浮选柱充填及筛板作用分析

1、 煤 炭 技 术Coal Technology第 29 卷第 7 期2010 年7 期 Vol.29,No.07July,2010!选煤技术 浮选柱充填及筛板作用分析 路 阳1，刘炯天2（1. 河南理工大学 材料科学与工程学院，河南 焦作 454000；2. 中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221008）摘 要:充填是提高浮选柱分选效率和降低浮选柱高度的最有效途径之一。通过筛板充填前后的浮选流态对比表明，充填筛板对柱浮选环境的改善以及对浮选结果有影响。通过试验证明，筛板使柱体流态整流，形成了上下密度 和空隙度均一的流化床层。 关键词:浮选柱；筛板；充填 中图分类号:TD94文献标识码:A文

2、章编号: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.埃塞尔2证明了用平阻板能防止轴向混合， 减少气泡兼并。平阻板可以改善气泡的径向扩散和矿浆沿柱轴方向的快速流出，形成了近似的栓塞 流。 由此,从筛板充填入手，研究在柱浮选段进行介质充填，

5、以改善浮选段分选环境，提高分选效率。 0前言 浮选柱充填的思路来自于化工方面广泛应用的塔器设备，其特点为：改变并控制了浮选柱内流体的流动状态，实现了浮选过程的“塞流”；强化了浮选柱内三相体系之间的能量交换，是提高柱浮选逆流碰撞与矿化效率的一条有效途径与方法； 提出一种气体成泡方式，气泡在升浮过程中不易兼1浮选柱筛板充填 旋流静态微泡浮选柱3-7是一种具有我国自并；充填对泡沫层有支撑作用，使分选过程更定1。 目前，研究最多的是填料充填。填料充填通过把柱体隔断成若干上下狭窄空间，使矿浆与气泡形成上下贯通的塞流通道，明显改善气泡在柱内的径向分布，有效防止空塔式浮选柱气泡兼并严重、返混强烈、操作不稳定

6、等缺点，提高了浮选柱操作的稳定性。但是，填料充填的效率高，造价也高，安装与维护工作量大，填料通道抗堵性差。此外，对于垂 直方向的大尺度涡旋，波纹充填不能有效遏制。 稳主知识产权的新型柱式分选方法与设备, 其特有的梯级优化分选结构使浮选柱技术在我国矿物分选方面得到成功应用。梯级优化分选包括柱浮选、旋 流分选、管流矿化三部分，如图 1。整个设备为柱体， 柱浮选位于柱体上部，它采用逆流碰撞矿化的浮选原理，在低紊流的静态分选环境中实现微细物料的分 选，在整个柱分选方法中起到粗选与精选作用； 柱浮选与旋流分选呈上、下结构连接，构成柱分选 方法的主体；旋流分选包括按密度的重力分离以及 收稿日期:2009-

7、11-08;修订日期:2010-04-27基金项目：国家杰出青年科学基金（50425414）；华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室 2007 年开放基金（200727） 作者简介:路阳（1981-），男，山东济宁人，硕士，河南理工大学矿物加工实验室教师，从事浮选柱应用方面的研究，E-mail: 。 ! 第 7 期路 阳，等：浮选柱充填及筛板作用分析95泡的出现；筛板把浮选柱沿柱高分割成若干个小的分选空间，在每个分选空间内，仍存在小尺度的涡旋，流体的紊流度随着远离柱体底部而显著降低；在煤泥分选过程中可看到柱体颜色随分选过程的进行自上而下地由深颜色变为浅颜色，可观

8、察到分选过程的持续进行。 利用柱浮选筛板充填连续试验系统测定的煤泥分选过程中沿柱高的灰分变化如表 1 所示。没有筛板充填时，柱分离段内沿柱高各点（采样点 2#5#） 的灰分都在 22% 左右， 整个柱高的灰分梯度为1.62%/m。筛板充填后，垂直方向的大尺度涡旋消失，轴向混合大大削弱。从柱分离段底部（9#）到原料入口（3#）的灰分降幅达到 17.69%，柱高灰分梯度达 到 6.80%/m。筛板充填显著改善了分选效果。 图 1 旋流静态微泡浮选柱分选原理 在旋流力场背景下的旋流浮选。旋流浮选不仅提供了一种高效矿化方式，而且使得浮选粒度下限大大降低，浮选速度大大提高。旋流分选以其强回收努力在柱分选

9、过程中起到扫选柱浮选中矿作用。管流矿化利用了射流原理，通过引入气体以及粉碎成泡，在管流中形成循环中矿的气固液三相体系，并实现了高度紊流矿化。管流矿化沿切向与旋流分选相连，形成中矿的循环分选。 旋流分选和管流矿化强化了中矿循环，提高了回收率。但是，由于旋流场上移与扩展，柱浮选段的矿浆与气泡在上升的同时，仍不可避免地发生旋转以及由此引起的强烈紊流。柱浮选的静态化分离与底部旋流的高紊流的突出矛盾，已成为旋流静态微泡浮选柱发展的关键技术障碍。 针对上述特点，在既能利用高紊流旋流力场对中矿的强制循环作用，又避免其对柱浮选环境造成的不利影响的前提下，提出了柱浮选段的筛板充填。 图 2 是柱浮选段筛板添加前

