1、重介旋流器分選原理重介選在礦物分選中的作用重介選可用于礦物的預(yù)選和精選。重介選的主要優(yōu)點是效率高、理能力大、噸物料加工費低。而且其它方法難以處理的物料，也能進行有效的分選。作為預(yù)選設(shè)備，重介選是唯一能以01g·ml密度差(即有用成分與無用成分的密度差)進行分選的一-種方法。重介旋流器的出現(xiàn)不僅改善了分選效果，而且入選物料粒度下限可達到0·5ar m。重介旋流器還能移處理細嵌布的入料礦物，而且使用范圍還可擴展到以前認為不能夠預(yù)精選的物料。在煤炭工業(yè)研制出了自生重介系統(tǒng)(礦物細料作為分選介質(zhì))用于回收下限01ram的細粒入料。選煤工業(yè)中斯研制出了直徑為12m的粒度重介旋流器(L

2、A RCODEM S)，入料粒度為1005mm，解決了粗粒煤和細粒煤須分別處理的問題，從而簡化了流程。幾種使用中的旋流器類型用于重介選的主要有兩種旋流器。一類是標準旋流器，如荷蘭的DSM旋流囂，其結(jié)構(gòu)與普通分級旋流器的不同處主要在于結(jié)構(gòu)強度大及底流口直徑一旋流器直徑比大，特別是在處理大塊入料時。這主要反映在入料口和底流口直徑上，其設(shè)計入抖粒度至少為25arm。另一類是圓筒型旋流器，包括DWP，Tri，F(xiàn)lo和Lareodems于結(jié)構(gòu)強度大及底流口直徑一旋流器直徑比大，特別是在處理大塊入料時。這主要反映在入料口和底流口直徑上，其設(shè)計入抖粒度至少為25arm。另一類是圓筒型旋流器包括DWP，Tri

3、，F(xiàn)lo和Lareodems旋流器。介質(zhì)不是同礦物一起而是單獨由泵打入傾斜放置的旋流器低端。如圖1所示，物料沿軸向給入(帶極少量介質(zhì))旋流器的頂端沉物則以控制的反壓力沿旋流器筒俺切線方向排出，而浮物剮從旋流器的底部軸線方向排出。TriFlo與DWP及大粒度重介旋流器主要區(qū)別是，Tri Flo由兩個分選段組，第一段的溢流作為第二段的入料。這，旋流器的第二段可以對第一段溢流產(chǎn)進行掃選(后一段的密度自然要比前一的密度略低，因第一段的溢流對第二段有稀釋作用)。另一方面，低密度段的入料介質(zhì)也可以加以稀釋，以加大兩段聞的密度差，出兩種產(chǎn)品(例如熒石一重晶石的分選)，或者出精煤和中間產(chǎn)品(如低灰精煤和高灰精

4、煤)。DWP旋流器借助排料管來控制作用在沉物上的反壓，而TriFio旋流器使用的是一個可調(diào)節(jié)的沉物排放箱，大粒度重介旋流器則使用旋渦器，這種旋渦器最初使用在英國沃賽爾旋流器上，是用于減小旋流器沉物排放口處所形成的過大旋渦。很明顯，安裝使用上述所有這些排料設(shè)備在一定程度上都起雙重作用。第二類旋流器的工作原理是相似的，即礦物顆粒從中心給入，沉物顆粒沿著旋流器的周邊移動到排料端。而DSM旋流器正相反，入料沿切線方向給入，而低密度顆粒則向旋流器中心移動。這兩類旋流器的其它不同之處還在于，一類旋流器由于空氣柱的附加限制，底流的流量也受到了限制，以致溢流量一底流量比值較大(一般為2：13：1)。而另一類旋

5、流器剮不同，即使是受底流反壓力的作用，溢流一底流的流量比一般也為1：1。根據(jù)對這些資料的客觀分析，可以認為，用第二種類型旋流器時，入料類似于浮物排放(如精煤產(chǎn)品)是沿徑向從某點給入的，將會提高回收率。而對選礦來講，使用第一類旋流器，有價值的精礦產(chǎn)品(通常是沉物)于是沿周邊排除，回收率也會得到提高。如果僅僅是很少一部分沉物需要回收的話，一部分多余的介質(zhì)流入浮物中是有益的。但是TriFlo旋流器畢竟具有兩個分選段，和上述旋流器一樣，總的流動情況及潛在的渦流產(chǎn)生源，對設(shè)備工作效率的限制有相同的影響。第=類旋流器系統(tǒng)的一個實際優(yōu)點是，旋流器入口及旋流器筒壁的磨損可大大減小，特別是在礦右中含硬度高的低密

