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1、分级旋流器和分选旋流器j)历缀旅历匙i38)利分级旋流器和分选旋流器曾令移苏跃华了牛.提要对旋流器的类型进行丁简要描连,着重将分级旋流器与分选旋流器在锥角大小,矿物密度,给矿压力,蛤矿浓度及溢流管插深度方面进行了对比,井指出分选旋流器的特点及应用前景.关键词分级分选锥角密度压力浓度水力旋流器在第二次世界大战前就已应用于生产,50年代已成为选矿厂的一种通用设备.其用途广泛,可用于分级,脱水,浓缩及预选丢尾.由于它的结构简单,投有运动部件,容易操作维护,越来越受到人们的重视.在结构和用途方面都在原有的水力旋流器的基础上得到不断完善和发展.按所使用的介质种类可分为水介质旋流器和重介质旋流器(包括涡流
2、分选器).水力旋流器是分级设备,重介质旋流器与水力旋流器的构造是基本相同的.为了减少重矿物的产率,安装时不象水力旋流器那样垂直安装,而是稍有倾斜,倾斜度越大,重产物越少涡流分选器是在重介质旋流器的基础上发展起来的,它实质上是一种倒置的旋流器.在上面引人空气导管,使沉砂!ml增大,可以提高人选粒度,处理量也相应增加.按用途和结构上的不同,有分级旋流器和分选旋流器.分级旋流器是根据物料性质的差异,可相应地改变其结构参数,分选旋流器是短锥旋流器,锥角为90.l80.(锥角为l8o.又叫圆柱旋流器),近年来,中南工业大学研制的曲面旋流选金器和涡流淘金机也是属于分选旋流器的类型,与此相类似的还有其它多种
3、设备不管是哪一种类型的旋流器,它们的分选机理是以旋转流场为基础的.由于矿物密度和粒度不同,所受到的离心力的差异中南工业大学矿物:程系教授湖南长沙41o13而实现分级或分选.水力旋流器用于分级有近六十年的历史,由于它的制造费用低,设备投资少,所以越来越受到众多选矿工作者的喜爱,并用于分选,而且已经在生产中成功地应用.现就分选旋流器和分级旋器的特点进行对比和分析.1给矿压力给矿压力是影响水力旋流器的主要因素.提高给矿压力,矿浆流速增大,处理量增加,分离粒度降低.为了实现比较细的分离粒度,常采用较高的给矿压力,因此,分级旋流器给矿压力视分离粒度而定我们采用锥角为6.旋流器分离高岭土,其分级粒度与给矿
4、压力的关系见表L压力过小,如小于0.05MPa,分级效率显着下降表1给矿压力与分离粒度的关系矿力MPa)0.250.20013003分离垃度mn0o600l000200.076而分选旋流器,一般给矿压力低于分级旋流器,美国和前苏联的研究结果表明:为了有效地选别重矿物,旋流器给矿压力不应超过0.0350.05MP.d.曲面旋流器选别砂金矿时,只需很低的给矿压力,就能实现按密度分选的目的.表2是其不同给矿压力的分选指标.由表2中数据可知,给矿压力在0.05表2给矿压力的影响009MPa之间就能达到理想的分选指标.给矿压力太高,选矿效率反而下降.这是因为分选旋流器的分选作用主要发生在底部,上部的旋转
5、流只是为底部的分选作用创造条件.在其底部,密度不同的矿粒是根据离心力,矿粒的重力向心推力及旋转剪切力的联合作用,最后实现按密度分选如给矿压力太大,旋转流会过强,易使密度小的粗粒进人重矿层,不利于分选;同时过强的旋转流导致分选腔底部矿浆的紊流作用强,破坏了联合作用力的作用,矿粒不能按密度精确地分层.另一方面,过大的给矿压力引起矿浆轴向速度大,易将重矿粒带人尾矿产品中.2旋流器的锥角分选旋流器与分级旋流器在构造上的根本区别是锥角的大小.总的来说,分级旋流器锥角小,分选旋流器锥角大.因为分级过程发生在整个旋流器的从上到下的各个部位.经验证明,锥角越小,按粒度分离的因素大,锥角越大,按密度分选的因素大
6、.从理论上讲,锥角的大小影响矿浆向下流动的阻力和分级自由面的高度,锥角小,阻力越大,分级自由面长所以一般细粒分级或脱水用的旋流器采用较小锥角,小到l0.l5.,而用于高岭土分级的旋流器锥角为6.粗粒分级或浓缩采用较大锥角,多为20.45.选别旋流器为了达到按密度分选的目的,一般采用较大锥角.这是因为分选主要发生在底部,上部的圆柱部分所形成的里,外环层,只是为底部的矿浆上,下分层打下一定基础既然是底部的上,下分层起主导作用.那么分选空间就应大而平坦一些,以利于几个力的联合作用分成密度不同的上,下层.所以曲面旋流选金器的底部为半球面,且比上部稍大,故分选指标比短锥旋流器高见表30苏联曾用不同锥角的
7、旋流器选别砂金,其试验结果表明,不管是粗粒级的还是细粒级的,短锥的比多锥的回收率要高(因为多锥角的总的锥角要小,且多锥角不利于在底部形成稳定的旋转松散层),多锥的比分级的回收率高.另外,我们对涡流淘金机选别砂金的精矿和尾矿进行了分析,其结果见表4.由表4中数据可知,尾矿中粗粒级含量多,细粒级的含量少;而精矿中粗粒级含量比尾矿中少得多.在这种情况下,精矿品位高达273g/t,表3曲面旋流选金器与短锥旋流器分选指标的比较尾矿品位只有O.075g/t,富集比为157倍,说明该设备是按密度分选的,粒度影响很小,与普通的分级旋流器比较有明显的区别.这是由于它结构的特征和一些操作参数造成的.3给矿浓度浓度
