BGRIMM浮选柱技术的发展

２００６年第６期・・北京矿冶研究总院（ＢＧＲＩＭＭ）自６０年代以来，致力于系列浮选设备技术的研究及推广应用。

近５０年来，ＢＧＲＩＭＭ系列浮选柱研究的总体思路在于立足国内实际，充分调研分析现有浮选柱存在的问题，研制多种型号的浮选柱，简化浮选柱结构，增强其自动控制功能，提高浮选柱对不同粒级各种矿物的适用性及浮选柱大型化等方面进行了大量的研究工作，分别确定了最佳技术参数，制定了合理的技术方案。

最近几年，ＢＧＲＩＭＭ系列浮选柱在多样化、大型化、系列化和利用综合力场等应用研究方面又迈出了开创性步伐，其中包括微泡浮选柱、旋流充气式浮选柱、ＫＹＺ－Ａ型顺流喷射浮选柱、ＫＹＺ－Ｊ型机械搅拌浮选柱、ＫＹＺ－Ｅ型浮选柱、ＫＹＺ－Ｂ型浮选柱和磁浮选柱等形成了具有鲜明特点的ＢＧＲＩＭＭ浮选柱技术。

１ＢＧＲＩＭＭ浮选柱技术特点１．１微泡浮选柱微泡浮选柱如图１所示，其槽体形状根据用户要求可方，可圆。

底部装有一组微孔材料制成的充气器，上部设有给矿分配器，给入的矿浆均分布在柱体的横断面上，缓缓下降，在颗粒下降过程中与气泡碰撞，实现矿化。

浮选柱内浮选区的高度远大于其他浮选机，矿粒与气泡碰撞和黏着的概率大。

浮选区内浆气流的湍流程度较低，黏附在气泡上的疏水性矿粒不易脱落。

浮选柱的泡沫层可达数十厘米，二次富集作用特别显著，且可向泡沫层淋水加以强化，往往一次粗选便可获得高质量的最终精矿。

这种浮选柱的最显著特点也是正压微孔充气和气泡与颗粒的逆流碰撞矿化。

适合酸性和中性矿浆选矿。

１９６５年北京矿冶研究总院采用橡胶扎孔充气器解决了充气器结垢堵塞问题，在用浮选柱对铜和重晶石矿物的浮选中均获得理想指标。

重晶石浮选（铁矿反浮选）浮选柱铁精矿品位４１．５４％，回收率９６．５５％，而用浮选机时，铁精矿品位４１．４７％、回收率９６．３９％［１］。

１９６６年，北京矿冶研究总院和赤马山铜矿首先用浮选柱代替浮选机用于生产，其粗选柱３０００ｍｍ×２０００ｍｍ×７８８０ｍｍ，扫选柱３０００ｍｍ×２０００ｍｍ×６８８０ｍｍ。

同年，北京矿冶研究总院和柴河铅锌矿又把浮选柱用于生产，用５台Ф２２００ｍｍ×４５００ｍｍ浮选柱作粗、扫选。

随后［２］，华铜铜矿、新冶铜矿、谷里铜矿、冯家山铜矿、德兴铜矿、车江铜矿、大姚铜矿、衡东铅锌矿、桓仁铅矿、青城子铅矿、锡铁山锑矿、金堆城钼矿、五龙金矿、浏阳磷矿以及向山硫铁矿等几十个金属矿山先后用浮选柱代替浮选机，还有许多非金属矿山也采用了浮选柱。

但由于当沈政昌１，２，陈东２，史帅星２，卢世杰２，孟丽２（１．北京科技大学，北京１０００８３；２．北京矿冶研究总院，北京１０００４４）ＢＧＲＩＭＭ浮选柱技术的发展摘要：评述了北京矿冶研究总院近５０年来ＢＧＲＩＭＭ浮选柱技术的发展概况，着重分析了几种技术上比较成熟的ＢＧＲＩＭＭ浮选柱，特别对最近１０年研制成功的浮选柱作了详细介绍，包括ＫＹＺ－Ａ型顺流喷射浮选柱、ＫＹＺ－Ｊ型机械搅拌浮选柱、ＫＹＺ－Ｅ型浮选柱、ＫＹＺ－Ｂ型浮选柱和磁浮选柱等的工作原理、结构特点和应用情况，证明ＢＧＲＩＭＭ浮选柱在技术和应用上始终处于国内领先水平。

关键词：浮选柱；充气器；应用中图分类号：ＴＤ９２７文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－９４９２（２００６）０６－００３３－０５收稿日期：２００６－０６－２６修回日期：２００６－０７－２１作者简介：沈政昌（１９６０－），男，江苏常熟人，研究员。

