陽(yáng)華玲，朱超英，易 巒，吳希明

（長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南長(zhǎng)沙 410012）

微細(xì)粒浮選柱的研究現(xiàn)狀及其新進(jìn)展

陽(yáng)華玲，朱超英，易 巒，吳希明

（長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南長(zhǎng)沙 410012）

介紹了浮選柱的歷史及近年來(lái)浮選柱及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。針對(duì)現(xiàn)有浮選柱的缺點(diǎn)，提出了一種新型電浮選柱的設(shè)計(jì)思想，并闡述了電浮選柱的特點(diǎn)和相關(guān)試驗(yàn)研究，表明該電浮選柱在微細(xì)粒礦物浮選領(lǐng)域具有其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。

微細(xì)粒礦物；電浮選柱；電解發(fā)泡；氣泡礦化

微細(xì)粒礦物分選一直是選礦界面臨的重大難題［1］，細(xì)粒礦物的主要特點(diǎn)是質(zhì)量小、比表面積大、表面能高。質(zhì)量小使疏水性礦粒與氣泡碰撞幾率小，難以克服礦粒與氣泡之間的能壘而粘附在氣泡表面，實(shí)現(xiàn)礦粒與氣泡的有效礦化。比表面積大、表面能高使脈石礦粒與有用礦粒之間容易發(fā)生非選擇性團(tuán)聚，引起“泡沫夾雜”現(xiàn)象，使精礦品位降低。為解決質(zhì)量效應(yīng)和表面效應(yīng)所造成微細(xì)粒礦物難浮選問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)浮選柱技術(shù)與裝備進(jìn)行了大量研究［2～4］，在此背景下，出現(xiàn)了許多浮選柱新技術(shù)和新裝備，為細(xì)粒礦物柱式分選展示了良好的前景。

1 浮選柱的發(fā)展歷史

浮選柱設(shè)計(jì)思想始于1915年。1961年加拿大工程師Bouttin研制出具有現(xiàn)代意義的帶泡沫沖洗水裝置的浮選柱，隨后在前蘇聯(lián)和中國(guó)迅速掀起了浮選柱研究與開(kāi)發(fā)應(yīng)用的熱潮。20世紀(jì)80年代以后，在一些新的設(shè)計(jì)思路指導(dǎo)下，浮選柱在氣泡發(fā)生器、充氣性能和運(yùn)行穩(wěn)定性上均有了較大的進(jìn)展，涌出許多高效的浮選柱［5］，如Flotaire浮選柱、MTU型充填介質(zhì)浮選柱、旋流充氣式浮選柱等。而在眾多類(lèi)型的浮選柱中，最有代表性的是1987年詹姆森教授發(fā)明設(shè)計(jì)的詹姆森浮選柱，該浮選柱在結(jié)構(gòu)、給礦方式和分選機(jī)理上有了全新的突破，解決了因柱高所帶來(lái)的一系列問(wèn)題。

現(xiàn)在，人們對(duì)浮選柱的設(shè)計(jì)、安裝、操作和控制日趨成熟。以浮選柱為中心，開(kāi)展細(xì)粒級(jí)礦物浮選研究，從氣泡產(chǎn)氣方式、浮選柱結(jié)構(gòu)以及配備多種檢測(cè)、控制裝置的浮選系統(tǒng)等方面的研究已成為今后浮選設(shè)備的研究發(fā)展方向。

2 浮選柱研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

2.1 幾種類(lèi)型的浮選柱

2.1.1 詹姆森（Jameson）浮選柱

Jameson浮選柱［6］如圖1所示，礦漿經(jīng)過(guò)噴嘴形成射流進(jìn)入導(dǎo)管，射流形成的真空將空氣吸入，并在礦漿池剪切成氣泡，下導(dǎo)管相當(dāng)于“反應(yīng)器”，精礦泡沫產(chǎn)品則從浮選槽排出。該柱優(yōu)點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)了礦化與分離的分體浮選策略；（2）柱體矮，工業(yè)浮選柱高度僅2.0 m；（3）礦粒滯留時(shí)間短，礦漿含氣率高，浮選效率高；（4）礦漿通過(guò)射流形成負(fù)壓吸氣，動(dòng)力設(shè)備為一臺(tái)給料泵。該柱缺點(diǎn)：（1）礦漿停留時(shí)間短，往往需要設(shè)置多段掃選；（2）給礦波動(dòng)大，分選不穩(wěn)定；（3）在柱體內(nèi)形成“氣彈”，影響分選效果。

