重介旋流器分选原理

1、重介旋流器分选原理重介选在矿物分选中的作用重介选可用于矿物的预选和精选。重介选的主要优点是效率高、理能力大、吨物料加工费低。而且其它方法难以处理的物料，也能进行有效的分选。作为预选设备，重介选是唯一能以01g·ml密度差(即有用成分与无用成分的密度差)进行分选的一-种方法。重介旋流器的出现不仅改善了分选效果，而且入选物料粒度下限可达到0·5ar m。重介旋流器还能移处理细嵌布的入料矿物，而且使用范围还可扩展到以前认为不能够预精选的物料。在煤炭工业研制出了自生重介系统(矿物细料作为分选介质)用于回收下限01ram的细粒入料。选煤工业中斯研制出了直径为12m的粒度重介旋流器(L

2、A RCODEM S)，入料粒度为1005mm，解决了粗粒煤和细粒煤须分别处理的问题，从而简化了流程。几种使用中的旋流器类型用于重介选的主要有两种旋流器。一类是标准旋流器，如荷兰的DSM旋流嚣，其结构与普通分级旋流器的不同处主要在于结构强度大及底流口直径一旋流器直径比大，特别是在处理大块入料时。这主要反映在入料口和底流口直径上，其设计入抖粒度至少为25arm。另一类是圆筒型旋流器，包括DWP，Tri，Flo和Lareodems于结构强度大及底流口直径一旋流器直径比大，特别是在处理大块入料时。这主要反映在入料口和底流口直径上，其设计入抖粒度至少为25arm。另一类是圆筒型旋流器包括DWP，Tri

3、，Flo和Lareodems旋流器。介质不是同矿物一起而是单独由泵打入倾斜放置的旋流器低端。如图1所示，物料沿轴向给入(带极少量介质)旋流器的顶端沉物则以控制的反压力沿旋流器筒俺切线方向排出，而浮物剐从旋流器的底部轴线方向排出。TriFlo与DWP及大粒度重介旋流器主要区别是，Tri Flo由两个分选段组，第一段的溢流作为第二段的入料。这，旋流器的第二段可以对第一段溢流产进行扫选(后一段的密度自然要比前一的密度略低，因第一段的溢流对第二段有稀释作用)。另一方面，低密度段的入料介质也可以加以稀释，以加大两段闻的密度差，出两种产品(例如荧石一重晶石的分选)，或者出精煤和中间产品(如低灰精煤和高灰精

4、煤)。DWP旋流器借助排料管来控制作用在沉物上的反压，而TriFio旋流器使用的是一个可调节的沉物排放箱，大粒度重介旋流器则使用旋涡器，这种旋涡器最初使用在英国沃赛尔旋流器上，是用于减小旋流器沉物排放口处所形成的过大旋涡。很明显，安装使用上述所有这些排料设备在一定程度上都起双重作用。第二类旋流器的工作原理是相似的，即矿物颗粒从中心给入，沉物颗粒沿着旋流器的周边移动到排料端。而DSM旋流器正相反，入料沿切线方向给入，而低密度颗粒则向旋流器中心移动。这两类旋流器的其它不同之处还在于，一类旋流器由于空气柱的附加限制，底流的流量也受到了限制，以致溢流量一底流量比值较大(一般为2：13：1)。而另一类旋

5、流器剐不同，即使是受底流反压力的作用，溢流一底流的流量比一般也为1：1。根据对这些资料的客观分析，可以认为，用第二种类型旋流器时，入料类似于浮物排放(如精煤产品)是沿径向从某点给入的，将会提高回收率。而对选矿来讲，使用第一类旋流器，有价值的精矿产品(通常是沉物)于是沿周边排除，回收率也会得到提高。如果仅仅是很少一部分沉物需要回收的话，一部分多余的介质流入浮物中是有益的。但是TriFlo旋流器毕竟具有两个分选段，和上述旋流器一样，总的流动情况及潜在的涡流产生源，对设备工作效率的限制有相同的影响。第=类旋流器系统的一个实际优点是，旋流器入口及旋流器筒壁的磨损可大大减小，特别是在矿右中含硬度高的低密

6、度成分的情况卞。影响分选效果的因素在探讨影响旋流器分选效果的因素前，需要说明的是，采用旋流器的主要优点是其中的固体颗粒可受到加速度的影响。作用在旋流器径向上的加速度因数z与等效重力有关，并由下式表示，即·Z=W2R985式中w一旋流器内颗粒的角速度，S-1，R一旋流器的半径，m。W=V/RR式中V一切向速度，ms-1Z和w都受颗粒在旋流器内部所处位置的影响，通常在旋流器筒壁处达到最小值，而在接近旋流器中心处达到最大值。入料压力55kpa时，在一直径250arm重介旋流器的中间点(距中,62mm)处的等效重力值约为20左右。如上文所述，介质的粘度和稳定性都影响分选效果。粘度的影响很明显

7、，它会限制入选颗粒的径向速度，致使邻近密度的颗粒因滞留时间短不能够正确地进入滥流或底流。这也是分选细粒物料时介质分选密度与颗粒的分配密度(YDo)比值加大的原因。介质稳定性的影响就不太明显，虽然可以概括地说，浮物和沉物密度有较大的密度差时，颗粒会聚集在中间密度范围区。有证据表明·如果在旋流器中保持一种层流状态，介质的流态类似于浓缩帆中的重矿浆。图2所示为旋漉器径向断面以及根据实验室沉降试验所绘制的介质分配剖面图。由图中可看出接近旋流器核心部分是清水，这可为浓缩介质旋漉器的实践所证实。然后是一个密度渐增医，该区主要是细粒介质。紧接着是一个密度基本恒区。有证据表明·如果在旋流器

