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1、材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组第三章 浮选机及辅助设备3.1 浮选机的基本作用3.1.1 3.1.1 浮选机的基本作用浮选机的基本作用n n浮选机是实现浮选的工业设备。浮选机应具有以下作浮选机是实现浮选的工业设备。浮选机应具有以下作用：用：n n 使矿浆处于湍流状态，以保证矿粒的悬浮和药剂使矿浆处于湍流状态，以保证矿粒的悬浮和药剂的分散，并以一定动能运动、碰撞，实现矿粒和药剂的分散，并以一定动能运动、碰撞，实现矿粒和药剂的附着；的附着；n n 引入空气，产生大小合适、数量足够、稳定性适引入空气，产生大小合适、数量足够、稳定性适宜的气泡，使之分散在矿浆中，以一定的动能运动，
2、宜的气泡，使之分散在矿浆中，以一定的动能运动，并和药剂、矿粒碰撞，产生选择性粘附，实现矿化；并和药剂、矿粒碰撞，产生选择性粘附，实现矿化；n n 矿化气泡能升至液面，形成三相泡沫层，并产生矿化气泡能升至液面，形成三相泡沫层，并产生二次富集作用；泡沫精矿和尾矿能及时排出。二次富集作用；泡沫精矿和尾矿能及时排出。浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组3.1.2 对浮选机的基本要求和评价浮选生产中，性能优良的浮选机应满足下列要求：浮选生产中，性能优良的浮选机应满足下列要求：n n 充气量大且易调节。充气量大且易调节。n n 搅拌强度要足够，满负荷停车后易于直
3、接搅拌强度要足够，满负荷停车后易于直接重新启动。重新启动。n n 矿浆通过能力大；槽内矿浆循环量大。矿浆通过能力大；槽内矿浆循环量大。n n 形成稳定的矿浆液面和泡沫层，及时稳定形成稳定的矿浆液面和泡沫层，及时稳定地排出泡沫精矿。地排出泡沫精矿。n n 结构简单，维修方便，能耗低，寿命长，结构简单，维修方便，能耗低，寿命长，能长期安全运转。能长期安全运转。n n 适应自动化需要，调节方便、灵活，减少适应自动化需要，调节方便、灵活，减少检测仪表和执行机构数量。检测仪表和执行机构数量。浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组3.1.3 浮选机中矿浆的充气 1
4、.1.气泡的生成气泡的生成n n气泡生成原则上有三种方法。气泡生成原则上有三种方法。n n(1) (1) 机械搅拌作用将空气流粉碎形成气泡机械机械搅拌作用将空气流粉碎形成气泡机械搅拌式浮选机气泡生成主要通过此法。搅拌式浮选机气泡生成主要通过此法。 形状不同的转子或叶轮对矿浆进行激烈搅拌，形状不同的转子或叶轮对矿浆进行激烈搅拌，使矿浆产生强烈的旋涡运动。由于旋涡的剪切使矿浆产生强烈的旋涡运动。由于旋涡的剪切作用，吸入浮选机的空气被分散成直径不等的作用，吸入浮选机的空气被分散成直径不等的气泡。矿浆和气泡相对速度越大，紊流程度越气泡。矿浆和气泡相对速度越大，紊流程度越高，气高，气液界面张力越低，气流
5、被矿浆的旋涡液界面张力越低，气流被矿浆的旋涡剪切分割成的气泡直径越小，数量越多。剪切分割成的气泡直径越小，数量越多。 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组(2) (2) 空气通过多孔介质的细小眼孔形成气泡空气通过多孔介质的细小眼孔形成气泡 压入的空气通过带有压入的空气通过带有细小孔眼的多孔介质，细小孔眼的多孔介质，如微孔陶瓷、帆布等特如微孔陶瓷、帆布等特别的充气器后便会别的充气器后便会 产产生细小气泡，如图示。生细小气泡，如图示。但空气的压力要适当：但空气的压力要适当：太小时不利于空气透过，太小时不利于空气透过，气泡数量少；过大时又气泡数量少；过大时
6、又易形成喷射气流而不成易形成喷射气流而不成泡，并造成液面不稳。泡，并造成液面不稳。 如图空气通过细孔形成气如图空气通过细孔形成气泡示意图泡示意图浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组(3) (3) 气体从矿浆中析出形成微泡气体从矿浆中析出形成微泡 在标准状态下，空气在水中的溶解度约为2%，当压力降低，溶解的气体便会以微小气泡的形式从溶液中析出。析出的微泡具有直径小、分散度高、气液界面大、有选择地优先在疏水性较高的表面析出等特点，因而称为活性微泡。 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组影响微泡析出的主要因素有：