圖1 詹姆森浮選柱

2.1.2 充填介質(zhì)浮選柱

美國(guó)密歇根工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的充填浮選柱［7］是在常規(guī)浮選柱內(nèi)裝有充填介質(zhì)，充填板層層排列成90°角，細(xì)小曲折的孔道使礦粒和氣泡緊密接觸，強(qiáng)化分選作用。入料從主體中部給入，底部通入壓縮空氣，精礦從頂部溢流排出，尾礦從底部排出，頂部設(shè)置噴水裝置。該浮選柱除具有傳統(tǒng)浮選柱的優(yōu)點(diǎn)外，還克服了傳統(tǒng)浮選柱氣泡易兼并，易產(chǎn)生強(qiáng)烈紊流形成翻花等流態(tài)問(wèn)題，并取消了易結(jié)垢堵塞的氣泡發(fā)生器。在柱內(nèi)裝填了多層波形介質(zhì)以構(gòu)成許多有規(guī)則的迂回曲折通道，從下部進(jìn)入的壓縮空氣經(jīng)過(guò)通道時(shí)形成均勻氣泡并攜帶疏水性礦物顆粒上浮。充填式浮選柱有效地實(shí)施了成泡、礦化、分離的柱浮選基本過(guò)程，但填充材料易堵塞、造價(jià)高的缺陷不僅影響了填充的實(shí)施效果，而且已影響到該填充浮選柱的工業(yè)應(yīng)用。

2.1.3 射流式浮選柱

射流浮選柱［8］是姜志偉博士根據(jù)自由射流浮選原理研究開(kāi)發(fā)的一種新型浮選設(shè)備。盧世杰根據(jù)射流理論提出了一種新型的向下順流噴射型浮選柱——KYZ型浮選柱。俄羅斯莫斯科國(guó)立大學(xué)的NFMeseheriakov等研究出了一種帶噴射充氣器的浮選柱，該型號(hào)浮選柱對(duì)較大顆粒的礦物有較好的浮選效果，已推廣應(yīng)用于3～0.8 mm粒級(jí)鉀鹽和2～0.5 mm粒級(jí)金剛石的浮選，并取得了單位生產(chǎn)效率比其它任何型號(hào)浮選機(jī)都高出數(shù)倍的較好技術(shù)指標(biāo)。烏拉爾選礦研究設(shè)計(jì)院研制的新型KФM系列浮選柱［9］由噴射充氣器、微泡發(fā)生器、中央浮選管、排料裝置和泡沫收集槽組成。這種浮選柱消除了常規(guī)浮選柱中的礦粒與氣泡對(duì)流運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，在一臺(tái)浮選設(shè)備中可以實(shí)現(xiàn)粗選、精選和掃選作業(yè)。

2.1.4 旋流－靜態(tài)微泡浮選柱

旋流－靜態(tài)微泡浮選柱［10］包括柱分離段、旋流分離段、管浮選裝置三部分。整個(gè)設(shè)備為柱體、柱分離段位于整個(gè)柱體上部，在其頂部設(shè)置了噴淋水管和泡沫精礦收集槽，最終精礦由此排出；給礦點(diǎn)位于柱分離段中、上部，旋流分離段采用分選旋流器結(jié)構(gòu)，并與柱分離段呈上、下結(jié)構(gòu)直通連接，最終尾礦由旋流分離段底流口排出。管浮選裝置布置在設(shè)備柱體體外，其出流管沿切線方向與旋流分離段柱體相連，相當(dāng)于分選旋流器的切線給料管。管浮選裝置包括氣泡發(fā)生器與浮選管段兩部分。氣泡發(fā)生器依靠射流引入氣體并把氣體粉碎成氣泡，經(jīng)過(guò)加壓的循環(huán)礦漿進(jìn)入氣泡發(fā)生器，形成含有大量氣泡的三相體系并實(shí)現(xiàn)紊流礦化，然后沿切向高速進(jìn)入旋流分離段。這樣，管浮選裝置在完成浮選充氣與紊流礦化的同時(shí)，又以切向方式在浮選柱底部形成了旋流力場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)分選過(guò)程。

