D0I:10.13374/i.issnl00113.2007.08.002 第29卷第8期 北京科技大学学报 Vol.29 No.8 2007年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug:2007 逆流浮选柱柱径及柱高的设计 徐进永周凌锋张强 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 摘要论述了柱径与柱高对逆流浮选柱浮选过程的影响，提出了气阻，面积负荷的概念·通过研究矿化气泡的受力及运动， 建立了表征矿浆运动的理论模型，并对模型的参数做了经验处理·给出了用矿浆流速确定柱径、用柱径和浮选柱容积来确定 柱高的设计方法，通过对细粒钼铋矿物的回收实验表明，在同等实验条件下，无论是精矿品位还是回收率，按该方法设计的柱 体浮选效果明显好于其他尺寸的柱体 关键词逆流浮选柱；柱径：柱高：设计 分类号TD923 旋流微泡浮选柱的结构和浮选过程已有很多资 上运动偏析，也影响浮选效果。下面从限制矿浆流 料做了详细报道山，在旋流微泡浮选柱的浮选过程 速出发来设计柱径，再以柱径及柱容积来计算柱高· 中，从柱体上部入口给进的原矿浆与从柱体下部循 环入口进入的气泡矿浆做逆向运动]，这段逆流浮 2逆流浮选柱矿浆运动的理论模型 选长度称作粗选段高度，即柱高H.在以往的浮选 2.1矿化气泡的受力及运动 柱设计中，这段逆流浮选柱的设计通常是在浮选柱 气泡和矿化气泡（简称矿泡）在矿浆中运动时， 容积确定后，按经验估算柱高H,再算出柱径D,然 主要受浮力与阻力作用，其运动规律是非常复杂的 而这种按经验的估算方法缺乏科学的依据，不能保 首先，气泡大小不一、形状变异，且不断兼并与破裂， 证数据的合理性，因而影响了浮选柱的浮选效果 导致受力不均，升速改变，运动轨迹不规则；其次，对 本文通过研究矿化气泡的受力及运动建立了表征矿 气泡群而言，其矿化程度是逐渐增加的，故矿化气泡 浆运动的理论模型，并对模型的参数做经验处理，从 的体积、密度、黏性是矿泡上升位置的函数：再次，矿 而得出以限制矿浆流速设计柱径，以柱径和浮选柱 化气泡在矿浆中的浮升运动属于干扰运动，矿化气 容积来计算柱高的设计方法，并用浮选实验对该设 泡之间、矿化气泡与矿粒之间都有相互作用，尤其 计方法进行了验证， 在接近分离槽顶部泡沫层的位置时，泡沫密集度大， 干扰作用更强，使矿化气泡升速减慢，干扰效应对矿 1柱径、柱高对逆流浮选柱浮选过程 化气泡升速的影响比气泡尺寸效应的影响更显 的影响 著].因此，在逐渐增大浆速时，气阻现象首先发生 在分离槽顶部. 对于特定的浮选柱操作，矿浆入量是一定的，充 列维治等认为附着起泡剂的气泡有点像坚固的 气量是作为服从参数调定的.因此，浮选柱直径决 球体[，赖亚在论述水中单个气泡时指出直径小于 定柱内刊矿浆的流速和矿化气泡的上升流速，当浮选 0.2mm的小气泡在水中的行为和坚实的固体一 柱直径减小时，矿浆、气泡流速必须增大才能保证一 样可，他们都给出了不同尺寸的单个气泡在纯水和 定的矿浆和气泡量顺利通过.然而，流速增大时矿 污水中的末速图，该图汇集了14位各国研究者在不 浆对气泡的黏滞阻力也增大，当黏滞阻力足够大 同时期绘制的实验曲线，王永田根据这些曲线分析 时，气泡上浮会被矿浆所阻拦，不能正常浮升，这种 了旋流微泡浮选柱的气泡柱径分布6]：当d< 现象称为气阻，此时的矿浆流速称为气阻浆速，气阻 100m时，气泡体积分数为10%；当d为100~ 会导致浮选过程失败，从该意义考虑，浮选柱直径 500m时，气泡体积分数为77.5%；当d>500m 较大为好，但柱径过大会导致矿浆与气泡在柱截面 时，气泡体积分数为9.5%：加权平均直径d。为 收稿日期：2006-03-02修回日期：2006-06-28 316m: 作者简介：徐进永(1973-)，男，博士研究生：张强(1940一)，男， 2.2矿泡等速运动方程与气阻浆速 教授，博士生导师 为使问题简单化，将矿化气泡假设为球形，其结