有色金属（选矿部分）图１微泡浮选柱Ｆｉｇ１Ｍｉｃｒｏ－ｂｕｂｂｌｅｆｌｏｔａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎ３３２００６年第６期・・有色金属（选矿部分）时选矿厂用电无法保证，经常停车，造成金属的大量流失，经过十多年的使用纷纷下马。

１．２旋流充气式浮选柱旋流充气式浮选柱不是传统利用小孔、微孔发生气泡的浮选柱。

其结构如图２。

该浮选柱的充气器类似于旋流器的结构［３］，具有一定压力的液相流，通过进浆管沿切线方向进入筒体，并沿其内壁涡旋。

压缩空气由中心气管进入筒体。

空气作为一股中心气流在液相流的作用下，随液相旋转。

涡旋的液相流对中心气流产生剪切作用，当两相流流体从喷嘴喷出时，就在喷嘴之外形成了大量均匀而细小的气泡，并喷散在浮选柱中。

该类型的浮选柱在德兴铜矿进行了对比工业试验，充气器不存在破裂、结垢问题，产生的气泡细小，液面平稳易于操作；停车不放矿，也不会淤死。

但是使用旋流充气浮选柱每台需要配备一台矿浆泵。

１．３ＫＹＺ－Ａ型顺流喷射型浮选柱北京矿冶研究总院研制的向下顺流喷射型浮选柱利用射流作用引入空气［４］，圆锥形收缩管和喇叭管在空室中间相连接，当高速水流由圆锥形收缩管流向喇叭管时，由于水流断面逐渐缩小，在圆锥形收缩管出口处形成较大流速，致使该处压强降低至大气压强以下，在空室中形成负压，使空气从外部进入到空室中。

在分选槽底部安装了一个反射假底，其作用在于将高速水流所携带的空气粉碎成气泡，进而弥散到整个分选槽。

向下顺流喷射型浮选柱作为一种新型的浮选设备，产生的气泡直径较小，空气保有量较高，空气分散比较均匀，且结构简单、操作方便、无运动部件，根据现有研究结果，向下顺流喷射型浮选柱可以取得较好的选别指标。

该浮选柱利用射流作用引入空气，其结构简单、经济且选别效率高于传统逆流浮选柱，矿浆和气泡同向流动，迫使气泡克服浮力向下运动，为气泡和矿浆接触创造理想的条件。

顺流浮选柱相对于逆流型浮选柱具有容易操作、生产效率高等优点。

浮选柱工作原理为：圆锥形收缩管和喇叭管在空室间接相连。

当水流高速由管流向管时，由于水流断面逐渐缩小，在管出口处形成较大流速，致使该处压强降低至大气压强以下（即形成真空），形成负压。

该浮选柱作为一种新型的浮选设备，其结构简单、操作方便、无运动部件。

１．４ＫＹＺ－Ｊ型机械搅拌式浮选柱该浮选柱将我院非常成功的机械搅拌式浮选机的工作机理引入到浮选柱中。

该设备具有［５］可充入足量空气，使空气在矿浆中充分地分散成大小适中图２旋流充气式浮选柱示意图Ｆｉｇ２Ｃｙｃｌｏ－ｉｎｄｕｃｅｄａｉｒｆｌｏｔａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎ图３向下顺流喷射型浮选柱结构简图Ｆｉｇ３Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｄｏｗｎｗａｒｄｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔｅｊｅｃｔｉｏｎｆｌｏｔａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎ图４机械搅拌式浮选柱结构简图Ｆｉｇ４ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＡｇｉｔａｔｉｏｎｆｌｏｔａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎ３４２００６年第６期・・的气泡，保证槽内有足够的气－液分选界面，增加矿粒与气泡碰撞、接触和黏附的机会；叶轮—定子系统所产生的流体动力学状态满足浮选动力学的要求，以利于粗粒矿物与气泡集合体的形成和顺利上浮，建立一个相对稳定的分离区和平稳的泡沫层，减小矿粒的脱落机会；叶轮搅拌力适中，矿浆循环畅通，槽底不会有沉砂，同时保证较粗矿粒能充分悬浮；定子有利于叶轮产生的旋转矿流变成径向矿流，形成细微空气泡，稳定液面，防止翻花现象的发生并降低能耗；槽深大，延长气泡上升距离，以增加矿粒与气泡的碰撞机会；充气量易于调节，操作简单方便；可在全负载下开、停车；通过控制给气、加药、补水、调节液面，可迅速改变浮选过程，实现自动化控制。

