1、6.1旋流-靜態微泡浮選柱的工作原理63-66(PrincipleofCyclonic-StaticFine-BubbleFlotationColumn)針對我國的煤泥特點及分選需要，在充分借鑒已有研究成果與技術的基礎上，以劉炯天教授為首的潔凈煤研究所開發出了一種新型浮選柱一旋流-靜態微泡浮選柱，其原理如圖6-1所示。它的主體結構包括浮選柱分選段（或稱柱分離段裝置），旋流段（或稱旋流分離段）、氣泡發生與管浮選（或總稱管浮選裝置）三部分。整個浮選柱為一柱體，柱分離段位于整個柱體上部；旋流分離段采用柱-錐相連的水介質旋流器結構，并與柱分離段呈上、下結構的直通連接。從旋流分選角度，柱分離段相當于放大

2、了的旋流器溢流管。在柱分離段的頂部，設置了噴淋水管和泡沫精礦收集糟；給礦點位于柱分離段中上部，最終尾礦由旋流分離段底口排出。氣泡發生器與浮選管段直接相連成一體，單獨布置在浮選柱柱體體外；其出流沿切向方向與旋流分離段柱體相連，相當于旋流器的切線給料管。氣泡發生器上設導氣管。管浮選裝置包括氣泡發生器與管浮選段兩部分。氣泡發生器是浮選柱的關鍵部件，它采用類似于射流泵的內部結構，具有依靠射流負壓自身引入氣體并把氣體粉碎成氣泡的雙重作用（又稱自吸式微泡發生器）。在旋流-靜態微泡浮圖6-1旋流-靜態微泡浮選柱工作原理Figure6-1PrincipleofCyclonic-StaticFine-Bubbl

3、eFlotationColumn選柱內，氣泡發生器的工作介質為循環的中礦。經過加壓的循環礦漿進入氣泡發生器，引入氣體并形成含有大量微細氣泡的氣、固、液三相體系。含有氣泡的三相體系在浮選管段內高度紊流礦化，然后仍保持較高能量狀態沿切向高速進入旋流分離段。這樣，管浮選裝置在完成浮選充氣（自吸式微泡發生器）與高度紊流礦化（浮選管段）功能的同時，又以切向入料的方式在浮選柱底部形成了旋流力場。管浮選裝置為整個浮選柱的各類分選提供了能量來源，并基本上決定了浮選柱的能量狀態。當大量氣泡沿切向進入旋流分離段時，由于離心力和浮力的共同作用，便迅速以旋轉方式向旋流分離段中心匯集，進入柱分離段并在柱體斷面上得到分散

4、。與此同時，由上部給入的礦漿連同礦物（煤）顆粒呈整體向下塞式流動，與呈整體向上升浮的氣泡發生逆向運行與碰撞。氣泡在上升過程中不斷礦化。與其它浮選柱不同的是，氣泡一進入浮選柱即被水流很快分散，減少了沿柱體斷面擴散所需的路徑，從而為降低浮選柱高度創造了條件。旋流分離段不僅加速了氣泡在柱體斷面上的分散，更重要的是對經過柱分離段分選的中礦以及循環中礦具有再選作用。在旋流力場作用下，兩部分中礦按密度發生分離，低密度物料(包括絕大部分氣泡和礦化氣泡)匯集旋流分離段中部并向上進入柱分離段，再次經歷柱分離的精選過程。因此，作為表面浮選的補充，旋流分離段強化了分選與回收。對于煤泥的降灰脫硫來說，柱分離段和旋流分

5、離段的聯合分選具有十分重要的意義，柱分離段的優勢在于提高選擇性，保證較高的產品質量；而旋流分離段的相對優勢在于提高產率，保證較高的產品數量。旋流分離段的底流口采用倒錐型套錐結構，把經過旋流力場充分作用的底部礦漿機械地分流成兩部分：少量微細氣泡以及大量中間密度物料進入內倒錐，單獨引出后作為循環中礦；而大量高密度的粗顆粒物料則由內外倒錐之間排出，成為最終尾礦。循環中礦作為工作介質完成充氣并形成旋流力場。倒錐型套錐結構具有以下功能：減少了高灰物質循環對分選的影響；中礦循環恰好使一些中等可浮性的待浮物，在管浮選裝置內實現高度紊動礦化；減少了循環系統，特別是關鍵部件自吸式微泡發生器的磨損，保證了設備的正