逆流浮选柱柱径及柱高的设计 徐进永 周凌锋 张 强 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 摘 要 论述了柱径与柱高对逆流浮选柱浮选过程的影响提出了气阻、面积负荷的概念．通过研究矿化气泡的受力及运动 建立了表征矿浆运动的理论模型并对模型的参数做了经验处理．给出了用矿浆流速确定柱径、用柱径和浮选柱容积来确定 柱高的设计方法．通过对细粒钼铋矿物的回收实验表明在同等实验条件下无论是精矿品位还是回收率按该方法设计的柱 体浮选效果明显好于其他尺寸的柱体． 关键词 逆流浮选柱；柱径；柱高；设计 分类号 TD923 收稿日期：2006-03-02 修回日期：2006-06-28 作者简介：徐进永（1973—）男博士研究生；张 强（1940—）男 教授博士生导师 旋流微泡浮选柱的结构和浮选过程已有很多资 料做了详细报道［1］．在旋流微泡浮选柱的浮选过程 中从柱体上部入口给进的原矿浆与从柱体下部循 环入口进入的气泡矿浆做逆向运动［2］这段逆流浮 选长度称作粗选段高度即柱高 H．在以往的浮选 柱设计中这段逆流浮选柱的设计通常是在浮选柱 容积确定后按经验估算柱高 H再算出柱径 D．然 而这种按经验的估算方法缺乏科学的依据不能保 证数据的合理性因而影响了浮选柱的浮选效果． 本文通过研究矿化气泡的受力及运动建立了表征矿 浆运动的理论模型并对模型的参数做经验处理从 而得出以限制矿浆流速设计柱径以柱径和浮选柱 容积来计算柱高的设计方法并用浮选实验对该设 计方法进行了验证． 1 柱径、柱高对逆流浮选柱浮选过程 的影响 对于特定的浮选柱操作矿浆入量是一定的充 气量是作为服从参数调定的．因此浮选柱直径决 定柱内矿浆的流速和矿化气泡的上升流速．当浮选 柱直径减小时矿浆、气泡流速必须增大才能保证一 定的矿浆和气泡量顺利通过．然而流速增大时矿 浆对气泡的黏滞阻力也增大．当黏滞阻力足够大 时气泡上浮会被矿浆所阻拦不能正常浮升这种 现象称为气阻此时的矿浆流速称为气阻浆速气阻 会导致浮选过程失败．从该意义考虑浮选柱直径 较大为好但柱径过大会导致矿浆与气泡在柱截面 上运动偏析也影响浮选效果．下面从限制矿浆流 速出发来设计柱径再以柱径及柱容积来计算柱高． 2 逆流浮选柱矿浆运动的理论模型 2∙1 矿化气泡的受力及运动 气泡和矿化气泡（简称矿泡）在矿浆中运动时 主要受浮力与阻力作用其运动规律是非常复杂的． 首先气泡大小不一、形状变异且不断兼并与破裂 导致受力不均升速改变运动轨迹不规则；其次对 气泡群而言其矿化程度是逐渐增加的故矿化气泡 的体积、密度、黏性是矿泡上升位置的函数；再次矿 化气泡在矿浆中的浮升运动属于干扰运动矿化气 泡之间、矿化气泡与矿粒之间都有相互作用．尤其 在接近分离槽顶部泡沫层的位置时泡沫密集度大 干扰作用更强使矿化气泡升速减慢干扰效应对矿 化气泡升速的影响比气泡尺寸效应的影响更显 著［3］．因此在逐渐增大浆速时气阻现象首先发生 在分离槽顶部． 列维治等认为附着起泡剂的气泡有点像坚固的 球体［4］赖亚在论述水中单个气泡时指出直径小于 0∙2mm 的小气泡在水中的行为和坚实的固体一 样［5］他们都给出了不同尺寸的单个气泡在纯水和 污水中的末速图该图汇集了14位各国研究者在不 同时期绘制的实验曲线．王永田根据这些曲线分析 了旋流微泡浮选柱的气泡柱径分布［6］：当 d ＜ 100μm时气泡体积分数为10％；当 d 为100～ 500μm时气泡体积分数为77∙5％；当 d＞500μm 时气泡体积分数为9∙5％；加权平均直径 dc 为 316μm． 2∙2 矿泡等速运动方程与气阻浆速 为使问题简单化将矿化气泡假设为球形其结 第29卷 第8期 2007年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．8 Aug．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．08．002
