完整版!浮选柱工作原理与分类（二）

三、浮选柱设备

目前，常用的浮选柱多以逆流浮选柱为主，一些新型浮选柱将管流矿化也溶入到柱浮选分选体系中，取得了显著的分选效果。如旋流-静态微泡浮选柱通过高紊流的管流矿化，强化了柱分选环境，提高了难选物料的分选效率。

逆流式浮选柱的特点在于：

(1)比常规机械搅拌式浮选机和短体喷射式浮选柱有更大的矿化区。前者的矿化区仅在转子周围的高剪切区，后者也仅在射流所及的范围内，而逆流式浮选柱从给料口到气泡入口的整个捕集区都是矿化带，所以容积利用率高，单位容积的处理能力也大；

(2)矿物颗粒与气泡的碰撞及粘附机率大。机械搅拌式和喷射式浮选机的矿物颗粒和气泡高速甩出时运动方向基本一致，依靠紊流中两者间的速度差碰撞并实现粘附。但紊流不仅可使两者粘附，也可使两者脱离，且为了产生紊流要消耗很多能量。逆流浮选柱内颗粒和气泡的运动总体上是相向的，虽然运动的绝对速度较小，但相对速度却不小。由于紊流程度低、能耗低，颗粒和气泡的脱离几率也低；

(3)浮选柱产生的气泡分散度高、微细气泡多，因而同样的充气量可产生更大的气液界面，与矿物颗粒就有更多的碰撞机会，而且可产生多个气泡粘附于一个颗粒的气固絮团，减少了气泡和颗粒的脱落几率。此外大量微细气泡上升速度较慢，基本处于层流状态，造成和颗粒碰撞的有利条件，也提高了浮选速率和回收率；

(4)减少了高灰细泥的污染。机械搅拌式浮选机的泡沫精煤中常夹带高灰细泥，而逆流式浮选柱的湍流程度低，顶部又有冲洗水，迫使泡沫间夹带的入料水和高灰细泥排出，有利于生产低灰精煤和浮选脱硫。许多厂采用机械搅拌式浮选机，为提高精煤质量，或采用精选、扫选等复杂的流程，或以降低重选精煤的灰分来平衡全厂的精煤灰分，若采用浮选柱处理细泥 ，提高其分选效果，则有可能以简单的浮选工艺取得全厂最高的精煤产率。

在众多浮选柱中，最引人注目的有短体自由喷射式和高柱体逆流式浮选柱，后者被认为效果较好，应用广泛。该类型浮选柱主要有两种形式：一是充填介质式，即柱内充满某种结构的材料以粉碎气泡和创造良好的浮选环境；另一种是无充填式，即柱内无充填，以其他方法创造必要的分选条件。在实际应用中，根据分选物料性质的不同，这类设备内部都进行了一定程度上的填料充填。

下面以柱体高度为分类标准，就国内外自行研制或仿制的一些结构新颖的浮选柱为例作简要介绍。目前应用较为广泛的浮选柱将在下文“几种典型的浮选柱”中再作详细叙述。

（一）矮柱型浮选柱

1、旋流器式浮选柱

旋流器式浮选柱包括浮选柱分选段(浮选段)、旋流力场分选段(旋流段)、气泡发生器3部分。浮选段为一柱体，位于整个柱体的上部，旋流段采用柱锥相连的水介旋流器结构，并与浮选段呈上、下结构相连。从旋流段角度看，浮选段相当于放大了的旋流器溢流管。在柱体顶部，设置了冲洗水装置和泡沫精矿收集槽；给料管位于柱段中上部，最终尾矿由旋流段底流口排出。气泡发生器为外置式，沿切线方向与旋流段柱体相连（相当于旋流器切线给料管），气泡发生器上设导气管与起泡剂添加管。

气泡发生器是浮选柱的关键部件，它采用文丘里管和静止搅拌器的内部结构，具有吸入气体、气体粉碎成气泡以及气泡矿化多重作用。矿浆混合物沿切线方向进入旋流段，在旋流段内形成了气、液、固三相旋流力场。

