浮選柱

優(yōu)點

浮選柱與浮選機相比有其自身優(yōu)點：結(jié)構簡單，占地面積??；無機械運動部件，安全節(jié)能；浮選動力學穩(wěn)定，氣泡相對較小，分布更為均勻，氣泡-顆粒浮選界面充足，富集比大、回收率高、適合于微細粒級礦物的選別并且易于實現(xiàn)自動化控制和大型化；浮選速度快，可簡化浮選流程，有效降低浮選作業(yè)次數(shù)。

除上述優(yōu)點以外，浮選柱與浮選機相比還具有其自身局限性：設備高度大，沖洗水增加了設備運行成本；不適合粗顆粒礦物的選別，粗顆粒與氣泡接觸幾率?。唤怆x不充分的礦物難以發(fā)揮浮選柱提高精礦品位的優(yōu)越性，常以損失回收率為代價達到提高精礦品位的目的；對化學性質(zhì)反應敏感、黏度大的礦漿會導致細粒脈石長時間在柱內(nèi)停留，從而惡化選別效果；主要應用于精選作業(yè)，在粗選作業(yè)中使用效果不夠理想。

缺點

浮選柱的特點是結(jié)構簡單，能耗低、占地面積小，操作控制容易，適用于處理微細粒礦物。但充氣器易結(jié)垢堵塞，礦漿在柱體內(nèi)易上下翻騰以及對各類礦石的適應性不強。20世紀80年代以后，許多國家都加強了對浮選柱的研究工作，出現(xiàn)了一批比較新穎的的浮選柱，如柱內(nèi)充以波浪板迭置成的介質(zhì)床層，分層處于“靜態(tài)”條件，泡沫層穩(wěn)定且不用專門的發(fā)泡器的充填介質(zhì)浮選柱；在柱底采用電解發(fā)泡方式產(chǎn)生微泡的電浮選柱；在給料下方柱周加線圈，使柱軸向產(chǎn)生縱向磁場，有利于礦漿充分分散的磁浮選柱；內(nèi)置多孔介質(zhì)柱體，重選作用和浮選作用相結(jié)合，強化浮選效應的的旋流充氣浮選柱；柱體高度低、給料與空氣預先混合給入，礦化好，浮選速度快的詹姆森（Jameson）浮選柱等。工業(yè)上應用的浮選柱最大直徑已達5.6m，高12m。

因此，工業(yè)生產(chǎn)中應用好壞主要取決于充氣器的應用是否成功。此外浮選柱柱體較高，欲使礦漿自流，則配置復雜，高差損失大，因而常需另設礦漿提升裝置。

該機的主體結(jié)構通常是由浮選段、旋流段和微泡發(fā)生器三部分組成。

旋流段和入料點之間的捕收礦化區(qū)，入料點與溢流口之間的泡沫精選區(qū)。在浮選段，頂部設有沖水裝置（根據(jù)現(xiàn)場需要）和泡沫精礦收集槽。給礦管位于柱高約2/3 處，分選最終尾礦從旋流器底流口排出。微泡發(fā)生器位于柱體外部，沿切線方向與旋流段相銜接。微泡發(fā)生器上設有空氣吸入管。

微泡發(fā)生器是該浮選柱實現(xiàn)分選的關鍵部件。它利用循環(huán)礦漿加壓噴射吸入空氣、混合起泡劑和粉碎氣泡，并通過壓力釋放析出大量微泡，然后沿切線進入旋流段。微泡發(fā)生器在產(chǎn)生合適氣泡的同時，也為旋流段提供了旋流力場。

含氣、固、液三相的循環(huán)礦漿沿切線高速進入旋流段以后，在離心力和浮力的同時作用下，在旋流段做旋流運動，氣泡和已礦化的氣絮團向旋流中心運動，并迅速進入浮選段。氣泡與從上部給入的礦漿反向碰撞礦化，增加了接觸和粘附的幾率，實現(xiàn)了浮選段的分選。旋流段的主要作用是掃選，回收浮選段尚未分選的精煤顆粒，以提高精煤回收率。氣泡在柱體內(nèi)上升礦化并不斷受到清洗，清除夾帶的高灰物，上部較厚的泡沫層以及沖洗水的噴淋作用使精礦的品位大大提高。