2.1.5 其它幾種新型浮選柱

1.機(jī)械攪拌浮選柱。普通浮選柱浮選粗粒礦物的能力較低，為改善粗粒浮選效果，在浮選柱中加入了機(jī)械攪拌機(jī)構(gòu)，如Wemco／Leeds浮選柱［11］。該浮選柱具有機(jī)械沖氣攪拌裝置，攪拌均勻粗粒不易沉淀；柱內(nèi)裝有幾層隔柵介質(zhì)輥，可通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)輥間間隙來(lái)控制精礦品位；在柱頂加沖洗水，排除泡沫中脈石夾雜。

2.穩(wěn)流板浮選柱。密西根技術(shù)大學(xué)針對(duì)軸向混合和泡沫兼并問(wèn)題，研制了帶有水平穩(wěn)流板的浮選柱，水平穩(wěn)流板由一些簡(jiǎn)單帶孔的板組成［12］。此外，美國(guó)西弗吉尼亞大學(xué)的Meloy等提出了二維浮選柱［13］，其柱體內(nèi)部由充填物分成若干個(gè)小槽，因此可以產(chǎn)出一組品位連續(xù)變化的產(chǎn)品，類(lèi)似于搖床。

3.LM浮選槽。該設(shè)備［14］包括浮選槽、柱、泵前緩沖槽、泵。礦漿進(jìn)入泵前緩沖槽，再用泵垂直向下打人柱體，同時(shí)引入壓縮空氣，在該柱體內(nèi)完成礦漿與氣泡的混合，并為浮選槽提供入料。這種高強(qiáng)度混合可以使礦漿在非常短時(shí)間內(nèi)完成顆粒捕收，并具有較高的回收率。泡沫從柱體底部排入浮選槽，并在浮選槽上部形成較厚的泡沫層。LM浮選槽是一種新型的浮選設(shè)備。它可用于處理非磁性、磁性和非金屬礦物。

4.微泡浮選柱。該設(shè)備［15］采用傳統(tǒng)浮選柱的礦化分離模式，突出了浮選的“微泡效應(yīng)”。該浮選柱的“革命性”貢獻(xiàn)在于成泡方式的變革－流體混合成泡（具體實(shí)施方式為加靜態(tài)攪拌葉片）。利用流體混合成泡以及“微泡效應(yīng)”提高柱分選效率的思路已在浮選柱設(shè)計(jì)當(dāng)中普遍采用。

2.2 氣泡發(fā)生器研究進(jìn)展

根據(jù)發(fā)泡方式和發(fā)泡裝置不同，浮選柱的氣泡發(fā)生器可分為內(nèi)部發(fā)泡器和外部發(fā)泡器。

2.2.1 發(fā)泡方式

近年來(lái)常用的氣泡發(fā)生方式主要有以下幾種［16］：

1.剪切接觸發(fā)泡。高速流動(dòng)的礦漿和氣體以適當(dāng)方式接觸，如通過(guò)金屬網(wǎng)或充填介質(zhì)產(chǎn)生氣泡。剪切接觸發(fā)泡是利用氣、液混合過(guò)程把氣體粉碎成氣泡，其氣泡大小主要取決于液體紊流度、持續(xù)混合時(shí)間，并最終達(dá)到與體系能量狀態(tài)相匹配的氣泡臨界尺寸。

2.微孔發(fā)泡。氣體通過(guò)微孔塑料、橡膠、帆布、尼龍、微孔陶瓷管或卵石層發(fā)泡。由于微孔發(fā)泡易堵塞，使得微孔材料不能充分發(fā)揮作用，而且充氣量（壓力）增大會(huì)直接造成氣泡尺寸增大，因此，目前該法采用較少。

3.降壓或升溫發(fā)泡?？諝庠谒械娜芙舛却蠹s為2%，當(dāng)降低壓力或升高溫度時(shí)，溶解的氣體析出產(chǎn)生氣泡。

4.射流發(fā)泡。受壓氣流噴入礦漿或礦漿噴入氣流均可產(chǎn)生適合浮選的氣泡。該法是先將液體變成分散相，然后隨壓力增大逐步成連續(xù)相氣體則由開(kāi)始的連續(xù)相逐步分散成為微泡。射流成泡技術(shù)是氣泡發(fā)生技術(shù)的一大變革。