8、对分级旋流器的影响较大一般说来,给矿浓度高,处理的干矿量多,而分级效率低;浓度低,分级效率高.因为浓度小,矿浆粘性小,所以分级效率高.在生产中,一般分级粒度愈细,给矿浓度愈低.例如我国锡矿重选厂,当分级粒度为O.074mm时,给矿浓度以10%20%为宜.分级粒度为0O19ram时,浓度应取5%1O%.处理含泥量大或微细原料时,给矿浓度就更低.而分选旋流器给矿浓度的变化不象分级旋流器那么明显,这是因为分选过程主要发生在旋流器的底部.当给矿浓度很低时+在旋流器底部同样能形成浓度较高的床层,撮后实现按密度分选.只是给矿浓度高,精矿产率低,富集比大.表5是曲面旋流选金器选表5给矿浓度的影响别砂金矿时的
9、分选指标.由表5看出,绐矿浓度由5%增加到l9%时,选矿回收率基本保持不变.这是因为在鲐矿压力一定的条件下,浓度的变化不会显着影响内外环流的稳定性,更不会影响底部最终按密度分选区的浓度及分选作用,只影响旋转松散层的密度给矿浓度低时,旋转松散层密度小,分级作用强,故富集比略有降低给矿浓度高时,旋转松散层密度大,有利于按密度分层,上,下分层明显,富集比高,所以当给矿浓度增加到25%时,精矿产率减少到5.49%,而富集比显着升高因此,在可能的情况下,宜用较高的给矿浓度以达到提高处理量的目的.4溢流管插入深度分级旋流器插入深度是影响分级效率的一个重要因素.溢流管插入深度一般是圆柱部分的2/3如果插入太
10、浅,容易使矿浆短路,进入旋流器的物料还未来得圾分级就从溢流管跑走,因此易使溢流跑粗,从而降低了分级效率.如果溢流管插入太深,容易将底部的粗粒吸人溢流产品中,同样使分级效率降低.应该指出的是水力旋流器作为分级设备来说,一般沉砂的产率比溢流多得多.在有色金属矿山中,用水力旋流器作为脱泥分级设备,沉砂的产率约占70%,溢流产率仅占30%.但作为分选设备来说,底流的精矿产率比尾矿小得多.有些短锥旋流器及曲面旋流选金器精矿产率只有5%左右.甚至更低.要求这么低的产率单靠调节沉砂口大小是不够的,尾矿管插入深度可以超过圆柱部分,甚至更深.70mm的曲面旋流选金器的尾矿管下端离精矿口的距离只有15mm左右因为
11、这种分选旋流器的分选作用主要在底部完成.矿粒按密度分成上,下层;又加上是低压给矿,矿浆的轴向流速小;所以尽管尾矿管插入很深,金粒不易跑人尾矿中.在生产中,我们发现给矿压力大,尾矿管插入深度应浅一点,这样可达到预想的分选指标.415矿物密度分级旋流器的给矿密度组成对分级效率影响不大,因为它的目的是按粒度大小分成粗细不同的级别,给矿中矿石的密度差越小,粒度混杂越小,分级效率越高.如给矿中密度差大,分级效率就相应低一点,但总的来说还是按粒度分离的,但对分选旋流器,给矿中密度差的大小对分选有明显影响.尽管分选旋流器的主要分选作用是在底部联合作用力下完成,但在上部毕竟是在离心力场中进行的,粒度大小这个因
12、素不可忽视,分选旋流器一般用于分选密度差大的矿物,因此运用分选旋流器来选别黄金取得很好的效果其处理能力大,选别效果远远超过传统的大多数重选设备,甚至比摇床还好.见表6.表6用重选设备选别不同粒度的矿砂时盒的回收率(%)我们在实验室中采用磁铁矿和石英砂混台样傲试验,发现选别效果比黄金低得多,回收率仅为30%左右.由此可见,密度是影响分选旋流器选别效果的重要因素.如何扩大密度分选范围,这是一个值得深入而广泛研究的重要课题.6结语水力旋流器由于构造简单,与其它分级机比较,分级效率较高,没有运动部件,操作维护方便,因此在冶金和化工工业具有广泛的用途,现在已越来越受到人们的重视.作为分选旋流器应用较晚,
13、可以说是在水力旋流器的基础上发展起来的.与水力旋流器比较,还具有独立的优点,如给矿压力低,甚至在自然高差下就可实现按密度分选的目的,不需动力,节省能量,具有特殊的经济价值.另外对浓度要求不严,这样在生产中便于操作管理.分选旋流器与其它分选设备比较,占地面积小,处理能力大,因此投资少,如何发挥这些优势,使其在工业上进一步扩大应用范围,将对选矿工惧有较大的意义.参考文献(1)曾令移等.涡流淘金机器工业实践.黄金,l993.2-(2孙玉放主编.重力选矿.北京:冶金工业出版杜(3)曾夸移.新型陆面旋流选金器选别隆回金矿的初步探讨,中南矿冶学院增刊第1期1988.9(4AI2.rIOYlaT删.用短锥旋流器从冲积砂矿中选别细粒金,黄金,19阻2(上接第45页)98.O799.I1%,含SiO20.43l_12%的精的赤铁矿精矿.矿,回收率为90.69%-96.74%;用SF.分离3.药剂作用机理分析表明,SF在硅酸赤铁矿一石英(1:1)混合矿,一次选别获得盐矿物表面发生了静电力为主并附有氢键了含TFe6765%,SiO21.51%,回收率95.84%的螯合形式吸附.