,760 北京科技大学学报 第29卷 构是气、水、矿三相包裹体：气体在核心，水层夹中 8六 (6) 间，矿粒附外表，以矿泡群平均直径为矿泡直径，考 察单个矿泡的运动和受力，将矿化气泡视为具有一 式中Vg、V1分别为气体体积和可矿浆体积. 定密度的空心球，它在矿浆中服从阿基米德定律和 解式(5)和(6)，并注意到ug=,得气、浆流速 斯托克斯定律，矿化气泡在矿浆中等速运动时，阻 比： 力应和重力相等，此处重力应为有效重力，可列出 方程门： (7) dπ(9-A)g/6=d(山十)2A4, 2.4适宜矿浆速度 即： 在式(1)和(7)中消去矿泡上升速度，并将 g()dom 式(2)代入得到适宜矿浆速度.： N699 (1) 1kz (8) 式中，山、分别为矿浆运动速度及矿泡上升速度， ms1:A、A分别为矿浆密度及矿化气泡密度， kgm一3；d4为矿泡直径，m;中为与雷诺数有关的阻 2.5气阻面积负荷与适宜面积负荷 面积负荷g(m3h1m)定义为单位时间内 力系数，量纲为1. 通过单位面积的矿浆量，它在数值上等于矿浆速度， 当发生气阻时，矿化气泡没有上升速度，即上式 但这个速度是当量矿浆速度，而不是实际矿浆速 中等于零，此时矿浆的气阻浆速z为： = g(8-9)dx 度由于8-品=1将式（倒代入并注意到 N 699 (2) 2 e=q,得q=(1一)34，当发生气阻时，山=， 2.3由气、浆流量比决定的气、浆流速比 则气阻面积负荷2为： 对于稳定运行的浮选柱，有Qg=“gS,Q1= ueS,Qg=gSge,Q1=4Se,其中Q、u、S分别为 9(1-)34h (9) 流量、流速及流通面积：角标g、1分别代表充气与入 在适宜状态下，山=4.，则适宜面积负荷q为： 浆，角标e表示“相当的”或“当量的”. 2 9=(1-)34 (10) 在浮选柱内，气、浆各占一定体积，故无论是气 还是浆，实际上都不是在全部柱面积S上流动的， 3 有关参数的经验处理 而是在当量气柱面积Se及当量浆柱面积Se上流动 3.1矿化气泡密度A 的.因此由式Qg=gS和式Q=4S决定的当量 由前面对矿化气泡的结构分析得： 气速4g及当量浆速e都是虚拟的，而由Qg= ugSg和Q=山S决定的气速ug及浆速山才是实 (11) 际的，又当量面积可以表示为： 式中，G和V分别为质量(kg)和体积(m);下标g、 Se=S=a2s=号s 3) m、s分别代表气、矿及水各组分，由于Gg与Gm、 G,相比很小，可以忽略，即Gg=0.在柱顶处，若计 Se=s=62S=(1-g)3s (4) 入溢到大气中的气体，则矿化气泡中矿粒与气的体 式中，Y、B分别为气体和浆体的流通面积当量数： 积比就是溢流泡沫中矿粒与气的体积比，而溢流泡 α、b分别为气体与浆体的一维空间系数，其大小分 沫中矿粒与气的体积比应等于浮选柱容积内矿粒与 别由三维空间系数a3及b3决定，a3=g,b3= 气的体积比，见式(6)，在体积为V1的矿浆内，矿粒 1一g:g为充气率. 所占的体积为V=),将式(6)代入得： 将式(3)和(4)分别代入Qg=“gSg和Q1= Pm 山Se中，并将二式相除得： 一到8Vg V Eg Om (12) (5) 式中，c为矿粒的固体质量浓度，kgm3:a为原矿 品位，%；Pm为矿物密度，kgm一3.而柱体三相体中 把气、浆流量比消去时间因素得： 固体的质量Gm为：
构是气、水、矿三相包裹体：气体在核心水层夹中 间矿粒附外表．以矿泡群平均直径为矿泡直径考 察单个矿泡的运动和受力．将矿化气泡视为具有一 定密度的空心球它在矿浆中服从阿基米德定律和 斯托克斯定律矿化气泡在矿浆中等速运动时阻 力应和重力相等此处重力应为有效重力．可列出 方程［7］： d 3 bπ（ρl—ρb） g／6＝ d 2 b（ ul＋ ub） 2ρlψ 即： ub＝ g（ρl—ρb） dbπ 6ρlψ — ul （1） 式中ul、ub 分别为矿浆运动速度及矿泡上升速度 m·s —1 ；ρl、ρb 分别为矿浆密度及矿化气泡密度 kg·m —3 ；db 为矿泡直径m；ψ为与雷诺数有关的阻 力系数量纲为1． 当发生气阻时矿化气泡没有上升速度即上式 中 ub 等于零此时矿浆的气阻浆速 ulz为： ulz＝ g（ρl—ρb） dbπ 6ρlψ （2） 2∙3 由气、浆流量比决定的气、浆流速比 对于稳定运行的浮选柱有 Qg＝ uge SQl＝ ule SQg＝ ug SgeQl＝ ul Sle其中 Q、u、S 分别为 流量、流速及流通面积；角标 g、l 分别代表充气与入 浆角标 e 表示“相当的”或“当量的”． 在浮选柱内气、浆各占一定体积故无论是气 还是浆实际上都不是在全部柱面积 S 上流动的 而是在当量气柱面积 Sge及当量浆柱面积 Sle上流动 的．因此由式 Qg＝ uge S 和式 Ql＝ ule S 决定的当量 气速 uge 及当量浆速 ule 都是虚拟的而由 Qg ＝ ug Sge和 Ql＝ ul Sle决定的气速 ug 及浆速 ul 才是实 际的．