起泡劑用量

由浮選柱的工作原理可知，氣泡直徑越小，對微細粒煤的浮選效果越好。起泡劑能夠促使空氣在礦漿中分散為小氣泡，并且防止氣泡兼并，提高了氣泡的穩(wěn)定性，還能延長氣泡在柱體內(nèi)的停留時間，使得氣泡與礦粒的碰撞概率增加，提高了分選效果。但起泡劑用量過大，易造成機械夾帶，增加精煤灰分。因此，起泡劑用量并非越多越好，存在一個最佳值，超過這個用量，則不能形成穩(wěn)定的泡沫層。

循環(huán)壓力

循環(huán)壓力是浮選柱工作的能量來源，為浮選柱精選和掃選煤泥提供動力支持。它決定了氣泡發(fā)生器的充氣速率以及柱體內(nèi)旋流力場的強度，影響分選效果。循環(huán)壓力增大，氣泡發(fā)生器的充氣速率增大，單位時間礦漿內(nèi)的氣泡數(shù)量增加，礦粒與氣泡的碰撞概率增加，從而精煤的回收率也增加。但是，氣泡數(shù)量增加會導致無用礦物機械夾帶，提高精煤灰分。循循環(huán)壓力增大，柱體內(nèi)旋流力場的強度增大，礦物所受離心力場也增大，使得氣固絮團由旋流中心快速上升到浮選區(qū)，而未被礦化的礦物在離心力場的作用下向下運動，由底流口排出。為保證柱體內(nèi)部能達到有效的分選環(huán)境，循環(huán)壓力不能過小，否則達不到對礦物的有效分選。

入料濃度

入料濃度是影響浮選柱有效分選的指標之一。眾所周知，濃度越大，單位體積礦漿中所含礦物顆粒越多，從而減小氣泡兼并，降低柱體內(nèi)氣泡上浮速度，增加礦粒與氣泡的碰撞概率，但同時也容易引起機械夾帶，提高精煤灰分。入料濃度對分選性能的影響見表3。如果礦漿濃度過低，單位體積礦漿中礦物顆粒較少，浮選柱單位時間處理量減小。從現(xiàn)場經(jīng)驗來看，浮選柱的入料濃度不宜過高，以80 g/L左右為最佳。

柱體高度

浮選柱的柱體高度不僅關系到選煤廠廠房的基建投資，浮選柱本身的造價，同時也影響到礦粒在柱體內(nèi)的停留時間，對分選效果尤其是精礦回收率有直接影響。一般來說，煤的可浮性越差，在柱體內(nèi)的停留時間越長，所需柱體高度越高。但當柱體過高時，由于氣泡的承載能力有限，造成煤粒與氣泡的脫落，降低精煤回收率。另有國外研究表明，增加柱體高度并不能帶來回收率的增加，回收率是由充氣與氣泡特性所決定的，可見柱體高度有一個最佳范圍

泡沫層厚度與沖洗水量

泡沫層的增加可使泡沫二次富集作用加強，提高浮選選擇性。然而浮選柱高度一定時，泡沫層厚度的增加導致捕集區(qū)高度減小，降低回收率。當泡沫層厚度太大時，容易引起泡沫底層精煤溢出受阻，逐漸使整個泡沫床層被壓死，入料從尾礦排出，浮選柱不能正常工作。在泡沫區(qū)增加沖洗水，有強化泡沫二次富集作用，減少精煤中的高灰細泥量，降低精煤灰分。

（1）捕收劑加入攪拌桶（池），起泡劑進入循環(huán)泵吸管，由循環(huán)泵乳化。

（2）一般情況下，全部微泡發(fā)生器同時工作。不要同時關閉相鄰的數(shù)個微泡發(fā)生器，以免影響氣泡分布，降低設備處理能力和效率。

（3）注意檢查每個微泡發(fā)生器進氣情況，發(fā)現(xiàn)故障及時關閉閥門修理。

（4）沖洗水盡量少用或不用。

（5）形成定期清理介質(zhì)板制度。

（6）其他同一般浮選機操作。

板式浮選柱其斷面形狀有圓形、方形或上方下圓形。礦漿由上部給礦管給入，均勻地流入浮選柱內(nèi)。壓縮空氣是經(jīng)柱體下端的充氣室通過豎置的空氣管充入柱內(nèi)。形成的大量細小氣泡均勻地分布在整個斷面上，礦漿在重力作用下緩緩下降，氣泡由下往上緩緩升起，與礦漿中所要選取的有用礦物在柱中不斷相遇。在對流運動中由于藥劑的作用，所要選取的礦物便附著于升起的氣泡表面上，在柱體上部形成礦化泡沫層，由刮板刮入或自溢到精礦槽中，其余礦物（一般是脈石或非選礦物）則從柱體下部錐底的尾礦管排出。

