浮選柱充填及篩板作用分析

1、 煤 炭 技 術(shù)Coal Technology第 29 卷第 7 期2010 年7 期 Vol.29,No.07July,2010!選煤技術(shù) 浮選柱充填及篩板作用分析 路 陽1，劉炯天2（1. 河南理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454000；2. 中國礦業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，江蘇 徐州 221008）摘 要:充填是提高浮選柱分選效率和降低浮選柱高度的最有效途徑之一。通過篩板充填前后的浮選流態(tài)對(duì)比表明，充填篩板對(duì)柱浮選環(huán)境的改善以及對(duì)浮選結(jié)果有影響。通過試驗(yàn)證明，篩板使柱體流態(tài)整流，形成了上下密度 和空隙度均一的流化床層。 關(guān)鍵詞:浮選柱；篩板；充填 中圖分類號(hào):TD94文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文

2、章編號(hào):1008-8725（2010）07-0094-03Column Flotation Packing and Analysis on Sieve Plate LU Yang1，LIU Jiong-tian2Role（1. School of Material Science and Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China; 2. School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining & Technology

3、, Xuzhou 221008, China） Abstract:The Packing in column flotation is an effactive way of increasing separation efficiency and falling down column flotation height. By the contrast of flow pattern before and after thesieve packing, the change of flotation environment and the effect on flotation result

4、s were analyzed. Finally, the test proved that the flow state homogeneous density and uniformity was formed. Key words:column flotation; sieve plate; packingwas reorganized, and the fluidized bed layer ofT.C.埃塞爾2證明了用平阻板能防止軸向混合， 減少氣泡兼并。平阻板可以改善氣泡的徑向擴(kuò)散和礦漿沿柱軸方向的快速流出，形成了近似的栓塞 流。 由此,從篩板充填入手，研究在柱浮選段進(jìn)行介質(zhì)充填，

5、以改善浮選段分選環(huán)境，提高分選效率。 0前言 浮選柱充填的思路來自于化工方面廣泛應(yīng)用的塔器設(shè)備，其特點(diǎn)為：改變并控制了浮選柱內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了浮選過程的“塞流”；強(qiáng)化了浮選柱內(nèi)三相體系之間的能量交換，是提高柱浮選逆流碰撞與礦化效率的一條有效途徑與方法； 提出一種氣體成泡方式，氣泡在升浮過程中不易兼1浮選柱篩板充填 旋流靜態(tài)微泡浮選柱3-7是一種具有我國自并；充填對(duì)泡沫層有支撐作用，使分選過程更定1。 目前，研究最多的是填料充填。填料充填通過把柱體隔斷成若干上下狹窄空間，使礦漿與氣泡形成上下貫通的塞流通道，明顯改善氣泡在柱內(nèi)的徑向分布，有效防止空塔式浮選柱氣泡兼并嚴(yán)重、返混強(qiáng)烈、操作不穩(wěn)定

6、等缺點(diǎn)，提高了浮選柱操作的穩(wěn)定性。但是，填料充填的效率高，造價(jià)也高，安裝與維護(hù)工作量大，填料通道抗堵性差。此外，對(duì)于垂 直方向的大尺度渦旋，波紋充填不能有效遏制。 穩(wěn)主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型柱式分選方法與設(shè)備, 其特有的梯級(jí)優(yōu)化分選結(jié)構(gòu)使浮選柱技術(shù)在我國礦物分選方面得到成功應(yīng)用。梯級(jí)優(yōu)化分選包括柱浮選、旋 流分選、管流礦化三部分，如圖 1。整個(gè)設(shè)備為柱體， 柱浮選位于柱體上部，它采用逆流碰撞礦化的浮選原理，在低紊流的靜態(tài)分選環(huán)境中實(shí)現(xiàn)微細(xì)物料的分 選，在整個(gè)柱分選方法中起到粗選與精選作用； 柱浮選與旋流分選呈上、下結(jié)構(gòu)連接，構(gòu)成柱分選 方法的主體；旋流分選包括按密度的重力分離以及 收稿日期:2009-

7、11-08;修訂日期:2010-04-27基金項(xiàng)目：國家杰出青年科學(xué)基金（50425414）；華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2007 年開放基金（200727） 作者簡介:路陽（1981-），男，山東濟(jì)寧人，碩士，河南理工大學(xué)礦物加工實(shí)驗(yàn)室教師，從事浮選柱應(yīng)用方面的研究，E-mail: 。 ! 第 7 期路 陽，等：浮選柱充填及篩板作用分析95泡的出現(xiàn)；篩板把浮選柱沿柱高分割成若干個(gè)小的分選空間，在每個(gè)分選空間內(nèi)，仍存在小尺度的渦旋，流體的紊流度隨著遠(yuǎn)離柱體底部而顯著降低；在煤泥分選過程中可看到柱體顏色隨分選過程的進(jìn)行自上而下地由深顏色變?yōu)闇\顏色，可觀