10、后流体流态变化 描绘图。可以看到，浮选区域内筛板的添加显著改善了浮选柱内的流体状态2。 表 1筛板充填前后的浮选柱分选状况 距溢流口距离/mm充填前灰分/%充填后灰分/%样品编号1# （精煤） 2#3#4#5#6#7#8#9#10#11# （尾矿） 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 筛板对浮选的作用2.1 实验

11、方法 2.1.1 物料和药剂 实验所用的煤来自（中国河南省）平顶山某选煤厂。 蓝色墨水作为浮选示踪液。示踪液随煤加入给矿水中，其在泡沫产品和尾矿流中的浓度被用来确定进入泡沫产品或尾矿中的给料水的百分数。用紫 外可见光分光光度计测定产品中示踪液的浓度。 图 2 筛板充填的流体效应 （1） 充填前流体状况：涡旋尺度大，底部水流（夹带大量气泡） 可直接窜流至浮选柱入料口以上部位，大气泡的升浮对整个浮选柱内的流体有很大扰动；气泡与矿粒大多随湍急的水流运动，看不到气泡在矿浆中的升浮与矿物颗粒在矿浆中的下沉，没有形成“逆向碰撞与矿化”的现象；在分选过程中看不到矿浆颜色沿柱高的变化，要么是均一的黑色，要么是

12、尾矿的灰色。 （2） 充填后的现象描述：看不到大涡旋与气2.1.2实验系统8浮选装置如图 3 所示，筛板可自由添加和取出。 2.1.3 实验方法 实验分 2 组（1 组有筛板，1 组无筛板），每组 3 批。先把部分适量水加进调浆桶，再倒入煤，然后加足够调浆水，搅拌均匀。加入药剂再搅拌约 5 min， 使药剂作用均匀。该煤的浮选性很好，捕收剂为煤 96第 29 卷煤炭技术图 5 筛板对浮选柱底流物产率的影响曲线 体内流化床层进行整流，形成上下密度和空隙度均一的流化床层，便于在气泡从下向上运动过程中更好地与矿物颗粒进行接触、矿化，从而实现微细颗粒的高效（高回收率和高品位）分选。 从动力学角度分析也

13、可以知道，充填使浮选流体在浮选柱浮选段合理分布，使微泡与颗粒碰撞概率达到最大，矿化效应得到加强，这些作用提高了 矿物分选选择性。 图 3 浮选柱筛板充填试验研究系统 1.筛板 2.浮选柱 3.进料口 4.给料泵 5.U 管接口 6.管浮选装置 7.气体流量计 8.液体流量计 9.压力表 10.循环泵 11.搅拌桶 12.U 管压差计 13.变频控制柜 14.精矿出口 15.尾矿出口16.管浮选装置 17.射流口 油，用量 25 d/kg（5# 针头），不加气泡剂。添加 5 mL 示踪液。然后将调浆好的煤浆加入到浮选柱进行浮选。按 01,12,23,35,57 和 79 min 的时间间隔分别采

14、集泡沫样、尾矿样。用 UV- 2602 型紫外可见光分光光度计在波长 600 nm 下测出滤液的吸光值，其大小代表了产品中示踪物的浓度。 2.2 实验结果与分析 实验在相同的操作条件下进行。有筛板充填和无筛板充填均进行 3 次相同的实验，为减小相同实验结果的偏差，对 3 组实验结果取平均值。 3结论 （1） 浮选柱内的充填是实现“静态化”的有效手段。筛板充填在简化充填结构的基础上，对浮选柱内的流态和矿化环境进行了整合，对浮选过程矿浆 中的气泡进行了剪切和稳定，减少并兼并，达到 了稳定浮选过程、提高浮选效率的目的。 （2） 柱浮选的充填筛板防止了给矿水被带入到泡沫产品中，降低了机械夹带物的影响；

15、防止物料在短回路中进入尾矿，保证矿粒与气泡充分接触， 从而可以提高可浮矿粒的回收率。 （3） 浮选柱充填是提高浮选柱分选效率和降低浮选柱高度的有效途径之一，为浮选柱技术提供了很好的发展思路与空间。 参考文献： 2.2.1筛板对夹带到溢流中的给矿水量的影响 如图 4 是筛板对夹带到溢流中的给矿水量的影响曲线图。从 2 条曲线的误差宽度可以看出，没有筛板的浮选柱示踪物浓度含量比有筛板浮选柱的大，这种差别是由于筛板防止了浮选柱运转过程中由于轴向混合或大气泡形成所造成的操作混乱。同时筛板也防止了给矿水带入到泡沫产品中，降低 了机械夹带物的影响。 1T.C.埃塞尔.在浮选柱工作时平阻板稳定性的研究J.国外金属矿 选矿，2002,(6):24- 26.刘炯天.旋流静态微泡柱分选方法及应用(之二) 柱分离过程的静态化及其充填方式J.选煤技术,2000,(2)：1- 5.刘炯天.旋流静态微泡柱分选方法及应用(之一) 柱分选技术与旋流静态微泡柱分选方法J.选煤技术,2000,(1)：42- 44.刘炯天.旋流静态微泡柱分选方法及应用(之四)旋流力场分离与强化回收机制J.选煤技术,2000,(4)：1- 4.刘炯天.旋流静态微泡柱分选方法及应用(之五) 柱分选设备系列化及大型旋流静态微泡浮选床J.选煤技术,2000,(5):1- 4.刘炯天.旋流静态微泡浮选柱及洁净煤