7、 开始时矿浆中空气的饱和程度，即空气的溶解度。 随后矿浆的降压程度 。 是否具有微泡析出的“核心” 。当有“核心”（如矿物的疏水性表面）时，微泡可优先在这些“核心”析出。疏水性表面越多 ，越有利于微泡的析出，特别是疏水性矿粒表面的微孔、裂纹和缺口等处若被气体分子填补（称气体幼芽），它们便成了微泡析出的“核心”。因此矿浆中疏水性矿粒的存在改善了微泡析出的条件，而微泡的析出又强化了疏水性矿粒的浮选 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组3.1.5 浮选机的分类 n n目前应用最多的分类法是按充气和搅拌方式的不同将浮选机分为两大类，即机械搅拌式和无机械搅拌式
8、。 n n根据供气方式的不同又分为机械搅拌自吸式和机械搅拌压气式两种 n n根据生成气泡的方法不同，有使空气通过微孔而强制弥漫的压气式；有用喷射旋流手段产生强制涡流切割空气及使空气溶解后再析出的喷射式，也有用真空减压法使气泡从矿浆中析出的真空减压式等。 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组3.2 机械搅拌式浮选机 3.2.1 机械搅拌式浮选机的特点 机械搅拌式浮选机分自吸式和压气式两类，自吸式具有机械搅拌式浮选机分自吸式和压气式两类，自吸式具有如下特点：如下特点：n n 搅拌力强，可保证密度、粒度较大的矿粒悬浮，并可促进搅拌力强，可保证密度、粒度较大
9、的矿粒悬浮，并可促进 难溶药剂的分散与乳化。难溶药剂的分散与乳化。n n 对分选多金属矿的复杂流程，自吸式可依靠叶轮的吸浆作对分选多金属矿的复杂流程，自吸式可依靠叶轮的吸浆作 用实现中矿返回，省去大量砂泵。用实现中矿返回，省去大量砂泵。n n 对难选和复杂矿石或希望得到高品位精矿时，可保证得到对难选和复杂矿石或希望得到高品位精矿时，可保证得到 较好的稳定指标。较好的稳定指标。n n 运动部件转速高、能耗大、磨损严重、维修量大。运动部件转速高、能耗大、磨损严重、维修量大。n n压气式是压入空气来完成充气，故具有以下特点：压气式是压入空气来完成充气，故具有以下特点：n n 充气量大，便于调节，对提
10、高产量和调整工艺有利。充气量大，便于调节，对提高产量和调整工艺有利。n n 搅拌不起充气作用，故转速低、磨损小、能耗低、维修量小。搅拌不起充气作用，故转速低、磨损小、能耗低、维修量小。n n 液面稳定、矿物泥化少、分选指标好，但需压气系统和管路。液面稳定、矿物泥化少、分选指标好，但需压气系统和管路。浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组3.2.2 机械搅拌式浮选机的结构1.转子定子系统n n浮选机的充气搅拌机构实际上是个转子定子结构，转子和电机相连，高速旋转；定子和机体连结固定。n n转子定子的结构不同形成了不同的浮选机系列，决定了各自的充气搅拌性能。
11、 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组充气搅拌机构转子叶轮叶片状离心叶轮和棒条叶轮。叶片状离心叶轮和棒条叶轮。叶片状离心叶轮大致分四种：叶片状离心叶轮大致分四种： 单面（层）叶轮，叶片放射状布置，仅位于单面（层）叶轮，叶片放射状布置，仅位于圆盘上表面。圆盘上表面。 双面（层）叶轮，圆盘上下两面均有叶片，双面（层）叶轮，圆盘上下两面均有叶片，搅拌能力较强。搅拌能力较强。 离心泵叶轮，叶片为弯曲状，位于上下两个离心泵叶轮，叶片为弯曲状，位于上下两个圆盘中间，形成封闭通道。圆盘中间，形成封闭通道。 混流泵叶轮混流泵叶轮 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院