8、察到分選過程的持續(xù)進(jìn)行。 利用柱浮選篩板充填連續(xù)試驗(yàn)系統(tǒng)測定的煤泥分選過程中沿柱高的灰分變化如表 1 所示。沒有篩板充填時(shí)，柱分離段內(nèi)沿柱高各點(diǎn)（采樣點(diǎn) 2#5#） 的灰分都在 22% 左右， 整個(gè)柱高的灰分梯度為1.62%/m。篩板充填后，垂直方向的大尺度渦旋消失，軸向混合大大削弱。從柱分離段底部（9#）到原料入口（3#）的灰分降幅達(dá)到 17.69%，柱高灰分梯度達(dá) 到 6.80%/m。篩板充填顯著改善了分選效果。 圖 1 旋流靜態(tài)微泡浮選柱分選原理 在旋流力場背景下的旋流浮選。旋流浮選不僅提供了一種高效礦化方式，而且使得浮選粒度下限大大降低，浮選速度大大提高。旋流分選以其強(qiáng)回收努力在柱分選

9、過程中起到掃選柱浮選中礦作用。管流礦化利用了射流原理，通過引入氣體以及粉碎成泡，在管流中形成循環(huán)中礦的氣固液三相體系，并實(shí)現(xiàn)了高度紊流礦化。管流礦化沿切向與旋流分選相連，形成中礦的循環(huán)分選。 旋流分選和管流礦化強(qiáng)化了中礦循環(huán)，提高了回收率。但是，由于旋流場上移與擴(kuò)展，柱浮選段的礦漿與氣泡在上升的同時(shí)，仍不可避免地發(fā)生旋轉(zhuǎn)以及由此引起的強(qiáng)烈紊流。柱浮選的靜態(tài)化分離與底部旋流的高紊流的突出矛盾，已成為旋流靜態(tài)微泡浮選柱發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)障礙。 針對(duì)上述特點(diǎn)，在既能利用高紊流旋流力場對(duì)中礦的強(qiáng)制循環(huán)作用，又避免其對(duì)柱浮選環(huán)境造成的不利影響的前提下，提出了柱浮選段的篩板充填。 圖 2 是柱浮選段篩板添加前

10、后流體流態(tài)變化 描繪圖?？梢钥吹?，浮選區(qū)域內(nèi)篩板的添加顯著改善了浮選柱內(nèi)的流體狀態(tài)2。 表 1篩板充填前后的浮選柱分選狀況 距溢流口距離/mm充填前灰分/%充填后灰分/%樣品編號(hào)1# （精煤） 2#3#4#5#6#7#8#9#10#11# （尾礦） 入料 灰分梯度/%m-106009001200150018002700240026003200-9.1422.80- 22.56- 21.73- 21.41- 26.6048.8014.481.626.8116.6718.7220.5120.3522.6823.3730.4834.36- 69.4720.376.802 篩板對(duì)浮選的作用2.1 實(shí)驗(yàn)

11、方法 2.1.1 物料和藥劑 實(shí)驗(yàn)所用的煤來自（中國河南?。┢巾斏侥尺x煤廠。 藍(lán)色墨水作為浮選示蹤液。示蹤液隨煤加入給礦水中，其在泡沫產(chǎn)品和尾礦流中的濃度被用來確定進(jìn)入泡沫產(chǎn)品或尾礦中的給料水的百分?jǐn)?shù)。用紫 外可見光分光光度計(jì)測定產(chǎn)品中示蹤液的濃度。 圖 2 篩板充填的流體效應(yīng) （1） 充填前流體狀況：渦旋尺度大，底部水流（夾帶大量氣泡） 可直接竄流至浮選柱入料口以上部位，大氣泡的升浮對(duì)整個(gè)浮選柱內(nèi)的流體有很大擾動(dòng)；氣泡與礦粒大多隨湍急的水流運(yùn)動(dòng)，看不到氣泡在礦漿中的升浮與礦物顆粒在礦漿中的下沉，沒有形成“逆向碰撞與礦化”的現(xiàn)象；在分選過程中看不到礦漿顏色沿柱高的變化，要么是均一的黑色，要么是