又当量面积可以表示为： Sge＝γS＝ a 2S＝ε 2 3 g S （3） Sle＝βS＝b 2S＝（1—εg） 2 3 S （4） 式中γ、β分别为气体和浆体的流通面积当量数； a、b 分别为气体与浆体的一维空间系数其大小分 别由三维空间系数 a 3 及 b 3 决定a 3＝εgb 3＝ 1—εg；εg 为充气率． 将式 （3）和（4）分别代入 Qg＝ ug Sge和 Ql＝ ul Sle中并将二式相除得： Qg Q1 ＝ εg 1—εg 2 3 ug ul （5） 把气、浆流量比消去时间因素得： Qg Q1 ＝ V g V1 ＝ εg 1—εg （6） 式中 V g、V l 分别为气体体积和矿浆体积． 解式（5）和（6）并注意到 ug＝ ub得气、浆流速 比： ub ul ＝ εg 1—εg 1 3 （7） 2∙4 适宜矿浆速度 在式（1）和（7）中消去矿泡上升速度 ub并将 式（2）代入得到适宜矿浆速度 uls： uls＝ ulz 1＋ εg 1—εb 1 3 （8） 2∙5 气阻面积负荷与适宜面积负荷 面积负荷 q（m 3·h —1·m —2）定义为单位时间内 通过单位面积的矿浆量它在数值上等于矿浆速度 但这个速度是当量矿浆速度 ule而不是实际矿浆速 度 ul．由于 Ql Ql ＝ ule S ul Sle ＝1将式（4）代入并注意到 ule＝q得 q＝（1—εg） 2 3 ul当发生气阻时ul＝ ulz 则气阻面积负荷 qz 为： qz（1—εg） 2 3 ulz （9） 在适宜状态下ul＝ uls则适宜面积负荷 qs 为： qs＝（1—εg） 2 3 uls （10） 3 有关参数的经验处理 3∙1 矿化气泡密度 ρb 由前面对矿化气泡的结构分析得： ρb＝ Gg＋ Gm＋ Gs V g＋ V m＋ V s （11） 式中G 和 V 分别为质量（kg）和体积（m 3）；下标 g、 m、s 分别代表气、矿及水各组分．由于 Gg 与 Gm、 Gs 相比很小可以忽略即 Gg＝0．在柱顶处若计 入溢到大气中的气体则矿化气泡中矿粒与气的体 积比就是溢流泡沫中矿粒与气的体积比而溢流泡 沫中矿粒与气的体积比应等于浮选柱容积内矿粒与 气的体积比见式（6）．在体积为 V l 的矿浆内矿粒 所占的体积为 V m＝ V1cα ρm 将式（6）代入得： V m＝ 1—εg εg cα ρm V g （12） 式中c 为矿粒的固体质量浓度kg·m —3 ；α为原矿 品位％；ρm 为矿物密度kg·m —3．而柱体三相体中 固体的质量 Gm 为： ·760· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
第8期 徐进永等：逆流浮选柱柱径及柱高的设计 .761. Gm=Vmom= 1一aWg (13) 将式(12)和(19)代入，并注意到dm=d,得： (1-Ea)ca 在柱顶处，矿泡中矿粒与水的体积比就是溢流 drde 1+-k0-s)ca 十 (20) 泡沫中矿粒与水的体积比： Vm二 higPa V,(1-k)m' 3.3阻力系数Ψ 将式(12)代入该式并整理得： 矿泡雷诺数Re与矿泡相对矿浆运动的速度 (山十)有关，因为（山十）此时未知，故Re无法 -号， (14) 算出，中也无法求得，张家俊、雷旭红等3给出了中 间参数法，即先求出中间参数Re2中，根据Be2中从 式中，k为固体质量分数，即一定重量的溢流泡沫中 利压申科线图上查得Re,再根据Re从李莱线图上 固体所占的质量分数，%.所以有： 查得9. 6=-号o, (15) 3.4矿浆密度 对于矿泡群的浮升，考察单个矿泡所受浮力时， 将Gg=0及式(12)~(15)代入式(11)并整理 周围介质的密度应取充气矿浆的密度，而不应是纯 得： 矿浆的密度，这可作为对矿泡在柱顶处干扰浮升的 考虑，使计算结果更安全，忽略气体质量有？= ,、一+1+1-k (16) 凡(1-)car (1一g)p,而p=(c十P)(1-c/Pm),则： 3.2矿泡直径d4 A=1-5g(c+e)1-G (21) 根据前面的气泡球形假设，气泡平均直径d。应 式中P、Pm分别为纯矿浆密度及矿浆中固体物密 为水层外径d。,故有： 度，kgm-3. .