6、度成分的情況卞。影響分選效果的因素在探討影響旋流器分選效果的因素前，需要說明的是，采用旋流器的主要優(yōu)點是其中的固體顆粒可受到加速度的影響。作用在旋流器徑向上的加速度因數(shù)z與等效重力有關(guān)，并由下式表示，即·Z=W2R985式中w一旋流器內(nèi)顆粒的角速度，S-1，R一旋流器的半徑，m。W=V/RR式中V一切向速度，ms-1Z和w都受顆粒在旋流器內(nèi)部所處位置的影響，通常在旋流器筒壁處達到最小值，而在接近旋流器中心處達到最大值。入料壓力55kpa時，在一直徑250arm重介旋流器的中間點(距中,62mm)處的等效重力值約為20左右。如上文所述，介質(zhì)的粘度和穩(wěn)定性都影響分選效果。粘度的影響很明顯

7、，它會限制入選顆粒的徑向速度，致使鄰近密度的顆粒因滯留時間短不能夠正確地進入濫流或底流。這也是分選細粒物料時介質(zhì)分選密度與顆粒的分配密度(YDo)比值加大的原因。介質(zhì)穩(wěn)定性的影響就不太明顯，雖然可以概括地說，浮物和沉物密度有較大的密度差時，顆粒會聚集在中間密度范圍區(qū)。有證據(jù)表明·如果在旋流器中保持一種層流狀態(tài)，介質(zhì)的流態(tài)類似于濃縮帆中的重礦漿。圖2所示為旋漉器徑向斷面以及根據(jù)實驗室沉降試驗所繪制的介質(zhì)分配剖面圖。由圖中可看出接近旋流器核心部分是清水，這可為濃縮介質(zhì)旋漉器的實踐所證實。然后是一個密度漸增醫(yī)，該區(qū)主要是細粒介質(zhì)。緊接著是一個密度基本恒區(qū)。有證據(jù)表明·如果在旋流器

8、中保持一種層流狀態(tài)，介質(zhì)的流態(tài)類似于濃縮帆中的重礦漿。圖2所示為旋漉器徑向斷面以及根據(jù)實驗室沉降試驗所繪制的介質(zhì)分配剖面圖。由圖中可看出接近旋流器核心部分是清水，這可為濃縮介質(zhì)旋漉器的實踐所證實。然后是一個密度漸增醫(yī)，該區(qū)主要是細粒介質(zhì)。緊接著是一個密度基本恒定區(qū)。隨著介質(zhì)離折程度的加大，清水區(qū)和低密度區(qū)的深度也逐漸增加。因此，在正常操作條件下，DSM旋沉器的恒定密度區(qū)內(nèi)，有一軸向零速環(huán)。低密度區(qū)在離的影響下越過軸向零速區(qū)域前，分選密度接近底流密度，而在越過軸向零造區(qū)域后，分選密度將相對于底流密度而加大，這可由圖8得到說明，在動態(tài)曲線的斜率比較高的速率增長的起始點處，旋流器的分配密度D。曲線與

9、底流曲線相脫離。這一點與底流密度(Pu)在介質(zhì)的析離作用下，開始穩(wěn)定的一點重臺。由于分選區(qū)內(nèi)細粒介質(zhì)相對粒度較高，分選效率也從該點處開始下降。DSM旋流器在介質(zhì)穩(wěn)定的條件下，分選不同粒級的顆粒時，介質(zhì)對分選密度和分選效果的影響遵循一定的規(guī)律，如圖4所示。在選最粗的粒級時，分選密度n(相當于底流密度Pu)等于D o，但此后D。將隨著顆粒粒度的減小而加大。當顆粒粒度減小時，分選效率也隨之降低(E值增加)。在圓筒形旋流器中，較大一部分介質(zhì)被帶入沉物中，因此旋流器溢流和底流間的密度差也加大，反之亦然。這說明沉物反壓對介質(zhì)的流動形態(tài)有一定影響，而最終又將影響介質(zhì)的分配。沉物反壓力也可以使軸向零速區(qū)沿徑向