旋流力场的作用之一是促成气泡的迅速分散，减少气泡沿柱体断面扩散所需要的路径，更重要的是对经过浮选段的中矿以及循环中矿的重力分选。在旋流力场作用下，物料按密度发生分离，其作用在于强化回收，保证得到合格尾矿。倒锥型套锥把经过旋流力场充分作用的底部矿浆机械分流成两部分：少量微气泡及大量中间物料进入倒锥内，单独引出后作为循环中矿；而大量高密度的粗粒物料则由内外倒锥之间排出，成为最终尾矿。

旋流式浮选柱还具有以下特点：(1)集浮选与重选原理于一身，强化了分选作用，提高了精矿产率，同时也降低了柱体高度。(2)采用外置式气泡发生器，无需压风机和充填介质，节能显著，充气量大，气泡质量好，不堵塞，易调节，工作稳定，易维护和更换。同时由于压力释放析出大量高质量的活性微泡，使浮选柱更适合于细粒级或超细粒级矿物的分选。(3)采用合理的柱体结构，不会沉积堵塞。

2、旋流充气浮选柱

 旋流充气浮选柱最早由美国研制。它是重选水力旋流器与浮选相结合的产物。它提出了一种高效充气矿化方式，与逆流矿化相对应，其成泡与矿化过程突出了“垂直”的特点。在较高强度的离心力场背景下，这种“垂直”矿化方式不仅提高了浮选的矿化效率，而且降低了浮选粒度下限。再加上离心力场的重力分离作用，形成了微细物料分选的综合力场优势。该设备的主要特点是：一是矿浆切向压力给入，将从多孔柱壁压入的空气剪切成气泡，气泡从柱壁向柱中心移动过程中，与颗粒发生碰撞附着，矿化速度高，因而浮选速度快，其处理能力相当于同容积浮选机的50倍；二是泡沫产品通过内螺旋向上运动排出，沉砂从底部环形排出，矿浆基本属于“塞流”；三是设备体积小，多孔介质孔眼不易堵塞，缺点是器壁磨损较甚，参数变化敏感性较大。

3、搅拌式浮选柱

搅拌式浮选柱实质上是浮选柱与浮选机结合的产物。该设备可改善粗颗粒的悬浮，提高+150μm粒级的回收率。如加拿大研制的多层搅拌浮选柱(Hydrochem)己在金矿浮选获得工业应用。

Wemco-Leeds搅拌式浮选柱也属于矮柱型浮选柱，它是将Leeds浮选柱与Wemco浮选机结合的产物。其特点是：(1)具有机械充气搅拌装置，矿浆均匀，粗粒不易沉淀；(2)柱内装有几层隔栅介质辊，悬动介质辊随泡沫层密度变化，上下浮沉。自动调节辊间间隙，以控制精矿品位；(3)高度接近常规机械浮选机高度；(4)柱顶加冲洗水，排除泡沫中脉石夹杂。该柱缺点是结构复杂。

4、射流浮选柱

射流浮选柱突破了传统浮选机和浮选柱设计上的基本概念，优化了浮选过程中捕集和分离这两个基本过程。一方面在射流浮选柱混合管内的中部区域，空气体积含量很高(可达60%~70%)，在高速射流强烈搅拌作用下，矿物颗粒与气泡碰撞并粘附的概率较大；另一方面混合管内的气泡尺寸较小，可供捕集颗粒的总面积较大。这两方面因素使得射流浮选柱在需要较大捕集概率的微细煤泥的浮选方面显示了突出的优越性。而且对于射流浮选柱来讲，气泡的上浮分离过程是在一个相对静止的环境中进行的，在上升过程中又受到了矿浆的清洗作用，排除了夹杂在气泡群中的微细非目的矿物颗粒，因此具有良好的分离选择性和分选精度。