=4或8=-6v 6 3.5充气率8g 将式(14)代入上式并整理得： 吉普尼斯认为，微细粒浮选时，充气率？为 --号 0.3~0.5时，浮选效果最好，取？为0.4. (17) 3.6固体质量分数k 又因为： 文献[8]给出了不同浮选流程、不同浮选机类型 73 V,=π否或-6 及不同操作条件下选矿泡沫产品中固、液质量图， (18) 该图表明它们都恒定在一个较狭窄的范围内，极限 在式(17)和(18)中消去d且d.=d。,得： 固体质量分数为37.5%，从偏于安全考虑，取极限 晋d 值k=0.375. V 1+1-k)1-)ca (19) 4浮选实验 kEg g 4.1试样性质 式(1)中的矿泡直径d,应是矿层外径dm·由Vm= 一可得到： 试样来自江西下垄钨业有限公司，该公司粗选 6 和重选的洗矿溢流经中15m浓密机浓缩后的底流处 3 理过程是：全脱硫混合浮选→钼铋混合浮选→钼铋 dm d+ 分离浮选，入浓密机前的多元素分析结果见表1. 表1矿物多元素分析结果（质量分数） Table 1 Multi-elementary analysis results of minerals % WO3 MO Bi S Sn Cu Pb Zn Mn TFe Be As P Ca0 Ai203 K20 Na20 SiO2 0.680.140.160.620.070.012微量0.0080.0713.420.007微量0.012.125.642.360.8472.86
Gm＝ V mρm＝ 1—εg εg cαV g （13） 在柱顶处矿泡中矿粒与水的体积比就是溢流 泡沫中矿粒与水的体积比： V m V s ＝ kρs （1—k）ρm 将式 （12）代入该式并整理得： V s＝ 1—k k 1—εg εg cα ρs V g （14） 式中k 为固体质量分数即一定重量的溢流泡沫中 固体所占的质量分数％．所以有： Gs＝ V sρs＝ 1—k k 1—εg εg cαV g （15） 将 Gg＝0及式（12）～（15）代入式（11）并整理 得： ρp＝ 1 k εg （1—εg） cα ＋ 1 ρm ＋ 1—k ρs （16） 3∙2 矿泡直径 db 根据前面的气泡球形假设气泡平均直径 dc 应 为水层外径 ds故有： V s＝ π（ d 3 s— d 3 b） 6 或 d 3 b＝ d 3 s—6V s／π． 将式（14）代入上式并整理得： d 3 b＝ d 3 s— 6 π 1—k k 1—εg εg cα ρs V g （17） 又因为： V g＝π d 3 b 6 或 d 3 b＝ 6V g π （18） 在式（17）和（18）中消去 d 3 b 且 ds＝ dc得： V g＝ π 6 d 3 c 1＋ （1—k）（1—εg） cα kεgρg （19） 式（1）中的矿泡直径 db 应是矿层外径 dm．由 V m＝ π（ d 3 m— d 3 s） 6 可得到： dm＝ 3 d 3 s＋ 6V m π ． 将式（12）和（19）代入并注意到 dm＝ db得： db＝ dc 3 1＋ （1—εg） cα εgρm 1＋ （1—k）（1—εg） cα kεgρg （20） 3∙3 阻力系数 ψ 矿泡雷诺数 Re 与矿泡相对矿浆运动的速度 （ ul＋ ub）有关因为（ ul＋ ub）此时未知故 Re 无法 算出ψ也无法求得．张家俊、雷旭红等［3］给出了中 间参数法即先求出中间参数 Re 2ψ根据 Re 2ψ从 利压申科线图上查得 Re再根据 Re 从李莱线图上 查得ψ． 3∙4 矿浆密度 对于矿泡群的浮升考察单个矿泡所受浮力时 周围介质的密度应取充气矿浆的密度而不应是纯 矿浆的密度这可作为对矿泡在柱顶处干扰浮升的 考虑使计算结果更安全．忽略气体质量有 ρ1＝ （1—εg）ρ而 ρ＝（ c＋ρs）（1—c／ρm）则： ρ1＝（1—εg）（ c＋ρs） 1— c ρm （21） 式中 ρ、ρm 分别为纯矿浆密度及矿浆中固体物密 度kg·m —3． 3∙5 充气率εg 吉普尼斯认为微细粒浮选时充气率 εg 为 0∙3～0∙5时浮选效果最好取εg 为0∙4． 3∙6 固体质量分数 k 文献［8］给出了不同浮选流程、不同浮选机类型 及不同操作条件下选矿泡沫产品中固、液质量图． 该图表明它们都恒定在一个较狭窄的范围内极限 固体质量分数为37∙5％从偏于安全考虑取极限 值 k＝0∙375． 