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2 6 有色金属 选矿部分2 0 0 7 年第4 期 一种粗颗粒机械搅拌式浮选机的研究 曹亮1 ，一，陈东2 ，张文明1 ，张跃军1 1 ．北京科技大学土木与环境工程学院，1 0 0 0 8 3 ；2 ．北京矿冶研究总院，1 0 0 0 4 4 摘要结合粗颗粒矿物特殊的浮选行为及常规浮选设备研究开发的技术路线，通过大量的实验室试验确定了适用 于选别粗颗粒矿物的浮选机总体结构型式，并经半工业试验进行了验证。试验结果表明，C G F 型浮选机作为北京矿冶研究 总院研制成功的一种新型粗颗粒机械搅拌式浮选机，对粗粒级矿物选别性能优异，结构设计合理。 关键词浮选；机械搅拌式浮选机；粗颗粒 中图分类号T D 4 5 6文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 7 0 4 0 0 2 6 0 3 浮选理论及大量的浮选实践表明，不同粒度级 别的矿物在特定的浮选环境下具有不同的浮选行为 和不同的浮选效率。对常规浮选设备而言，最佳人选 粒度以外矿物的浮选效率系数会明显变小。矿物的 可浮性通常随粒度变化而变化，这就要求浮选设备 也要具有相应的特种型式L 2 3 。C G F 型机械搅拌式浮 选机是北京矿冶研究总院研制成功的一种新型粗颗 粒机械搅拌式浮选机。 1C G F 型粗颗粒浮选机结构形式及工 作原理 C G F 浮选机的结构如图1 所示。主要由槽体、叶 轮一定子系统、格子板、中心筒、轴承体、主轴、大皮带 轮等组成，整个叶轮机构安装在槽体机架上。 图1C G F 浮选机结构简图 F i g 1S t r u c t u r eo fC G Ff l o t a t i o nm a c h i n e 1 一槽体；2 一叶轮一定子系统；3 一格子板；4 一中心筒；5 一轴承体；6 一主轴； 7 一大皮带轮 收稿日期2 0 0 6 - 0 2 - 0 5 作者简介曹亮 1 9 8 2 一 ，男，江西进贤人，硕士。 该浮选机具有独特的叶轮结构形式，由上、下叶 片和轮盘组成。上叶片的作用是吸人空气和矿浆。下 叶片的作用主要是抽吸叶轮下部矿浆并向四周抛 出，这部分矿浆比上叶片抛出的三相混合物密度大， 因此离心力较大，对三相混合物具有较强的带动加 速作用，增大了叶轮腔的真空度，提高了浮选机的吸 气能力。其次，下叶片可在槽体下部区域形成矿浆循 环，保证粗粒矿物不产生沉淀。 该浮选机工作原理为当叶轮旋转时，在叶轮腔 内形成负压区，空气经吸气管及中心筒进入叶轮腔 内，矿浆经盖板上的循环孔吸入到叶轮腔，完成气一 液混合，三相混合物在离心力的作用下，从叶轮上半 部周边排出，排出的矿浆空气混合物由定子稳流后， 穿过格子板，进人槽内上部区，均匀地分散在槽中， 此时浮选机内部区矿浆中含有大量气泡，而外侧循 环通道内矿浆几乎不含气泡，于是内外矿浆就形成 压差，在此压差及叶轮抽吸力作用下，内部区矿浆和 气泡在设定的流速下一起上升通过格子板，将粗颗 粒矿物带到格子板上方，形成粗颗粒矿物悬浮层，而 矿化气泡和含有较细矿粒的矿浆则继续上升，矿化 气泡上升到液面形成泡沫层，含有较细矿粒的矿浆 则越过隔板经循环通道进入叶轮区加入再循环。 该浮选机主要特点是 1 槽内矿浆双循环，自 吸空气、自吸矿浆，水平配置，不需增设泡沫泵； 2 吸气量大、能耗小； 3 叶轮圆周速度低，易磨损件使 用周期长； 4 槽内矿浆按固定的流动方式进行上、 下循环，有利于粗粒矿物的悬浮。 2 实验室试验 2 ．1 叶轮对比清水试验 万方数据 2 0 0 7 年第4 期曹亮等一种粗颗粒机械搅拌式浮选机的研究 2 7 为了进一步确定C G F 型浮选机的特点，选择了 以下四种浮选机叶轮进行清水试验对比，分别是 1 A 型叶轮，由4 个叶片组成，叶轮直径8 5m m ； 2 A 型叶轮，有6 个叶片组成，叶轮直径8 5m m ； 3 K Y F 型叶轮，直径6 0m m ； 4 C G F 型叶轮，直径 8 0 m m 。比较结果如表1 所示。 表1几种不同叶轮比较 T a b1 C o m p a r eo fd i f f e r e n tt y p e s o fi m p e l l e r 1 ．3 1 ．2 0 1 ．1 ．目 1 字 0 ．9 。g 0 ．8 ‘ 0 ．7 之 0 ．6 咖 0 。5 醇 0 ．4 图2 叶轮形式及其功率和充气量关系 F i g2R e l a t i o n s h i pb e t w e e ni m p e l l e r sa n dt h e i r p o w e r g a sf l o w 1 一功率；2 一充气量 可见，在综合考虑吸气量和功率后，由6 个叶片 组成的A 型叶轮总体性能优于4 片A 型叶轮。