6、常運轉，延長了設備壽命。因此，倒錐型套錐結構對整個分選作業具有十分重要意義。6.2柱分選優勢(ThePredominanceofColumnFloatation)旋流-靜態微泡柱分選設備獨特的循環中礦加壓噴射自吸氣成泡、針對物料分選過程難易程度而實施的多樣化的礦化方式的集成以及梯級優化分選的實現，使得該浮選柱具有富集比高、回收率高的顯著優勢，在微細粒物料分選方面具有常規浮選機不可比擬的分選效果。旋流-靜態微泡浮選柱實現了三種礦化方式的梯級組合，如圖6-2。柱浮選用于原料預選，并得到高質量精礦；旋流分選用于柱浮選中礦的進一步分選，并通過高回收能力得到合格尾礦；管流礦化用于旋流分選的進一步分選并形

7、成循環。即獨特的多重高效礦化模式使得柱分選環境逐步得到加強，礦化效率逐步提高，適應了物料性質隨著礦化反應過程而逐漸變差的趨勢，彌補了最初柱浮選設備單一礦化模式的不足。旋流-靜態微泡浮選柱利用循環泵將中礦加壓，自吸產生氣泡，在射流吸氣過程中，礦漿中產生過飽和的氣體，到浮選柱底部壓力降低時自動釋放產生更多的微泡。微泡提供了細顆粒礦化條件。由于直徑小，微泡周圍多呈層流狀態,使得微細物料容易吸附且不易脫落。此外，在同樣充氣量條件下，氣泡尺寸越小，數量就愈多，單位充氣量的氣泡比表面積就越大，從而直接增加了氣泡與礦粒的附著機會，提高了浮選回收能力。微泡的形成提高了細顆粒礦化效率。研究認為，礦化碰撞概率與氣

8、泡直徑的二次方成正比，浮選速率常數與氣泡直徑的三次方成反比。顯然，形成微泡是實現微細物料分選的重要條件。物料在旋流-靜態微泡柱內從上向下運動，下降到一定高度時，物料開設向柱式梯級礦化框架上和向下分離。在該高度以下，柱體柱式梯級礦化框架環境內的物料，其可浮性隨著柱體位置的降低而變差，而這部分難浮顆粒的回收需要越來越強的礦化環境，旋流-靜態微泡浮選柱中部的旋流離心環境正好提供了一個紊流度更高的礦化環境，為中等及難浮顆粒提供了進一步礦化和分離的環境。最下部的物料大部分為極難浮物料，其對礦化分離環境的紊流度提出了更高的要求，在旋流靜態浮選柱內的中礦循環及管流礦化不僅給極難浮顆粒又提供了上浮的機會，而且

9、其管流段高度紊流為礦物礦化提供了更好的環境。柱體上柱靜浮選態化精礦循環精礦柱選中礦旋流分選體系過程解析管流循環分選管流礦化置的降低而變差，而這部分難浮顆粒的回收需要越來越強的礦化環境，旋流-靜態微泡浮選柱中部的旋流離心環境正好提供了一個紊流度更高的礦化環境，為中等及難浮顆粒提供了進一步礦化和分離的環境。最下部的物料大部分為極難浮物料，其對礦化分離環境的紊流度提出了更高的要求，在旋流靜態浮選柱內的中礦循環及管流礦化不僅給極難浮顆粒又提供了上浮的機會，而且其管流段高度紊流為礦物礦化提供了更好的環境。柱體上柱靜浮選態化精礦循環精礦柱選中礦旋流分選體系過程解析管流循環分選管流礦化塞流礦流體物紊可旋Ts流浮流度性增物料流體性質環境變差管流尾礦旋流中礦強部的介質充填進一步強化了上部靜態分離環境，下