4 浮选实验 4∙1 试样性质 试样来自江西下垄钨业有限公司该公司粗选 和重选的洗矿溢流经●15m 浓密机浓缩后的底流处 理过程是：全脱硫混合浮选→钼铋混合浮选→钼铋 分离浮选．入浓密机前的多元素分析结果见表1． 表1 矿物多元素分析结果（质量分数） Table1 Mult-i elementary analysis results of minerals ％ WO3 MO Bi S Sn Cu Pb Zn Mn TFe Be As P CaO Ai2O3 K2O Na2O SiO2 0∙68 0∙14 0∙16 0∙62 0∙07 0∙012 微量 0∙008 0∙071 3∙42 0∙007 微量 0∙01 2∙12 5∙64 2∙36 0∙84 72∙86 第8期 徐进永等： 逆流浮选柱柱径及柱高的设计 ·761·
.762 北京科技大学学报 第29卷 4.2柱径、柱高的取定及实验方法 果对比.从表中可看出，按本文设计方法选择的柱 公司拟对钼铋混合浮选采用旋流微泡浮选柱处 体规格Do、Ho浮选效果最好，当柱径小于Do时， 理，为此进行了实验研究，首先根据入浮矿物的性 由于容易出现“气阻”现象，浮选指标急剧恶化 质确定柱高。钼铋混合浮选给料性质为：浮选容积 V=0.2m3,固体质量浓度c=232kgm-3,固体密 5 结论 度P,=2700kgm-3,钼铋密度Pm=6300kgm-3, (1)本文的柱径、柱高指粗选段尺寸，精选段及 水密度P,=1000kg·m-3,原矿钼铋品位a= 扫选段高度另外设计，本文不给予考虑 8.73%.将上述已知条件及取=0.4、k=0.375、 (②)从浮选实验结果看，本文的设计方法是可 d.=316×10-6m按上面讲述的方法进行计算，最 行的，可作为旋流微泡浮选柱设计的依据。为提高 后得出的柱径Do=0.5m,再根据浮选容积和柱径 设备制造及安装的工艺性，浮选柱各段柱径宜均取 计算出柱高Ho=lm, 粗选段柱径， 为了进行比较，分别制备一比D0大的柱径D1 (3)当浮选容积确定后，科学的方法应是用面 和一比Do小的柱径D2,算出相应的H1为H2,在 积负荷设计柱径，再以柱径及容积设计柱高，这样比 其他条件相同的情况下，用三种规格的柱体做比较 用经验估算柱径，再计算柱高的方法要可靠 实验.实验采用现场药剂制度，即固定比例的水玻 (4)在浮选柱运行时，存在气阻浆速、适宜浆速 璃、石灰、氰化钠用量为1190gt1,pH=11左右； 和相应的气阻面积负荷、适宜面积负荷.设计浮选 固定比例的丁基黄药、煤油、硫氮九号用量为320 柱时应以适宜面积负荷设计柱径、柱高， gt1起泡剂2油的用量为60gt1.浮选质量分 参考文献 数为20%~25%.分别调节浮选稳定后，再截取精 [1]刘涣胜，欧泽深.逆流浮选的相际平衡与充气量。煤炭学报， 矿和尾矿样进行化验 2002(4):27 4.3实验结果 [2]张强，王化车，李正龙.浮选柱的新发展.国外金属选矿，1991 表2为对三种规格的柱体所做的对比实验的结 (9):15 [3]胡熙庚，黄和慰，毛巨凡·浮选理论与工艺·长沙：中南工业大 表2使用不同浮选设备时实验结果对比 学出版社，1991,77 Table 2 Comparison of results by three flotation machines [4]富尔思特MC.浮选.胡力行吕永信，金山，等，译.北京： 精矿 冶金工业出版社，1998：57 柱体类 原矿钼秘 型/m 品位/%产率/钼铋品钼铋回 尾矿钥铋 [5)赖亚」泡沫浮选表面化学.何伯泉，陈详勇，译.北京：冶金工 品位/% 业出版社，1995,65 %位/%收率/% [6]王永田，浮选柱新型微泡发生器的结构与性能研究[学位论 D2=0.4,H2=1.68.7317.6138.79 78.27 2.34 文】徐州：中国矿业大学，1995：3 D0=0.5,H0=1.08.7317.0346.25 90.22 1.03 [7]张家骏，霍旭红.物理选矿.北京：煤炭工业出版社，1992,41 D1=0.6,H1=0.78.73 17.3644.7789.04 1.16 [8]林奇AJ浮选回路的模拟和控制，国民，亢力，译.