搅拌作用，但充气不足还要靠外界压风机补充。（2）搅拌机构只管搅拌，充气由外界鼓风机完成；（1）充气和搅拌，由机械搅拌机构同时完成；181920机械搅拌自吸式浮选机21机械搅拌自吸式浮选机22一、XJM-4机械搅拌式浮选机图3-3是XJM-4型浮选机搅拌机构。XJM-4型浮选机搅拌机构的固定部分主要有伞形定子8、套筒5、一对进气管4、轴承座3组成。进气管4的上端安装有调节盖9，可调节进气量。转动部分主要由伞形叶轮7、空心轴6和三角皮带轮1组成。2324•伞形叶轮由3层组成。第1层上部有6块直叶片，与定子配合吸入循环矿浆和套筒中的空气；第2层伞形隔板与第1层之间构成吸气室，由中空轴吸入空气；第3层是中心有开口的伞形板，与第二层之间形成吸浆室，前一室矿浆通过中矿箱和U型管由此吸入。定子也呈伞形,由圆柱面和圆锥面两部分组成,圆柱面上开6个、圆锥面开16个矿浆循环孔。定子起到稳定矿浆液面作用;定子盖板保证浮选机突然停机时叶轮不被淤塞;定子上的循环孔使没粘附气泡的矿粒再进入叶轮,循环矿化，强化分选。XJM-4型浮选机工作时,叶轮高速旋转使矿浆甩出,形成负压，来自套筒的空气和循环孔吸入的矿浆在叶轮上部空间混合；从叶轮底部中心吸入的新鲜矿浆与空心轴吸入的空气互相混合；然后在离心力作用下甩出。新鲜矿浆、循环矿浆、多股空气流及药剂交叉相遇并混合,对矿化极为有利。矿浆先甩到槽底,失去部分动能后上升,同时也降低了运动速度;在此过程中部分没矿化的颗粒经循环孔又吸入叶轮腔与套筒吸入的空气相遇混合并甩出。这就形成了W形矿浆流动形式,运动中气泡不断矿化,并稳定升浮到液面,形成泡沫层;最然后由刮泡机构刮出,进入到精矿槽。2526XJX（XJX-Z8、XJZ-8、XJX-12）型浮选机与XJM型浮选机比较，最大的不同之处主要是叶轮的形式、给料方式和加药方式。2728（2）给料方式:采用直流式,每个槽体侧壁上开有矩形直流通道,供矿浆流过,与XJM型比较省去了中矿箱,减少了叶轮吸浆负担过重和通过量受限的问题,更适应于大型化发展。但由于通道较大,易造成矿浆短路或串料。2930（3）加药方式:采用了新型气溶胶加药方式。每个槽均设有加药漏斗,分段加药时,药剂可由定子循环孔和空心轴直接加入叶轮腔内。药剂通过位于定子循环孔的喷嘴(Φ4mm)进入上层叶轮时,被叶轮腔内的矿浆流带出而形成雾状,气泡直径6-15μm;从空心轴加入药剂进入下层叶轮,形成气溶胶,直径在0.1nm左右,提高了药剂的分散度。3132第四篇.浮游选矿中国矿业大学化工学院3334喷射旋流式浮选机属于空气析出式浮选机。它没有叶轮搅拌,而是由加压矿浆析气形成气泡。特点是气泡直径小,微泡数量多。我国自己研制的、适用于选煤的第一、第二代喷射旋流式浮选机型号为XPM-4、8。上个世纪80年代，由于喷嘴磨损严重而没有得到大面积推广。35近年来，随着选煤技术的发展，尤其是多种耐磨材料的研制成功，如高纯度氧化铝刚玉耐磨材料、碳化钨、碳化硅钢耐磨材料、陶瓷复合钢耐磨材料的研制成功,解决了磨损问题,喷射旋流式浮选机又得到了新的发展。第三代喷射旋流式浮选机是FJC型，它的系列产品有FJC-4、6、8、12、16、20。3637槽体、刮泡与放矿机构相似于XJM-4型,不同的是采用直流式给矿,槽体之间直接相连,无中矿箱和U形连接管.每两个浮选槽配备1台砂泵,从浮选槽中抽出部分矿浆,使其加压,再从喷嘴中以20m/s左右的高速喷出,使混合室造成负压,吸入空气.高速射流将空气切割、粉碎成细小微泡,并互相混合,沿切线方向进入旋流器,看下图.没有浮出的煤泥在浮选机各槽内均有机会被循环砂泵吸出进行循环,再次被矿化分选；其余矿浆则直接进入下一室与旋流器甩出的气泡相遇而矿化,完成浮选过程。38在旋流器中,将混合物高速旋转,呈伞状甩向浮选槽。加压过程中溶解在煤浆中的空气在混合室负压区析出,形成微泡,有选择性地在矿物疏水性表面析出,完成矿化。1、微泡量大。因为循环泵加压矿浆增加了空气的溶解度；矿浆从喷嘴高速喷出，压力急剧下降，空气在矿浆中呈过饱和状态，以大量微泡形式析出；提高可浮性和入浮上限（一般浮选机0.5mm，这种浮选机可达1mm）。2、充气搅拌装置是一种喷射式乳化装置。在将气体和矿浆高度分散成微细状态的同时也使药剂受到剧烈的乳化作用,提高药效,降低药耗。39403、充气矿浆从旋流器内呈伞状向斜下方甩出,碰到槽底再折向浮选机液面,呈W型运动,与直流的矿浆相遇,增加矿粒与气泡的接触几率。4、气泡分布均匀。每个浮选槽中有4个充气搅拌机构甩出气泡，这比一个大体积的搅拌装置甩出气泡更均匀。5、矿浆循环量大。是物料受到多次反复分选，改善分选效果。6、由于是直流式,处理能力大。4142最近几年FJC系列喷射式浮选机已在35个选煤厂使用40多台；还在6个选煤厂将不同规格型号的13台机械搅拌式浮选机成功改成喷射式浮选机。浮选机型号机械搅拌XJX-T12喷射式FJCR12容积，m312*4=4812*4=48入料灰分，%12.3312.06浓度，g/L4540精煤产率，%86.3885.85灰分，%5.245.10尾煤产率，%13.6214.15灰分，%57.2954.29处理量干煤，t/h12.5718.77矿浆，m3/h279.33469.25单位耗电干煤，kW/(h.t)14.637.56矿浆，kW/(h.m3)0.660.30药剂用量捕收剂，kg/t0.780.54起泡剂,GF,kg/t0.420.294344浮选柱是在上世纪60年代由加拿大的布廷和特列勃发明，当时在世界各地风行一时。后来，由于在选矿试验中出现了一些机械和操作上的问题，在1966年以后的十多年间，国外关于浮选柱的情况几乎销声匿迹。直到1980年，加拿大斯佩铜-钼选厂安装第一台工业用浮选柱，工作状况良好，既简化选别流程，又节省设备和能源，而且明显提高金属回收率，才又重新在世界出现了研制和应用浮选柱的热潮，使浮选柱得到迅速发展。近年来研制和应用的国家主要有加拿大、美国、俄罗斯、英国、中国等。454647如图3-19