5.電解水產(chǎn)生氣泡。利用電解水原理，在通電條件下，采用電解方式使水分解生成氫氣和氧氣，電解產(chǎn)生的氫氣和氧氣直徑微小，氣泡量可通過(guò)電流調(diào)節(jié)來(lái)控制，利用電解水技術(shù)進(jìn)行微泡浮選是氣泡發(fā)生技術(shù)的一個(gè)創(chuàng)新。

2.2.2 內(nèi)部發(fā)泡器

1.過(guò)濾盤(pán)式發(fā)泡器。在盤(pán)式過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾盤(pán)上蒙一層濾布，平放于浮選柱底部，即為發(fā)泡器。該發(fā)泡器產(chǎn)生的氣泡較均勻，但易磨損。

2.立管發(fā)泡器。將多個(gè)直徑40～75 mm、高300～500 mm的立管均勻分布于浮選柱底部，并與控壓器管網(wǎng)相連接。每個(gè)立管上下段界面裝有多孔介質(zhì)材料。由于礦泥容易在多孔介質(zhì)表面沉淀，因此，這種內(nèi)部發(fā)泡器易于堵塞。

3.礫石床層發(fā)泡器。將直徑8～20 mm的礫石置于上下兩層篩子之間，組成厚300～600 mm的礫石床層。這種發(fā)泡器堵塞較輕，但產(chǎn)生的氣泡直徑大。

2.2.3 外部發(fā)泡器

1.水／空氣噴射式充氣器［17］。這種充氣器分為3種類(lèi)型：Turbo Air型，F(xiàn)lotair型和CESL型。Turbo Air型由美國(guó)礦業(yè)局開(kāi)發(fā)。在內(nèi)徑50 mm的充氣器內(nèi)充填玻璃球或者石英粒子，在高壓下產(chǎn)生直徑0.1～0.3 mm的細(xì)小氣泡。由美國(guó)Deister Concentrator公司生產(chǎn)的Flotair型發(fā)泡器是把加壓空氣從外部分散器通過(guò)機(jī)內(nèi)的充氣板分散到槽內(nèi)，在壓力300～480 kPa、空氣與水的流量比約30的條件下工作，產(chǎn)生直徑0.1 mm左右的細(xì)小氣泡。CESL型充氣器由加拿大的Cominco Engieering Service Ltd（CESL）公司于1988年開(kāi)始生產(chǎn)，浮選柱外的氣體分散器產(chǎn)生空氣－水混合物，通過(guò)金屬管分散到浮選注中，壓力在300～600 kPa下運(yùn)轉(zhuǎn)，氣泡直徑0.3～0.4 mm，可確保含氣率達(dá)到50%，多孔金屬管在作業(yè)中可以更換，運(yùn)轉(zhuǎn)率較高。CESL型充氣器先后在北美、南美和南非等地得到廣泛應(yīng)用。

2.空氣噴射式充氣器［18］。加拿大Minov EX Technologies公司研制了不用水、僅吹入空氣（空氣噴射）產(chǎn)生氣泡的機(jī)構(gòu)。該充氣器是由針閥與氣泡噴霧孔組成的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，孔徑大，因表面被陶瓷覆蓋，所以不會(huì)堵塞，壽命長(zhǎng)達(dá)2 a，產(chǎn)生的氣泡直徑為0.5～3.0 mm，易于使用。

3.Minnovex靜態(tài)混合器。該混合器利用高速流動(dòng)的礦漿和氣體在剪切件作用下形成氣泡，具有易于更換和在線調(diào)控氣泡大小的特點(diǎn)，但加工精度要求較高。

4.多孔文氏管。當(dāng)水高速流過(guò)多孔管時(shí)，管內(nèi)壓力低于大氣壓，空氣自發(fā)進(jìn)入與水混合，在多孔介質(zhì)的高速剪切作用下產(chǎn)生氣泡。壓力釋放時(shí)析出大量微泡，然后沿切線進(jìn)入旋流段。