而 C G F 浮选机叶轮无论是吸气量还是功耗均明显优于 这两种A 型浮选机叶轮；相对于充气式浮选机的 K Y F 型叶轮，尽管C G F 浮选机的圆周速度大于K Y F 叶轮，但C G F 浮选机单位圆周速度的能耗还是低于 K Y F 叶轮，是一种较为理想的叶轮一定子系统。 2 ．2 实验室矿浆试验 实验室矿浆试验的目的是考察C G F 浮选机对 粗颗粒矿物的浮选能力。所用矿物为某选矿厂的重 精矿，矿浆浓度4 0 ％，浮选目的矿物为硫化矿，原矿 粒度组成中，一0 ．0 7 4 m m 仅占1 9 ．2 6 ％，矿石粒度分布 以及硫分布情况如表2 。 表2原矿粒度分布／％ T a b2G r a d es i z ed i s t r i b u t i o no fo r i g i ns l u r r y ／％ 实验室药剂条件采用现场药剂条件，浮选时间 1 0 m i n 。药剂用量见表3 。 表3 药剂用量／ g t 。 T a b3 D o s a g e g t 。1 用C G F 浮选机和A 型浮选机分别进行了三组 试验 假设矿物已经充分混合，不再对每次选别矿物 进行成分分析 ，对精矿进行粒度和硫在各粒级分布 情况分析，以硫为目的元素，考察C G F 型浮选机和 A 型浮选机对回收不同粒度矿物的差异。试验结果 如表4 、表5 ，硫在各粒级中的回收率见图3 。 表4精矿总粒级分布情况／％ T a b4G r a d es i z ed i s t r i b u t i o no fc o n c e n t r a t e ／％ 表5 精矿中硫在各粒级中的含量／％ T a b5C o n t e n to fSi nc o n c e n t r a t es o r t e db yd i f f e r e n t g r a d es i z e s ／％ 图3C G F 浮选机和A 型浮选机不同粒级回收率对比 F i g 3 C o m p a r i s o nb e t w e e nd i f f e r e n tr e c o v e r yr a t e s o f d i f f e r e n tg r a d es i z e sb yC G F Af l o t a t i o n m a c h i n e s 1 - C G F 浮选机；2 一A 型浮选机 ∞∞踮∞∞∞∞∞∞ 堡僻娶目槔 万方数据 2 8 有色金属 选矿部分2 0 0 7 年第4 期 从图3 中可以看出，C G F 浮选机对粗颗粒矿物 的回收率优于A 型浮选机。在 0 ．4 5 r a m 、一0 ．4 5 0 ．1 5 m m 以及一0 ．1 5 0 ．0 7 4 m m 粒级矿物颗粒中，C G F 浮选机回收率分别高出A 型浮选机1 2 ．4 6 ％、5 ．9 1 ％ 以及2 ．0 6 ％。而一0 ．0 7 4 m m 粒级矿物回收率则略低于 A 型浮选机。 3C G F l m 3 浮选机动力学测试 对C G F l m 3 浮选机进行浮选动力学测试主要 包括充气量、空气分散度、功率、气泡大小、空气保有 量等有关参数的测定，试验结果见表7 。 表7清水试验结果 T a b7 R e s l l l to fw a t e rt e s t 项目l2345 充气量，m 轧m _ 2 ．m i n 4 0 0 ．7 1 0 80 ．7 7 0 10 ．9 2 2 11 ．2 7 空气分散度2 ．62 ．7 0 62 ．6 3 52 ．2 4 电机功率，k w4 ．9 24 ．1 84 ．1 54 ．0 83 ．8 空气保有i t ／％00 ．6 20 ．6 5 0 ．7 0 0 ．8 2 气泡直径／r a m 02 ．1 32 ．2 12 ．3 22 ．4 0 试验过程中，对C G F 型浮选机的叶轮转速进行 调节，当充气量由0 到1 ．2 7m 3 ／m 2 m i n 之间进行变 化时，空气分散度最大2 ．7 0 6 ，最小2 ．2 4 ，空气分散情 况理想，变化均匀合理；设备主轴功耗随着充气量的 增加逐渐减少，最大主轴功耗4 ．9 2 k W ，最小3 ．8 k W ； 空气保有量随着充气量的增加逐渐增加，最大空气 保有量0 ．8 2 ％；随着充气量增加，气泡直径增大，气 泡直径介于2 ．1 3 2 ．4 0 m m ，测量值可能略大于实际 值，这是由于在拍照过程中，气泡仍在上升运动，曝 光时间内气泡的运行也摄入照片，致使图片模糊，读 数偏大。 4 结论 通过对C G F 一8 L 浮选机进行实验室清水、矿浆 试验，以及对C G F l m 3 进行的设备浮选动力学测 试，得到以下结论 1 ．C G F 浮选机叶轮优于A 型浮选机叶轮，C G F 浮选机叶轮吸气量大，功耗低。 2 ．以A 型浮选机为参照物，此次浮选硫化矿试 验中，针对 O ．4 5 m m 、一0 ．4 5 0 ．1 5 m m 以及一0 ．1 5 0 ．0 7 4 m m 粒级，C G F 浮选机回收率分别高出A 型浮 选机1 2 ．