12、矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组2.槽体 浮选机断面形状多为矩形，其下部也可为圆形，槽体浮选机断面形状多为矩形，其下部也可为圆形，槽体 的几何特征可用槽深（溢流堰与槽底之距离）与槽宽的几何特征可用槽深（溢流堰与槽底之距离）与槽宽 之比（简称深宽比）表示之比（简称深宽比）表示 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组3.2.3 常用机械搅拌式浮选机1.XJM型浮选机 XJM4型浮选机。 该机有浮选槽、中矿箱、搅拌机构、刮泡机构和放矿机构几部分组成 。 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组图XJM4型浮
13、选机搅拌机构的示意图浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组浮选机的充气-搅拌机构：n n浮选机的充气浮选机的充气- -搅拌机构：由叶轮，竖轴，搅拌机构：由叶轮，竖轴， 套筒和定子组成套筒和定子组成 n n(1)(1)竖轴竖轴n n竖轴是叶轮旋转的传动轴，多为实心轴，少竖轴是叶轮旋转的传动轴，多为实心轴，少数浮选机的竖轴也有空心的，空心轴除具有数浮选机的竖轴也有空心的，空心轴除具有传动功能玩外，它还是空气导管。传动功能玩外，它还是空气导管。n n(2)(2)叶轮叶轮n n叶轮式驱动浮选槽内矿浆循环，使矿粒悬浮，叶轮式驱动浮选槽内矿浆循环，使矿粒悬浮，空心
14、吸入和分散，气液矿化之源。空心吸入和分散，气液矿化之源。n n 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组 叶轮构形可分为盘形，星形和抛物线形；盘形叶轮按圆盘的层数可分为单层，双层，三层。其中应用最多的为单层叶轮；叶轮叶片的形状多为长方形平板，少数叶轮也有采用棒形叶片；叶轮叶片形状可为直式，斜直式，弯曲式三种，一般直式叶轮充其量打，功率消耗也大，斜直式吸气效果较好，多用作为吸气轮，弯曲叶片甩出矿浆动能较小，扩散性较好，多用作吸浆轮，一般叶片数以4-6个效果较好，浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组 而棒形叶轮充气
15、量较小，功率消耗也很少，多用作搅拌轮。n n 叶轮直径（D）和叶轮高度（h）之比（D/h）或反之（h/D）称为形比。n n 叶轮的几何尺寸常用叶轮直径来表征， 叶轮直径（D）作为基本参数，用于决定 浮选槽设计和工作参数浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组n n(3)定子n n定子是叶轮做配合部件，由罩（盖板） 和导向叶片组成。n n盖板作用：n n(1)当矿浆被叶轮甩出时，在盖板下形成负 压吸气；n n(2)调节进入叶轮区的矿浆量；n n(3)停车时可以防止矿砂沉积在叶片上“压死”叶轮，从而可以随时开停车n n(4)起一定程度的稳压作用浮选机及辅助设
16、备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组n n导向叶片（导流片）与盖板铸成一体围绕叶轮倾斜排列的固定叶片，导向叶片与半径成一定径向夹角，这一夹角和叶轮甩出矿浆的径向夹角相吻合，其作用：n n(1)减少水力损失；n n(2)提高真空度n n(3)使空气受到剪切，成为较小气泡浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组n n径向间歇,转子最大半径和定子导流片最小半径之差值。n n轴向间歇，是叶轮叶片上缘和定子罩下面的间歇n n一般盘形叶轮的径向间歇小于25毫米，轴向间歇小于8毫米浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料
17、学院矿物加工工程教研组XJM4型浮选机工作时，叶轮转动甩出矿浆，形成负压，来自套筒的空气和循环孔吸入的循环矿浆被吸到叶轮上部直叶片所作用的空间进行混合,入料矿浆从叶轮底部中心吸入管吸到吸浆室。在离心力作用下，上述各股浆气物料分别沿各自锥面向外甩出。自空心轴吸入的空气与吸浆室吸入的矿浆先在叶轮内混合后再甩出，甩出的所有的浆气混合物在叶轮出口处相遇，激烈混合，并通过定子导向叶片和槽底导向板冲向四周斜下方，然后在槽底折向上，形成W形矿浆流动型式。运动过程中气泡不断矿化，稳定升到液面，形成泡沫层。 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组2. XJZ8型浮选机