北京：中国 建筑工业出版社，1990：23 Diameter and height design of a countercurrent flotation column XU Jinyong,ZHOU Lingfeng,ZHA NG Qiang Civil and Environmental Engineering School.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT The influences of column diameter and height on the countercurrent flotation process were dis- cussed,and the new concepts of choked air bubbles and area load were put forward.By studying the force and movement of mineralized bubbles,a theoretical model expressing pulp movement was set up and model parame- ters were treated by experience.The column diameter was designed based on the pump velocity,and the column height was designed based on the column diameter and the column.Experiments were carried out to process molybdenum bismuth fine ores.The experimental results show that under the same test conditions,both the concentrate grade and the concentrate recovery of the flotation column whose size is designed based on this method are higher than those of other size flotation columns. KEY WORDS countercurrent flotation column:column diameter:column height;design
4∙2 柱径、柱高的取定及实验方法 公司拟对钼铋混合浮选采用旋流微泡浮选柱处 理为此进行了实验研究．首先根据入浮矿物的性 质确定柱高．钼铋混合浮选给料性质为：浮选容积 V ＝0∙2m 3固体质量浓度 c＝232kg·m —3固体密 度 ρg＝2700kg·m —3钼铋密度 ρm＝6300kg·m —3 水密度 ρs ＝1000kg·m —3原矿钼铋品位 α＝ 8∙73％．将上述已知条件及取 εg＝0∙4、k＝0∙375、 dc＝316×10—6 m 按上面讲述的方法进行计算最 后得出的柱径 D0＝0∙5m再根据浮选容积和柱径 计算出柱高 H0＝1m． 为了进行比较分别制备一比 D0 大的柱径 D1 和一比 D0 小的柱径 D2算出相应的 H1 为 H2．在 其他条件相同的情况下用三种规格的柱体做比较 实验．实验采用现场药剂制度即固定比例的水玻 璃、石灰、氰化钠用量为1190g·t —1pH＝11左右； 固定比例的丁基黄药、煤油、硫氮九号用量为320 g·t —1 ；起泡剂2＃油的用量为60g·t —1．浮选质量分 数为20％～25％．分别调节浮选稳定后再截取精 矿和尾矿样进行化验． 4∙3 实验结果 表2为对三种规格的柱体所做的对比实验的结 表2 使用不同浮选设备时实验结果对比 Table2 Comparison of results by three flotation machines 柱体类 型／m 原矿钼铋 品位／％ 精矿 产率／ ％ 钼铋品 位／％ 钼铋回 收率／％ 尾矿钼铋 品位／％ D2＝0∙4H2＝1∙6 8∙73 17∙61 38∙79 78∙27 2∙34 D0＝0∙5H0＝1∙0 8∙73 17∙03 46∙25 90∙22 1∙03 D1＝0∙6H1＝0∙7 8∙73 17∙36 44∙77 89∙04 1∙16 果对比．