還有一種自溢式浮選柱。 自溢式浮選柱是由上體、中間圓筒和下體組成，整個柱體為圓形。浮選柱中的給礦管有多種深度，其給礦點數(shù) 目視柱徑大小而異，分為三、四和八點。浮選柱的充氣是由風源經(jīng)柱體下端的風室通過風管進入豎置的微孔塑料空氣管。

（1）安裝時注意水平校準，保證精礦溢流堰周邊水平及整個柱體垂直度。

（2）注意所有外聯(lián)管子方位，先核定然后開口連接。

（3）柱內(nèi)介質(zhì)板現(xiàn)場設計安裝。

（4）微泡發(fā)生器各管均沿柱體均勻布設，注意協(xié)調(diào)與美觀。

（5）尾礦箱先簡單固定，待調(diào)試完成后最終固定。

（6）設備自帶泡沫收集槽，但須設操作規(guī)程平臺。

《旋流微泡浮選柱(GB/T 23178-2008)》由中國標準出版社出版。2100433B

磷礦是不可再生資源，我國磷礦資源儲量位居世界第二，約占世界磷礦資源儲量的30%，且87%以上是中低品位磷礦。 隨著柱式浮選研究的深入，柱式浮選克服了常規(guī)浮選機選礦成本高的缺點，并在煤礦、鐵礦、銅鐵等領域的應用越來越廣。課題開發(fā)了中低品位磷礦規(guī)整填料柱式浮選裝置，完成了磷礦浮選柱內(nèi)捕集區(qū)混合特性、充填浮選柱捕集區(qū)氣含率、浮選動力學、正反浮選工藝及規(guī)整填料浮選柱的工程放大研究。 建立了柱內(nèi)固體顆粒停留時間分布測試的方法，采用磷礦特征粒徑顆粒作為示蹤劑，對柱內(nèi)固體顆粒停留時間分布進行了系統(tǒng)的研究，獲得了規(guī)整填料浮選柱內(nèi)顆粒停留時間分布的影響規(guī)律，并對操作參數(shù)、結(jié)構參數(shù)與流體流動混合參數(shù)進行了關聯(lián)。 采用氣液兩相體系，通過動態(tài)通氣法測定液相體積傳質(zhì)系數(shù)kLa值。研究了表觀氣體流速和捕集區(qū)液面高徑比等操作因素對規(guī)整填料浮選柱捕集區(qū)傳質(zhì)特性的影響。同時，獲得了液相體積傳質(zhì)系數(shù)kLa與操作參數(shù)的關系。 通過分析目的顆粒在氣液固三相體系中的傳遞規(guī)律，認為浮選過程總的宏觀速率RF受擴散傳質(zhì)速率的控制，推導了浮選動力學與傳質(zhì)系數(shù)的關聯(lián)式，發(fā)現(xiàn)了浮選動力學常數(shù)與體積傳質(zhì)系數(shù)之間的比例關系。 采用液位上升法來測量規(guī)整填料浮選柱捕集區(qū)氣含率，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡構建的BP算法，系統(tǒng)的研究了氣體流量、起泡劑用量、床層的高徑比等對規(guī)整填料浮選柱捕集區(qū)氣含率的影響規(guī)律。以氣體流量、起泡劑用量、床層的高徑比三個因素作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入?yún)⒘拷⒘松窠?jīng)網(wǎng)絡模型，模擬計算值與實驗測量值相吻合，其相對誤差小于±5%。 建立了規(guī)整填料浮選柱浮選動力學的測試方法，采用礦漿在浮選柱和攪拌槽之間以一定的流速進行循環(huán)，模擬柱內(nèi)捕集區(qū)氣泡與礦漿的逆流接觸，采用非線性最優(yōu)化參數(shù)估計的方法，對一級浮選動力學等5種模型進行了分析和模擬，并對實驗值和模型值的相對誤差進行了分析。認為一級浮選動力學較適用于填料浮選柱，相對誤差5.28%。 針對中低品位磷礦規(guī)整填料柱式浮選，系統(tǒng)研究了正、反浮選工藝表觀氣體流速、表觀洗水流速和捕集區(qū)高度與柱徑比對所得磷精礦品位和回收率影響，認為正浮選柱內(nèi)的操作在稍小的負偏流、反浮選操作在稍小的正偏流有利于提高磷礦選礦的浮選效率。 根據(jù)規(guī)整填料浮選柱的混合特性、浮選動力學以及浮選結(jié)果，提出了浮選柱浮選的停留時間、速率常數(shù)、回收率和結(jié)構參數(shù)放大的設計依據(jù)。 2100433B