12、尾礦的灰色。 （2） 充填后的現(xiàn)象描述：看不到大渦旋與氣2.1.2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)8浮選裝置如圖 3 所示，篩板可自由添加和取出。 2.1.3 實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)分 2 組（1 組有篩板，1 組無篩板），每組 3 批。先把部分適量水加進(jìn)調(diào)漿桶，再倒入煤，然后加足夠調(diào)漿水，攪拌均勻。加入藥劑再攪拌約 5 min， 使藥劑作用均勻。該煤的浮選性很好，捕收劑為煤 96第 29 卷煤炭技術(shù)圖 5 篩板對(duì)浮選柱底流物產(chǎn)率的影響曲線 體內(nèi)流化床層進(jìn)行整流，形成上下密度和空隙度均一的流化床層，便于在氣泡從下向上運(yùn)動(dòng)過程中更好地與礦物顆粒進(jìn)行接觸、礦化，從而實(shí)現(xiàn)微細(xì)顆粒的高效（高回收率和高品位）分選。 從動(dòng)力學(xué)角度分析也

13、可以知道，充填使浮選流體在浮選柱浮選段合理分布，使微泡與顆粒碰撞概率達(dá)到最大，礦化效應(yīng)得到加強(qiáng)，這些作用提高了 礦物分選選擇性。 圖 3 浮選柱篩板充填試驗(yàn)研究系統(tǒng) 1.篩板 2.浮選柱 3.進(jìn)料口 4.給料泵 5.U 管接口 6.管浮選裝置 7.氣體流量計(jì) 8.液體流量計(jì) 9.壓力表 10.循環(huán)泵 11.攪拌桶 12.U 管壓差計(jì) 13.變頻控制柜 14.精礦出口 15.尾礦出口16.管浮選裝置 17.射流口 油，用量 25 d/kg（5# 針頭），不加氣泡劑。添加 5 mL 示蹤液。然后將調(diào)漿好的煤漿加入到浮選柱進(jìn)行浮選。按 01,12,23,35,57 和 79 min 的時(shí)間間隔分別采

14、集泡沫樣、尾礦樣。用 UV- 2602 型紫外可見光分光光度計(jì)在波長 600 nm 下測出濾液的吸光值，其大小代表了產(chǎn)品中示蹤物的濃度。 2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 實(shí)驗(yàn)在相同的操作條件下進(jìn)行。有篩板充填和無篩板充填均進(jìn)行 3 次相同的實(shí)驗(yàn)，為減小相同實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差，對(duì) 3 組實(shí)驗(yàn)結(jié)果取平均值。 3結(jié)論 （1） 浮選柱內(nèi)的充填是實(shí)現(xiàn)“靜態(tài)化”的有效手段。篩板充填在簡化充填結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)浮選柱內(nèi)的流態(tài)和礦化環(huán)境進(jìn)行了整合，對(duì)浮選過程礦漿 中的氣泡進(jìn)行了剪切和穩(wěn)定，減少并兼并，達(dá)到 了穩(wěn)定浮選過程、提高浮選效率的目的。 （2） 柱浮選的充填篩板防止了給礦水被帶入到泡沫產(chǎn)品中，降低了機(jī)械夾帶物的影響；

15、防止物料在短回路中進(jìn)入尾礦，保證礦粒與氣泡充分接觸， 從而可以提高可浮礦粒的回收率。 （3） 浮選柱充填是提高浮選柱分選效率和降低浮選柱高度的有效途徑之一，為浮選柱技術(shù)提供了很好的發(fā)展思路與空間。 參考文獻(xiàn)： 2.2.1篩板對(duì)夾帶到溢流中的給礦水量的影響 如圖 4 是篩板對(duì)夾帶到溢流中的給礦水量的影響曲線圖。從 2 條曲線的誤差寬度可以看出，沒有篩板的浮選柱示蹤物濃度含量比有篩板浮選柱的大，這種差別是由于篩板防止了浮選柱運(yùn)轉(zhuǎn)過程中由于軸向混合或大氣泡形成所造成的操作混亂。同時(shí)篩板也防止了給礦水帶入到泡沫產(chǎn)品中，降低 了機(jī)械夾帶物的影響。 1T.C.埃塞爾.在浮選柱工作時(shí)平阻板穩(wěn)定性的研究J.國外金屬礦 選礦，2002,(6):24- 26.劉炯天.旋流靜態(tài)微泡柱分選方法及應(yīng)用(之二) 柱分離過程的靜態(tài)化及其充填方式J.選煤技術(shù),2000,(2)：1- 5.劉炯天.旋流靜態(tài)微泡柱分選方法及應(yīng)用(之一) 柱分選技術(shù)與旋流靜態(tài)微泡柱分選方法J.選煤技術(shù),2000,(1)：42- 44.劉炯天.旋流靜態(tài)微泡柱分選方法及應(yīng)用(之四)旋流力場分離與強(qiáng)化回收機(jī)制J.選煤技術(shù),2000,(4)：1- 4.劉炯天.旋流靜態(tài)微泡柱分選方法及應(yīng)用(之五) 柱分選設(shè)備系列化及大型旋流靜態(tài)微泡浮選床J.選煤技術(shù),2000,(5):1- 4.劉炯天.旋流靜態(tài)微泡浮選柱及潔凈煤