从表中可看出按本文设计方法选择的柱 体规格 D0、H0 浮选效果最好当柱径小于 D0 时 由于容易出现“气阻”现象浮选指标急剧恶化． 5 结论 （1） 本文的柱径、柱高指粗选段尺寸精选段及 扫选段高度另外设计本文不给予考虑． （2） 从浮选实验结果看本文的设计方法是可 行的可作为旋流微泡浮选柱设计的依据．为提高 设备制造及安装的工艺性浮选柱各段柱径宜均取 粗选段柱径． （3） 当浮选容积确定后科学的方法应是用面 积负荷设计柱径再以柱径及容积设计柱高这样比 用经验估算柱径再计算柱高的方法要可靠． （4） 在浮选柱运行时存在气阻浆速、适宜浆速 和相应的气阻面积负荷、适宜面积负荷．设计浮选 柱时应以适宜面积负荷设计柱径、柱高． 参 考 文 献 ［1］ 刘涣胜欧泽深．逆流浮选的相际平衡与充气量．煤炭学报 2002（4）：27 ［2］ 张强王化军李正龙．浮选柱的新发展．国外金属选矿1991 （9）：15 ［3］ 胡熙庚黄和慰毛巨凡．浮选理论与工艺．长沙：中南工业大 学出版社1991：77 ［4］ 富尔思特 M C．浮选．胡力行吕永信金山等译．北京： 冶金工业出版社1998：57 ［5］ 赖亚 J．泡沫浮选表面化学．何伯泉陈详勇译．北京：冶金工 业出版社1995：65 ［6］ 王永田．浮选柱新型微泡发生器的结构与性能研究 ［学位论 文］．徐州：中国矿业大学1995：3 ［7］ 张家骏霍旭红．物理选矿．北京：煤炭工业出版社1992：41 ［8］ 林奇 A J．浮选回路的模拟和控制．国民亢力译．北京：中国 建筑工业出版社1990：23 Diameter and height design of a countercurrent flotation column XU JinyongZHOU L ingfengZHA NG Qiang Civil and Environmental Engineering SchoolUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China ABSTRACT The influences of column diameter and height on the countercurrent flotation process were discussedand the new concepts of choked air bubbles and area load were put forward．By studying the force and movement of mineralized bubblesa theoretical model expressing pulp movement was set up and model parameters were treated by experience．The column diameter was designed based on the pump velocityand the column height was designed based on the column diameter and the column．Experiments were carried out to process molybdenum bismuth fine ores．The experimental results show that under the same test conditionsboth the concentrate grade and the concentrate recovery of the flotation column whose size is designed based on this method are higher than those of other size flotation columns． KEY WORDS countercurrent flotation column；column diameter；column height；design ·762· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