8、中保持一种层流状态，介质的流态类似于浓缩帆中的重矿浆。图2所示为旋漉器径向断面以及根据实验室沉降试验所绘制的介质分配剖面图。由图中可看出接近旋流器核心部分是清水，这可为浓缩介质旋漉器的实践所证实。然后是一个密度渐增医，该区主要是细粒介质。紧接着是一个密度基本恒定区。随着介质离折程度的加大，清水区和低密度区的深度也逐渐增加。因此，在正常操作条件下，DSM旋沉器的恒定密度区内，有一轴向零速环。低密度区在离的影响下越过轴向零速区域前，分选密度接近底流密度，而在越过轴向零造区域后，分选密度将相对于底流密度而加大，这可由图8得到说明，在动态曲线的斜率比较高的速率增长的起始点处，旋流器的分配密度D。曲线与

9、底流曲线相脱离。这一点与底流密度(Pu)在介质的析离作用下，开始稳定的一点重台。由于分选区内细粒介质相对粒度较高，分选效率也从该点处开始下降。DSM旋流器在介质稳定的条件下，分选不同粒级的颗粒时，介质对分选密度和分选效果的影响遵循一定的规律，如图4所示。在选最粗的粒级时，分选密度n(相当于底流密度Pu)等于D o，但此后D。将随着颗粒粒度的减小而加大。当颗粒粒度减小时，分选效率也随之降低(E值增加)。在圆筒形旋流器中，较大一部分介质被带入沉物中，因此旋流器溢流和底流间的密度差也加大，反之亦然。这说明沉物反压对介质的流动形态有一定影响，而最终又将影响介质的分配。沉物反压力也可以使轴向零速区沿径向

10、向内部移动，这将导致分选密度的降低和介质析离程度的减小。一般认为，要使介质既具备一定的稳定性又具有不太高的粘度，这本身就是矛盾的。在很多情况下，要作折衷处理，使介质保持在一定的粘度和稳定性限度内，这可以通过联机粘度测定或根据底、溢流密度差进行控制来实现。除了利用介质自身性质外，使用分散剂也能改变介质的牯度。图5所示为某些化学药剂对介质粘度及沉降速度的影响，如石灰(通常用作抑制剂)可减缓牯泥的沉降速度，但可相应地增加介质牯度。硅化钠在低浓度时可大大增加沉降速度，但在高浓度时，却显著降低沉降速度但不影响粘度。偏磷酸盐在浓度比较低时(小于1gt)，既能降低牯度也能加大稳定性。碳酸钠、硼砂、磷酸钠也如

11、此。尽管这些资料主要涉及的是泥层的沉降速度，而不是泥层内部的沉降速度。但这些资料说明使用某些药剂确实能改善生产效率或者扩大给定介质的适用范围。但是，除了药剂本身也是防腐抑制剂外(如NaNO)，由于成本的关系，这些辅加药剂也只限于在为数不多的系统内使用，如细颗粒的分选，高密度分选和贵重物料的分选等。除了介质本身性质外，重介旋流器的效率也与入口压力流量及旋流器几何尺寸有关。孟格勒斯确定了标准给料压头H=9D(这里D是旋流器的直径)情况下的E值与旋流器直径关系，井指出直径6OO一200arm旋流器的效率有明显增加。他认为这是小直径旋流器中离心加速度也大的缘故。增加离心加速度固然能得到明显的效果(对2

12、50arm旋流器来说，从入口到中心的典型离心加速度值为5420g)，但旋流器的入料矿浆流量有一个上限值。若超出此个上限值，则有造成出现紊流和介质流动特性变化的可能性。而这个上限值又明显地取决于旋流器的几何尺寸。在芒特·艾萨半工业性试验厂内就入料压力对DW P旋流器工作情况的影响进行了研究，并证实，随着旋流器入料口压力的增大，密度差(PuPo)，分选密度差(d一y。)和E值将减小。在压力超过一定限度(1l5Pa或20D)后，情况正好相反。但是，进入底流和溢流的相对体积流量对PuPo或d oys值的影响情况，目前尚无评定资料。司托森奈发现，分选细粒煤时，可通过改变底流口直径的方法来控制产

13、率，麻流量以及分选密度。戴维斯也确定了底流口直径对分选效率的影响但他发现，介质粘度(取决于粘泥含量)也影响底漪的分配量及底流密度，从而也影响分选密度和分选效率。由上文所述可以靖楚地看出，介质体积流量的分配方法是很多的。介质体积流量的分配对分选效率和密度差都有显著的影响发展前景重介旋流器分选技术有可能扩展到新的矿物分选领域。目前，重介旋流器在煤炭行业扩展到分选细粒级的趋势，很可能转移到其它矿业界。使用自生介质的技术对矿业系统不适尉，而且从细粒人料中回收细粒介质也是一个主要的技术难题。以低密度的介质分选细粒入料(由于d。一y。增加)可以减少运转费用。这一技术显然适用于尾矿堆的再处理。其他发展领域是高密度分选。目前，铬铁矿的高密度分选最受欢迎，所采用的分选密度高述36g·ml_。这已基本上接近硅铁使用极限。TriFlo和大粒度重介旋流器的发展进一步加大了这一工艺灵活性，不仅扩大了分选范围，同时还扩大了同一分选机内颗粒的分选密度范围和粒度范围。未来的进展可