10、向內(nèi)部移動，這將導(dǎo)致分選密度的降低和介質(zhì)析離程度的減小。一般認為，要使介質(zhì)既具備一定的穩(wěn)定性又具有不太高的粘度，這本身就是矛盾的。在很多情況下，要作折衷處理，使介質(zhì)保持在一定的粘度和穩(wěn)定性限度內(nèi)，這可以通過聯(lián)機粘度測定或根據(jù)底、溢流密度差進行控制來實現(xiàn)。除了利用介質(zhì)自身性質(zhì)外，使用分散劑也能改變介質(zhì)的牯度。圖5所示為某些化學(xué)藥劑對介質(zhì)粘度及沉降速度的影響，如石灰(通常用作抑制劑)可減緩牯泥的沉降速度，但可相應(yīng)地增加介質(zhì)牯度。硅化鈉在低濃度時可大大增加沉降速度，但在高濃度時，卻顯著降低沉降速度但不影響粘度。偏磷酸鹽在濃度比較低時(小于1gt)，既能降低牯度也能加大穩(wěn)定性。碳酸鈉、硼砂、磷酸鈉也如

11、此。盡管這些資料主要涉及的是泥層的沉降速度，而不是泥層內(nèi)部的沉降速度。但這些資料說明使用某些藥劑確實能改善生產(chǎn)效率或者擴大給定介質(zhì)的適用范圍。但是，除了藥劑本身也是防腐抑制劑外(如NaNO)，由于成本的關(guān)系，這些輔加藥劑也只限于在為數(shù)不多的系統(tǒng)內(nèi)使用，如細顆粒的分選，高密度分選和貴重物料的分選等。除了介質(zhì)本身性質(zhì)外，重介旋流器的效率也與入口壓力流量及旋流器幾何尺寸有關(guān)。孟格勒斯確定了標準給料壓頭H=9D(這里D是旋流器的直徑)情況下的E值與旋流器直徑關(guān)系，井指出直徑6OO一200arm旋流器的效率有明顯增加。他認為這是小直徑旋流器中離心加速度也大的緣故。增加離心加速度固然能得到明顯的效果(對2

12、50arm旋流器來說，從入口到中心的典型離心加速度值為5420g)，但旋流器的入料礦漿流量有一個上限值。若超出此個上限值，則有造成出現(xiàn)紊流和介質(zhì)流動特性變化的可能性。而這個上限值又明顯地取決于旋流器的幾何尺寸。在芒特·艾薩半工業(yè)性試驗廠內(nèi)就入料壓力對DW P旋流器工作情況的影響進行了研究，并證實，隨著旋流器入料口壓力的增大，密度差(PuPo)，分選密度差(d一y。)和E值將減小。在壓力超過一定限度(1l5Pa或20D)后，情況正好相反。但是，進入底流和溢流的相對體積流量對PuPo或d oys值的影響情況，目前尚無評定資料。司托森奈發(fā)現(xiàn)，分選細粒煤時，可通過改變底流口直徑的方法來控制產(chǎn)

13、率，麻流量以及分選密度。戴維斯也確定了底流口直徑對分選效率的影響但他發(fā)現(xiàn)，介質(zhì)粘度(取決于粘泥含量)也影響底漪的分配量及底流密度，從而也影響分選密度和分選效率。由上文所述可以靖楚地看出，介質(zhì)體積流量的分配方法是很多的。介質(zhì)體積流量的分配對分選效率和密度差都有顯著的影響發(fā)展前景重介旋流器分選技術(shù)有可能擴展到新的礦物分選領(lǐng)域。目前，重介旋流器在煤炭行業(yè)擴展到分選細粒級的趨勢，很可能轉(zhuǎn)移到其它礦業(yè)界。使用自生介質(zhì)的技術(shù)對礦業(yè)系統(tǒng)不適尉，而且從細粒人料中回收細粒介質(zhì)也是一個主要的技術(shù)難題。以低密度的介質(zhì)分選細粒入料(由于d。一y。增加)可以減少運轉(zhuǎn)費用。這一技術(shù)顯然適用于尾礦堆的再處理。其他發(fā)展領(lǐng)域是高密度分選。目前，鉻鐵礦的高密度分選最受歡迎，所采用的分選密度高述36g·ml_。這已基本上接近硅鐵使用極限。TriFlo和大粒度重介旋流器的發(fā)展進一步加大了這一工藝靈活性，不僅擴大了分選范圍，同時還擴大了同一分選機內(nèi)顆粒的分選密度范圍和粒度范圍。未來的進展可