18、其结构，由槽体、刮泡机构、搅拌 机构和液面自动控制机构等组成。搅 拌机构，由空心轴1、套筒2、倒锥循 环筒3、叶轮4、定子5和调节片6组成。浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组 图XJZ8型浮选机示意图1入料管；2浮选槽；3叶轮；4锥形筒；5假底；6进气孔；7空心轴加药斗；8定子；9稳流板；10 定子加药斗；11闸板；12电动执行机构浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组XJXZ8型浮选机机构1搅拌机构；2 槽体；3刮泡机构；4液面自动控制机构；5叶轮；6倒锥循环筒；7 稳流板及假底；8直流通道；9气溶胶加药
19、装置浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组 浮选机工作时由于叶轮的旋转，在离心力的作用浮选机工作时由于叶轮的旋转，在离心力的作用下充满定子叶轮内的矿浆被甩出，同时叶轮内产下充满定子叶轮内的矿浆被甩出，同时叶轮内产生负压，经套筒和空心轴吸入空气和药剂，然后生负压，经套筒和空心轴吸入空气和药剂，然后又从叶轮上下盖板的循环孔吸入矿浆。在叶轮的又从叶轮上下盖板的循环孔吸入矿浆。在叶轮的回转作用下，矿浆、空气和药剂三相不断混合并回转作用下，矿浆、空气和药剂三相不断混合并向外甩出，使气泡得到矿化。矿化气泡经稳流板向外甩出，使气泡得到矿化。矿化气泡经稳流板的稳流作用
20、升到液面形成泡沫层。未矿化的物料的稳流作用升到液面形成泡沫层。未矿化的物料可以进行循环，再次进入叶轮，或去下一槽浮选。可以进行循环，再次进入叶轮，或去下一槽浮选。 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组XJZ8型浮选机的特点n n 采用双偏摆叶轮，叶轮分上下两层，由一个与采用双偏摆叶轮，叶轮分上下两层，由一个与水平呈水平呈77角的斜圆盘隔开，上下两层各有角的斜圆盘隔开，上下两层各有 6 6个高个高度不同、呈辐射状对称排列的直叶片，叶轮的底度不同、呈辐射状对称排列的直叶片，叶轮的底部有个水平圆板。双偏摆叶轮在旋转时，叶轮圆部有个水平圆板。双偏摆叶轮在旋转
21、时，叶轮圆盘与上下盖板和叶片所形成的空间随时都在变化，盘与上下盖板和叶片所形成的空间随时都在变化，充气矿浆从叶轮内向外流出时，交替受到扩展和充气矿浆从叶轮内向外流出时，交替受到扩展和碾压作用，当充气矿浆受碾压时，部分空气溶解碾压作用，当充气矿浆受碾压时，部分空气溶解于矿浆，当充气矿浆扩展时，溶解于矿浆中的空于矿浆，当充气矿浆扩展时，溶解于矿浆中的空气又以微泡在疏水性表面析出，可大大增加疏水气又以微泡在疏水性表面析出，可大大增加疏水矿粒向气泡的粘着速度和牢固性。因采用斜叶轮，矿粒向气泡的粘着速度和牢固性。因采用斜叶轮，充气矿浆从叶轮甩出时，对叶轮一周矿浆的每一充气矿浆从叶轮甩出时，对叶轮一周矿浆
22、的每一点，甩出的矿浆产生的搅拌力是交替变化的。因点，甩出的矿浆产生的搅拌力是交替变化的。因此，双偏摆叶轮具有更强的搅拌力，可采用较低此，双偏摆叶轮具有更强的搅拌力，可采用较低的速度。的速度。 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组3.3 充（压）气式浮选机 充（压 ）气式浮选机特点这类浮选机结构特点是无机械搅拌器，无传动部件，矿浆的充气靠外部压入空气，故称为充（压）气式浮选机。最典型的是浮选柱。浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组n n 压入的空气通过特制的、浸没在矿浆中的充气器（亦称气泡发生器）形成细小气泡
23、。因浮选柱属单纯的压气式浮选机，对矿浆没有机械搅拌或搅拌较弱，为使矿粒能与气泡得到充分碰撞接触，通常矿浆从浮选柱上部给入，产生的气泡从下部上升，利用这种逆流原理实现气泡矿化。同机械搅拌式相比，浮选柱具有结构简单、制造容易、占地小、维修方便、操作容易、节省动力、对 微细颗粒分选效果好等优点。浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组1.传统浮选柱n n如图国产浮选柱示意图，为高如图国产浮选柱示意图，为高6 67 m7 m的圆柱体，的圆柱体，底部装有一组微孔材料制成的充气器，上部设底部装有一组微孔材料制成的充气器，上部设有给矿分配器，给入的矿浆均匀分布在柱体的
