旋流静态微泡浮选柱的应用及研究进展矿产综合利用.docVIP

旋流-静态微泡浮选柱的应用及研究进展 赵敏捷((1，方建军(1，李国栋1，张琳1( 1.昆明理工大学国土资源工程学院省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，云南昆明650093；2 湖北大江环保科技股份有限公司，湖北 黄石 435005) 摘要：简要介绍了旋流-静态微泡浮选柱的结构、浮选原理及优缺点，针对该设备的研究进展，从理论研究、计算机模拟及自动化、结构优化研究、机柱联合四个方面进行综述，同时分别总结了该设备在金属矿选矿、选煤及非金属矿选矿中的应用情况。指出该设备未来的几个研究方向，同时指出该设备将更广泛地应用于选矿业。 关键词：旋流-静态微泡浮选柱；浮选；微细粒Doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2016.04.00x 中图分类号：TD989 文献标志码：A 文章编号：1000-6532（2016）04-00 我国矿产资源丰富，种类多，但矿产分布不均衡，人均占有量低。许多矿物的嵌布粒度越来越细，传统的分选设备无法进行有效的回收。选煤工业中，很多微细粒煤得不到有效分选，煤泥利用率低下。因此亟待开发适合微细粒矿物和煤泥的新型高效分选设备，旋流-静态微泡浮选柱（简称FCSMC）应运而生。该设备是由中国矿业大学刘炯天院士牵头，根据我国的煤质特征研发的具有自主知识产权的高效分选设备，目前不仅在煤炭浮选工业生产中得到了很好的应用，而且已经广泛应用在钼、钨、铁、金、铜、铝等金属矿选矿中[1-2]。文章主要针对旋流-静态微泡浮选柱的设备研究现状以及在煤炭分选和金属矿选矿中的应用展开综述。旋流-静态微泡浮选柱 设备结构 旋流-静态微泡浮选柱分为柱浮选段、旋流段、管流矿化段三大部分[3]。设备主体呈柱形，由上至下分别为柱浮选段、旋流分选段，管流矿化段由旋流段下部引出，管路间设置一个气泡发生器，再沿切向与旋流分选段上部连接。设备顶部设计有冲洗水喷淋装置和精矿收集槽，在柱体2/3高度处布置给矿管，最底部设计尾矿排矿装置。其余部分由自动控制装置、支架等组成。Cyclonic static microbubble flotation column 分选原理 矿浆给入柱浮选段，与旋流段上浮的气泡碰撞进行一次浮选。柱浮选尾矿进入下部旋流段，通过旋流富集，分选出尾矿和中矿。尾矿由底部排矿口排出，中矿进入管流矿化段。由泵加压喷射形成倒吸力，进入的空气被粉碎形成微泡，同矿粒发生碰撞，经二次矿化过程后沿旋流段切向打入，形成旋流，中矿得到了再次分选。负载矿粒的泡沫升浮至液面，气泡经喷淋水冲洗，微细脉石或矸石脱落，矿物得到再一次富集，浮选精矿落入精矿槽排出。 优缺点 旋流-静态微泡浮选柱是一种新型高效微细粒逆流式浮选柱，兼具传统浮选柱和旋流器的分选优势[4-5]。具有以下优点： 浮选与离心分选的有机结合，强化了分选效果，分选效率高。 两次分选加上喷淋水的富集作用，精矿品位高。 中矿得到两次矿化，矿化作用强，选择性好，产品的回收率高。 设备同浮选机相比没有旋转叶轮，设备运动部件少，省去大量能耗。 柱体设计科学合理，简化了生产流程，操作简便，保养成本低，易检修维护。 独特的气泡发生器设计，对于分选高硫难选煤泥、难选金属矿及稀贵金属效果显著。 处理能力大，节省药剂。 同传统选矿设备一样，旋流-静态微泡浮选柱分选消耗大量水，对于干旱缺水地区不适用，设备的有些部位磨损较严重。 设备研究进展 旋流-静态微泡浮选柱理论 开展针对旋流-静态微泡浮选柱浮选机理的研究，能科学地指导工业生产和促进设备的更新。目前针对旋流-静态微泡浮选柱浮选理论的研究还有待于进一步深入。浮选动力学认为，有用矿物的浮游是由于与脉石矿物在气泡上发生竞争粘附的结果[6]。胡卫新，刘炯天等[7]对旋流-静态微泡浮选柱气含率的影响进行预测研究，先后考察了循环压力、进气量及起泡剂浓度三个因素对气含率的影响。研究结果表明，气含率随三个因素的增加均呈上升趋势。其中，起泡剂浓度的影响最显著。在100 mm(2000 mm旋流-静态微泡浮选柱实验系统最佳的条件下，浮选柱含气量达到了66.86%。 计算机模拟及自动化 计算机模拟及自动化技术的发展，方便了对设备的生产检测及调整，大大节省了人力物力。王铖健[8]利用CFD多相流欧拉模型，研究了一种通过在管流段内安装三角翼形涡流发生器来强化其中气泡-颗粒碰撞概率的方法，并结合浮选动力学相关研究成果，解释了其强化碰撞的作用机理。对不同布置涡流发生器的管流段内气、液、固三相流动进行数值计算，得到了管流段内湍动能、湍动能耗散、速度和压力分布，然后对顺排、差排布置中前后两排涡流发生器的间距进行优化。基于数值模拟的结果，在确定了涡流发生器的结构和布置方案之后，进行分选实验，实验结果表明：四种管流结构下可燃体回收率有了明显提