5.旋流器式充氣器［19］。在旋流浮選機(jī)中離心力使礦漿和氣泡充分混合，空氣既可自流給入，也可壓入。離心力使礦粒向槽壁移動(dòng)，由于氣泡向內(nèi)側(cè)上升，捕收速度快，因此對(duì)細(xì)粒礦物浮選效果好，但對(duì)粗粒和高密度礦物的分離不利。

2.3 氣泡礦化方式研究進(jìn)展

早期的浮選柱礦化方式大多采用逆流礦化方式，后來(lái)隨著浮選柱技術(shù)研究的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了逆流礦化、順流礦化、管流或離心礦化以及多種礦化組合的礦化方式等。

2.3.1 逆流礦化浮選柱

逆流碰撞礦化型浮選柱如CPT浮選柱、FXZ全靜態(tài)浮選柱等。

CPT浮選柱［20］。該浮選柱是由加拿大工藝技術(shù)公司研制，其核心是它的空氣分散系統(tǒng)，共有四種類(lèi)型，其中最新的是SlamJet分散器和SparJet分散器。經(jīng)浮選藥劑處理后的礦漿，從距柱頂部以下約1～2.0 m處給入，在柱底部附近安裝有可從柱體外部拆裝檢修的氣體分散器。氣體分散器產(chǎn)生的微泡，在浮力作用下自由上升，而礦漿中的礦物顆粒在重力作用下自由下降，上升的氣泡與下降的礦粒在捕收區(qū)接觸碰撞，疏水性礦粒被捕獲，附著在氣泡上，從而使氣泡礦化。負(fù)載有用礦物顆粒的礦化氣泡繼續(xù)浮升而進(jìn)入精選區(qū)，并在柱體頂部聚集形成厚度可達(dá)1 m的礦化泡沫層，泡沫層被沖洗水流清洗，使被夾帶而進(jìn)入泡沫層的脈石顆粒從泡沫層中脫落，從而獲得更高品位的精礦。尾礦礦漿從柱底部排出，整個(gè)浮選柱保持在“正偏流”條件下工作。

FXZ全靜態(tài)浮選柱［21］。FXZ靜態(tài)浮選柱由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū)研制，包括靜態(tài)浮選柱和與其配套的跌落箱。浮選柱中沒(méi)有旋流，礦漿由上向下、流動(dòng)氣泡由下向上浮起，目的礦粒與氣泡碰撞后，黏附在氣泡上，精礦泡沫上浮到頂部溢流排出，尾礦隨著水流到底部排出。跌落箱中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，通過(guò)高壓風(fēng)將浮選藥劑以乳滴狀噴入跌落箱，與浮選入料混合，由于重力的作用使礦漿由上向下流動(dòng)，在流動(dòng)過(guò)程中藥劑和礦粒充分接觸，提高了目的礦物的可浮性，進(jìn)入浮選柱后，可以提高浮選速度和浮選柱的處理量。

2.3.2 順流礦化浮選柱

順流礦化浮選柱［22］，該浮選柱利用射流原理引入空氣，其圓錐形收縮管與喇叭管在空室中相連，當(dāng)高速水流由圓錐形收縮管流向喇叭管時(shí)，因水流斷面逐漸減小，在圓錐形收縮管出口處形成較大流速，致使該處壓強(qiáng)降低至大氣壓強(qiáng)之下，在吸氣室中形成負(fù)壓，使空氣從外部進(jìn)入到空室中。在分選槽底部安裝了一個(gè)反射假底，其作用在于將高速水流所攜帶的空氣粉碎成氣泡，進(jìn)而彌散到整個(gè)分選槽。該設(shè)備氣泡直徑較小，空氣保有量較高，空氣分散比較均勻，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、操作方便、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，選別指標(biāo)較好。