24、有给矿分配器，给入的矿浆均匀分布在柱体的横断面上，缓缓下降，在颗粒下降过程中与上横断面上，缓缓下降，在颗粒下降过程中与上升的气泡碰撞，实现矿化。浮选柱内浮选区矿升的气泡碰撞，实现矿化。浮选柱内浮选区矿粒与气泡碰撞和粘着的几率大、矿浆气流的湍粒与气泡碰撞和粘着的几率大、矿浆气流的湍流强度较低，粘附在气泡上的疏水性矿粒不易流强度较低，粘附在气泡上的疏水性矿粒不易脱落。浮选柱的泡沫层可达数十厘米，二次富脱落。浮选柱的泡沫层可达数十厘米，二次富集作用特别显著，且可向泡沫层淋水加以强化，集作用特别显著，且可向泡沫层淋水加以强化，往往一次粗选便可获得高质量最终精矿。往往一次粗选便可获得高质量最终精矿。 浮
25、选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组浮选柱结构示意图浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组2. 微泡浮选柱 如图是微泡浮选柱结构图，特点是采用新型的微泡发生器。这种多孔管微泡发生器是在压力管道上设一微孔材质的喉管，喉管通过密封的套管同压缩空气相连，当矿浆快速经过喉管时，压缩空气经过套管从多孔材质的喉管的壁进入矿浆，形成微泡，并立即被流动的矿浆带走。微泡浮选柱的高度与直径比值在1015之间。煤浆由上部柱高2/3处给入，淋洗水加入泡沫中间。浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教
26、研组微泡浮选柱结构图 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组n n3.4 空气析出式浮选机n n3.5 浮选机的发展趋势和研究动态n n3.6 浮选机的选择、计算、调节和测定浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组3.7 浮选辅助设备n n浮选辅助设备主要包括调浆设备和浮选药剂的添加及乳化装置。3.7.1调浆设备n n浮选入料必须有合适、稳定的浓度，且有些药剂与矿浆必须有一定的接触时间，因此浮选前应设置调浆设备。调浆设备主要包括搅拌桶、矿浆准备器和矿浆预处理器等 浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教
27、研组材料学院矿物加工工程教研组1.搅拌桶n n 搅拌桶是选煤厂和选矿厂最广泛使用的调浆设备，作用是使药剂与矿浆充分接触；为浮选提供合适的浓度和一定的接触时间；保证浮选机给料的稳定压头和稳定性 。工作时矿浆由入料管给入桶内，药剂由上部加入，搅拌过程中与矿粒进行作用，上部矿浆还可通过循环孔不断循环，加强药剂分散及与矿粒的接触。浓度过高时可向桶内补加清水或循环水，调浆后的矿浆由溢流口排入浮选机。浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组煤浆搅拌桶结构示意图1搅拌机构；2循环套筒；3桶体；4搅拌叶轮浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物
28、加工工程教研组矿浆准备器1观察孔；2顶盖；3上桶体；4上环形槽；5下环形槽 ；6矿浆分散槽；7人孔；8给药管；9清理孔；10回药管；11 阀门；12接料漏斗；13下桶体；14电动机；15上盘；16下盘；17药剂出口；18起雾盘；19矿浆分布盘；20取样管；21排污管 ；22清水或滤液管；23进浆管浮选机及辅助设备安徽理工课件材料学院矿物加工工程教研组材料学院矿物加工工程教研组3.7.2 药剂添加装置n n药剂添加装置n n主要有给药机和阀门式给药装置。给药机在选矿厂部分采用，如轮式和杯式。但选煤厂几乎全部采用阀门式（即“龙头”），这是由于选煤厂药剂多以液态加入。通常“龙头”有两个旋钮，一个粗调，一个细调，该装置简单、可靠又方便，可用烧杯定时测定给药量。 浮选机及辅助设备安徽理工课件