１．５ＫＹＺ－Ｅ型浮选柱［６］ＫＹＺ－Ｅ型浮选柱的充气系统采用了外部发泡系统，充气器由高压水对透过微孔材料高压空气进行剪切而形成微泡，水气比高达２５左右，充气器结构如图５。

形成气泡尺寸小于１ｍｍ，气体分配系统灵活，可采用仅用底层充气系统，也可采用底层和中层两层布置的充气系统。

进料由柱的上部给入给料分配盘，气体从柱的底部给入，气泡与矿粒通过逆流碰撞完成矿化。

泡沫产品从上部排出，尾矿从底部排出。

在上部设计了冲洗水装置，在内部设计了稳流板。

该型浮选柱设计了先进的液位控制系统和充气量控制系统，设计了视频回路可以在线监测控制。

１．６ＫＹＺ－Ｂ型浮选柱ＫＹＺ－Ｂ型浮选柱是在近四十年技术积累的基础上开发的适合我国矿山矿物加工特点的浮选柱，其主要特点如下［７］：（１）保证浮选柱内能充入足量空气，使空气在矿浆中充分地分散成大小适中的气泡，保证柱内有足够的气－液分选界面，增加矿粒与气泡碰撞、接触和黏附的机会。

（２）气泡发生装置所产生的气泡满足浮选动力学的要求，利于矿物与气泡集合体的形成和顺利上浮，建立一个相对稳定的分离区和平稳的泡沫层，减小矿粒的脱落机会。

（３）给矿器保证矿浆均匀地分布于浮选柱的截面上，速度较小不会干扰已经矿化的气泡脱落。

（４）气泡发生装置优化空间上的分布，可以消除气流余能，形成细微空气泡，稳定液面，防止翻花现象的发生；喷射气泡发生器，采用了耐磨的陶瓷衬里，使用寿命长；微孔气泡发生器采用不锈钢烧结粉末，形成的气泡大小均匀，浮选柱内空气分散度高。

该气泡发生器可以再生并重复使用（适用于酸性和中性矿浆）。

（５）泡沫槽增加推泡锥装置，缩短泡沫的输送距离，加速泡沫的刮出。

（６）充气量易于调节，操作简单方便。

（７）合理安排冲洗水系统的空间位置和控制冲洗水量大小，提高泡沫堰负载速率，泡沫可以及时进入泡沫槽，利于消除泡沫层的夹带，提高精矿品位。

（８）尾矿箱可以根据不同选矿厂的处理量和选矿工艺进行设计，即保证尾矿速度小于矿化气泡的上升速度又具有最优的处理量，避免矿化气泡从尾矿夹带排走；又大于尾矿管内矿粒的沉降速度，避免矿物颗粒把尾矿管堵死。

（９）通过控制给气、加药、补水、调节液面，可迅速改变浮选过程，实现自动化控制。

浮选柱气泡发生器产生的气泡能均匀地分布于槽内矿浆中，最大充气量（清水）可达２．５ｍ３／ｍ２・ｍｉｎ；液面平稳，为选别创造了良好条件，喷射气泡发图５ＫＹＺ－Ｅ型充气器结构简图Ｆｉｇ５ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＫＹＺ－ＥＡｅｒａｔｏｒ图６ＫＹＺ－Ｂ型浮选柱系统结构示意图Ｆｉｇ６ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＫＹＺ－Ｂｆｌｏｔａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎ１－风机；２－风包；３－减压阀；４－转子流量计；５－总水管；６－总风管；７－充气器；８－排矿；９－尾矿箱；１０－气动调节阀；１１－仪表箱；１２－给矿管；１３－推泡器；１４－喷水管；１５－测量筒沈政昌等：ＢＧＲＩＭＭ浮选柱技术的发展３５２００６年第６期・・有色金属（选矿部分）生器，采用了耐磨的陶瓷衬里，使用寿命长；喷射气泡发生器结构示意图见图７。

喷射气泡发生器的工作原理是高压气体从喷嘴的喉径内高速冲出，经过矿浆的剪切作用，形成大量的小直径的气泡。

喷射气泡发生器的设计既要保证产生大量的小气泡又要保证气泡在柱体内分散均匀，同时还要能够尽量消除高速气流所具有的余能，降低气流对矿浆的强紊流搅动。

矿浆液面自动控制系统技术性能先进，工作稳定可靠，液位计采用了先进的超声波传感器，是非接触、无磨损测量，测量精度高。

控制器功能强，配置灵活，具有自适应、自整定模式，在线整定方便，整机防水、防尘。

气动执行器工作可靠，故障率低、维护简单、无死区，调节性能优良。