2.3.3 管流礦化浮選柱

管流礦化浮選柱有射流浮選柱、噴射式浮選柱、Jameson浮選柱等，其中Jameson浮選柱最為典型。

Jameson浮選柱由澳大利亞研制，其工作原理是將調(diào)好藥劑的礦漿用泵經(jīng)入料管打入下導(dǎo)管的混合頭內(nèi)，通過(guò)噴嘴形成噴射流而產(chǎn)生一負(fù)壓區(qū)，從而吸入空氣產(chǎn)生氣泡，礦粒在下導(dǎo)管與氣泡碰撞礦化，下行流從導(dǎo)管底口排人分離柱內(nèi)，礦化氣泡上升到柱體上部的泡沫層，經(jīng)沖洗水精選后流入精礦溜槽，尾礦則經(jīng)柱體底部錐口排出。充氣攪伴裝置是Jameson浮選柱的關(guān)鍵部件，它采用了射流泵原理，在把礦漿壓能由噴嘴轉(zhuǎn)換成動(dòng)能的同時(shí)，在密封套管內(nèi)形成負(fù)壓，并由空氣導(dǎo)管吸入空氣。經(jīng)密封套管，射流卷裹氣體進(jìn)入混合套管，在高度紊動(dòng)流體作用下，氣體被分割成氣泡并不斷與礦粒碰撞粘附，得到礦化。分散器相當(dāng)于靜態(tài)葉輪，將垂直向下的礦漿沿徑向均勻分散。

2.3.4 旋流礦化浮選柱

旋流礦化浮選柱［23］有旋流充氣式浮選柱。該浮選柱由美國(guó)猶他大學(xué)研制。礦漿以一定壓力沿切線方向給入，空氣從多孔柱壁進(jìn)入，泡沫產(chǎn)品通過(guò)內(nèi)螺旋向上運(yùn)動(dòng)排出，沉砂從底部排出。該設(shè)備效率高，但器壁磨損較嚴(yán)重。它提出了一種高效充氣礦化方式，與逆流礦化相對(duì)應(yīng)，其成泡與礦化過(guò)程突出了“垂直”的特點(diǎn)。在較高強(qiáng)度的離心力場(chǎng)背景下，這種“垂直”礦化方式不僅提高了浮選的礦化效率，而且降低了浮選粒度下限。再加上離心力場(chǎng)中的重力分離作用，形成了微細(xì)物料分選的綜合力場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

2.3.5 順流－逆流多段礦化浮選柱

俄羅斯IOTT研究所研制的順流－逆流多段浮選柱，該浮選柱槽體體積為1 580 m3，高4.6 m。由于每一柱體具有不同的流體力學(xué)和充氣狀態(tài)，而且可以通過(guò)改變柱體截面調(diào)整礦漿流速和停留時(shí)間，可使不同可浮性顆粒得到回收。

隨著浮選柱研究的深入，根據(jù)所研制的浮選柱特點(diǎn)，浮選柱氣泡礦化方式也呈現(xiàn)多樣化特點(diǎn)，多種組合的礦化方式已成為浮選柱研究的一個(gè)重要方向。

3 浮選柱的發(fā)展趨勢(shì)

針對(duì)細(xì)粒級(jí)礦物浮選的難題，今后浮選柱研究將主要從氣泡發(fā)生器、浮選柱結(jié)構(gòu)以及引入綜合立場(chǎng)（包括離心力場(chǎng)、磁場(chǎng)、電場(chǎng)）等方面開(kāi)展，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.研制新型可靠的氣泡發(fā)生器方面。在浮選柱浮選中，氣泡尺寸是影響其浮選效果的最大因素，氣泡越小、充其量越大，與礦粒的碰撞幾率就越大，越有利于細(xì)粒礦物的分選。除傳統(tǒng)的壓氣式外，研究高壓溶氣法、電解法等，以及各種方式相組合的方法。從內(nèi)部充氣型改為外部充氣型，以多層、多點(diǎn)充氣等方式代替原來(lái)一點(diǎn)式充氣，提高浮選柱的浮選效率。

2.不斷改善浮選柱內(nèi)礦漿流態(tài)，克服工業(yè)浮選柱常出現(xiàn)的“翻花”、“溝流”等問(wèn)題，形成理想的“塞流”流態(tài)。研制各種型式的充填介質(zhì)，使疏水性轉(zhuǎn)為親水型，固定型轉(zhuǎn)為活動(dòng)型，防止充填介質(zhì)在堿性礦漿中易堵塞的問(wèn)題，改善柱內(nèi)礦漿流態(tài)的穩(wěn)定性以及氣泡分散的均勻性等。