4 6 ％、5 ．9 1 ％以及2 ．0 6 ％。 3 ．在动力学测试条件下，C G F l m 3 浮选机充气 量均保持在0 ．7 m 3 ／m 2 m i n 以上，最高达1 ．2 7 m 3 ／m 2 m i n ；空气分散度均高于2 ．2 4 ，最高达到2 ．7 0 6 ，空气 分布均匀；主轴最大功耗4 ．9 2 k W ；空气保有量最大 0 ．8 2 ％；气泡直径介于2 ．1 3 ～2 ．4 0 m m 。 4 ．C G F l m 3 浮选机的空气分散度先升后降，充 气量0 ．7 7 0 1m T m 2 m i n 时达到最大值；主轴功耗随 着充气量增加而下降，空气保有量随着充气量增加 而增加，气泡大小随着充气量增加而增加。 综上所述，C G F 浮选机结构设计合理，能够满足 粗颗粒矿物浮选要求，槽内充气量大，空气分布均匀 合理，液面稳定，主轴功耗低，气泡大小适中，C G F 浮 选机必将拥有广阔的应用前景。 参考文献 [ 1 ] 胡为柏．浮选 修订版 [ M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 8 8 ． [ 2 ] 刘桂芝，沈政昌，卢世杰．B G R I M M 现代浮选机技术[ J ] 有色金属 选矿部分 ，1 9 9 9 2 1 7 2 0 ． S T U D YO NAK I N DO FN Ⅱ￡C H A N I C A LF L o T A T I o N ⅣⅡL C H I N EF O RC O A R S E P A R T I C L E S C A OL i a n g i x , C H E ND o G ，Z H A N GW e n m i n g I , Z H A N GY a o j u n l I ．U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e O i n g 。B e i j i n g1 0 0 0 8 3 ；C h i n a ；2 ．B e O i n gG e n e r a l R e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u g y ，B e O i n g10 0 0 4 4 ，C h i n a A B S T R A C T C o m b i n e dw i t ht h es p e c i a lf l o t a t i o nb e h a v i o ro fc o a r s e p a r t i c l e sa n dt h et e c h n o l o g yo fc o n v e n t i o n a l m e c h a n i c a lf l o t a t i o n m a c h i n e ，t h r o u g h a b u n d a n tl a b b a s e de x p e r i m e n t s ，t h ea r t i c l eh a sc o n f i r m e dt h e o v e r a l ls t r u c t u r ef e a t u r eo fm e c h a n i c a lf l o t a t i o nm a c h i n ef o rc o a r s ep a r t i c l e s ，w h i c hh a sb e e nd e m o n s t r a t e d b yt h ea f t e r w a r d sq u a s i i n d u s t r i a lt e s t ．T h er e s u l ts h o w st h a ta sas u c c e s s f u lp a t e n t e dp r o d u c td e v e l o p e db y B G R I M M ，C G Ff l o t a t i o nm a c h i n ei S an e wt y p eo fm e c h a n i c a lf l o t a t i o nm a c h i n ef o rc o a r s ep a r t i c l e s ．w h i c h i So fe x c e l l e n tp e r f o r m a n c eo fc o a r s ep a r t i c l ef l o t a t i o na n dr e a s o n a b l es t r u c t u r ed e s i g n ． K E YW o I m l S f l o t a t i o n ；m e c h a n i c a l ．f l o t a t i o nm a c h i n e ；c o a r s ep a r t i c l e 万方数据