在射流浮选柱基础上发展起来的双向充气射流浮选柱是一种新型高效的细粒矿物分选设备，作为机械搅拌式浮选机的更新换代产品，可用于细粒煤的分选、脱硫、超纯煤的制备以及金属矿物、非金属矿物的浮选。具有高效、节能、处理量大、设备简单可靠、投资省、见效快等特点。它由柱体、锥形漏斗、组合式气泡发生器等组成。

其工作原理是：入料矿浆经组合式气泡发生器充气后从上部进入柱体，使易浮的精矿得到优先浮选，其余的物料与矿浆一起向下运动，与从柱体底部进入的经另一组（或两组）气泡发生器充气的中矿循环矿浆碰撞，使精矿被再次捕集。循环给入的中矿与向下回流的没有矿化的中矿隔开，分成复选区与循环区，已充气的中矿先在复选区中向上流动，使其有更多的机会与气泡接触得到再选，同时矿化气泡的上浮速度恒大于此处水流上升速度，大大减少了进入循环区的无效气泡，从而提高了浮选效率。由于复选区呈漏斗状，其水流速度自下而上逐渐减小，可使部分难浮的较粗矿粒滞留其中反复矿化，改善了浮选柱普遍存在的不易回收粗颗粒矿物的问题。

该设备主要特点为：(1)采用由给料从柱体上部和循环中矿从柱体下部双向充气结构，有利于提高精矿的质量与回收率；(2)将循环给入的中矿与向下回流的中矿隔开，分成复选区与循环区，使充气的中矿进入浮选柱后，先在复选区中向上运动，以便中矿有更多的机会与气泡接触得到再选。由于矿化气泡在此上升流中上浮速度恒大于此处水流上升速度，所以大大减少了进入循环区的无效气泡，提高了浮选效率；(3)复选区设计为锥形，上升水流自下而上逐步减小，类似选矿的干扰沉降水力分级机，可以将一部分难浮的较粗的煤粒滞留其中，使其反复矿化，改善了浮选柱普遍存在的不易回收粗粒煤的情况；(4)柱体内有初选区、精选区、扫选区及复选区，可通过调节给矿、排矿及循环量，改变各分选区的高度以适应不同工况的需要；(5)由于双向充气，增大了中矿与气泡接触的机会，从而可以大大减少中矿循环量，降低能耗；(6)组合式气泡发生器配置在柱体外部，减少了管路布置，维护及更换喷嘴方便；改进的喷嘴结构既有利于吸气，又有利于气泡的分散；(7)自动化程度高。可根据泡沫层厚度自动调节液位，通过检测矿浆浓度自动调节药剂（起泡剂、捕收剂）添加量。

5、全泡沫浮选柱

全泡沫浮选柱其特点是：(1)空气、水、起泡剂一起给入柱体充气区中，整个柱体全被气泡充满，入料从柱中上部给入到泡沫中，完全利用泡沫富集作用进行分选，可获得很高的精矿品位；(2)柱体高度仅1m左右。缺点是矿浆停留时间短，矿化不充分。

6、气浮式浮选柱（微泡型）

新型槽型气浮式浮选柱属于微泡型浮选柱。浮选柱主体主要是一方形柱。侧面与另一个方形柱连接，柱下端装有特制的充气式曝气装置（充气器)。该装置作为气泡发生器，当气体通过该充气器时，在水混合物中(溶有少量起泡剂)会形成大量乳状微细气泡上浮，并从侧面进人主体浮选往，形成稳定连续上升的泡沫层，而经浮选药剂调节好的矿浆则从浮选柱的同一侧的上方进人浮选柱，在矿浆流与泡沫流对流过程中形成矿化泡沫。然后矿化泡沫在上升和停留过程中实现二次富集。最后高品位泡沫产品自浮选柱的另一侧溢流至泡沫槽，非泡沫产品从浮选柱的下端排出。

来源：矿机之家

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