3.研究短柱型浮選柱，構(gòu)思新的礦化碰撞模式，取代常規(guī)高柱中的捕集區(qū)，實(shí)現(xiàn)紊流礦化和靜態(tài)分選條件。

4.引入離心力場(chǎng)、磁場(chǎng)、電場(chǎng)等綜合力場(chǎng)，開(kāi)發(fā)各類(lèi)新特點(diǎn)的浮選柱，如電浮選柱［24］、磁浮選柱［25］。

5.研究各類(lèi)碰撞礦化機(jī)理，建立數(shù)學(xué)模型，為深入了解浮選柱浮選過(guò)程以及浮選柱的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

4 新型裝備——電浮選柱的研制

4.1 現(xiàn)行浮選柱的缺點(diǎn)

根據(jù)浮選柱中氣泡與顆粒作用的相關(guān)理論，若想實(shí)現(xiàn)浮選柱的高效浮選，則要求在較大的表觀充氣速率下，盡可能地產(chǎn)生微小氣泡。由于氣泡大小、表觀充氣速率和給料速率三者互有關(guān)聯(lián)，若要產(chǎn)生小氣泡時(shí)，必須采用低的表觀充氣速率和比較小的處理量。這個(gè)矛盾一直制約著高效浮選柱的研究，成為現(xiàn)行大多數(shù)浮選柱研究需要解決的重要問(wèn)題。

4.2 電浮選柱的設(shè)計(jì)

4.2.1 獨(dú)特的氣泡發(fā)生方式

基于現(xiàn)行浮選柱氣泡發(fā)生器產(chǎn)氣原理，在現(xiàn)行眾多浮選柱浮選過(guò)程中，氣泡大小、表觀充氣速率和給料速率三者互有關(guān)聯(lián)，不能達(dá)到理想的高表觀充氣速率和微小氣泡的高效浮選狀態(tài)，利用電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣原理，開(kāi)發(fā)出新型的電浮選柱。該裝備以“電解水產(chǎn)氣”（如圖2所示）代替?zhèn)鹘y(tǒng)浮選柱的壓溶、射流等氣泡發(fā)生方式，具有氣泡直徑微小、穩(wěn)定性好、氣泡量易控制等特點(diǎn)。而且在特定機(jī)型的浮選中，產(chǎn)生的氣泡大小與表觀充氣速率和給料速率無(wú)關(guān)，氣泡量的大小可通過(guò)調(diào)節(jié)電流大小來(lái)直接控制。從而很好地解決了目前眾多浮選柱中普遍存在的在高表觀充氣速率和高處理量情況下不能獲得小氣泡的問(wèn)題。

圖2 電解水發(fā)泡裝置

4.2.2 獨(dú)特的浮選柱結(jié)構(gòu)

電浮選柱的電解產(chǎn)氣裝置為外置式，產(chǎn)生的微泡與礦漿在主柱底部對(duì)稱(chēng)給入，主柱底部安裝攪拌裝置，氣泡與礦漿在狹小的空間里，在攪拌葉輪的高速攪拌作用下充分混合，礦物顆粒與氣泡的碰撞、礦化作用得到強(qiáng)化。主柱底部?jī)?nèi)壁上設(shè)置擋板，減少了礦漿的橫向流動(dòng)，礦漿和氣泡一起上浮。在主柱的中部安裝了導(dǎo)流管，礦漿從導(dǎo)流管進(jìn)入次柱中，而礦化泡沫自然浮升至主柱頂部，形成精礦泡沫層。主柱上部安裝了穩(wěn)流管，管壁開(kāi)孔，這樣可充分減少向上的礦流對(duì)精礦泡沫的沖擊，有利于泡沫層的穩(wěn)定和精礦的二次富集。在次柱中，礦漿中少量的礦化泡沫繼續(xù)浮升，同時(shí)隨礦流帶入的少量微泡在上浮過(guò)程中繼續(xù)與礦粒碰撞、礦化、上浮。尾礦從次柱底部排出。

4.3 電浮選柱的特點(diǎn)

1.采用特殊電極材料。電浮選柱是長(zhǎng)沙礦冶研究院基于CRIMM電氣浮機(jī)在廢水處理領(lǐng)域的工業(yè)應(yīng)用中長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的成功實(shí)踐，結(jié)合CRIMM電氣浮機(jī)電解發(fā)泡技術(shù)特點(diǎn)，確定了采用特殊非溶性材料作電極，耐酸堿腐蝕、使用壽命長(zhǎng)。

2.氣泡直徑小、氣泡量易控制。電解水發(fā)泡方式產(chǎn)生的氣泡直徑微?。?0～50μm），氣泡在浮選柱中彌散好，氣泡表面積大，氣泡與礦粒接觸的幾率增加，有利于浮選，能有效降低設(shè)備對(duì)礦物的分選下限。氣泡量可直接通過(guò)調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度來(lái)控制，操作方便。

3.設(shè)置專(zhuān)門(mén)的混合礦化區(qū)，強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌增加了氣泡與疏水性礦粒的碰撞幾率，強(qiáng)烈的“擦洗”作用，減少了泡沫中脈石礦物的夾雜，有利于精礦品位的提高。

4.設(shè)置多孔導(dǎo)流管和斜板裝置，使礦漿流態(tài)更穩(wěn)定，有利于浮選泡沫的穩(wěn)定浮升和二次富集。

4.4 電浮選柱的試驗(yàn)研究

4.4.1 香爐山鎢尾礦浮選回收白鎢礦試驗(yàn)

在鎢品位為0.18%的微細(xì)粒級(jí)香爐山鎢尾礦（浮選給料粒度為－0.013 mm占90%）浮選中，與普通浮選機(jī)相比，采用電浮選柱獲得的鎢粗精礦品位提高了0.57%，鎢回收率提高了8.54%。

4.4.2 攀枝花細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦鈦浮選試驗(yàn)

在TiO2品位為10.67%的細(xì)粒級(jí)鈦鐵礦鈦浮選中，當(dāng)原礦細(xì)磨粒度為－0.043 mm 66.73%時(shí)，采用普通浮選機(jī)僅獲得TiO2品位16.06%、回收率58.23%的鈦粗精礦。而采用電浮選柱可獲得TiO2品位19.90%、回收率60.65%的鈦粗精礦，精礦品位和回收率均優(yōu)于普通浮選機(jī)。

5 結(jié) 論

在微細(xì)粒礦物浮選中，氣泡大小和氣泡與礦粒的高效礦化一直是影響浮選柱分選效果的重要因素。電浮選柱克服了當(dāng)前眾多浮選柱存在的小氣泡與高表觀充氣速率不能兼得的矛盾，產(chǎn)生的氣泡直徑微小，且電解產(chǎn)氣裝置相對(duì)獨(dú)立，氣泡量可通過(guò)調(diào)節(jié)電流進(jìn)行控制，操作控制簡(jiǎn)單、方便；類(lèi)似于浮選機(jī)的機(jī)械攪拌礦化方式，增加了氣泡與細(xì)粒礦物的碰撞幾率；設(shè)置多孔導(dǎo)流管及斜板裝置，提高了泡沫的穩(wěn)定性和二次富集。電浮選柱這種獨(dú)特的氣泡發(fā)生方式和柱體結(jié)構(gòu)使其達(dá)到了細(xì)粒礦物的紊流礦化和靜態(tài)分選的微泡浮選過(guò)程。因此，該浮選設(shè)備在細(xì)粒級(jí)礦物浮選中具有其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。

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Research Present Situation and New Progress of Flotation Column for Fine Paticles

YANG Hua-ling，ZHU Chao-ying，YILuan，WU Xi-ming
（Changsha Mining and Metallurgy Research Institute Co.，Ltd，Changsha 410012，China）

The history of flotation column and its present situation have been introduced in this paper.Aiming at the defect shortcomings existed in flotation column，a kind of novel electro flotation column design has been put forward，and its characteristics and experimental research have been elaborated which indicates that the electric column flotation has its unique technical advantages and broad application prospects in the fields of fine particles flotation.

themicrogranularmineral；electro flotation column；electrolyticmicro-bubbles；bubblemineralization

TD92

：A

：1003－5540（2014）05－0011－06

2014－06－15

陽(yáng)華玲（1978－），男，高級(jí)工程師，主要從事選礦技術(shù)及環(huán)保水處理技術(shù)研究。