七、離心分選

79.離心選礦機的結構和分選過程是怎樣的？

離心選礦機是利用離心力場進行選礦的設備，其結構如圖4-64所示。

它的主要分選部件是一個臥式截錐形轉鼓，圓錐面內側為分選面，坡度為3°～5°，轉鼓由電動機通過皮帶傳動以350～500r/min的速度繞主軸旋轉，上下兩個給礦嘴伸入到轉鼓內。礦漿由給礦嘴噴出順切線方向附著在鼓壁上，在隨轉鼓旋轉的同時，沿鼓壁的斜面向低端流動，兩種運動合成為螺旋線運動。礦漿在沿轉鼓內壁流動過程中，重礦物因受到較大的離心力而趨向于礦漿流的外圍（即貼在鼓壁上），而輕礦物則進入礦流表層。貼在鼓壁上的重礦物較少移動，而表層的輕礦物則隨礦漿流由轉鼓的低端排出。當重礦物在鼓壁上沉積到一定厚度時，停止給礦，位于轉鼓小直徑端內壁的沖礦嘴噴出高壓水，沖洗下沉積的精礦。離心選礦機的給礦、排出尾礦、沖水、排出精礦均是由自動控制機構自動進行的。

80.離心選礦機的分選過程和工作原理是什么？

在離心選礦機內礦漿流沿鼓壁的運動情況如圖4-65和圖4-66所示。礦漿自給礦嘴噴出的速度大約為1～2m/s，而在給礦嘴處轉鼓壁的線速度一般為14～15m/s。由于兩者之間存在著很大的差異，所以礦漿將逆向流動，出現了滯后流速。此后受黏性牽制，滯后流速逐漸減小。在轉鼓壁沿軸向的斜面上，由于離心慣性及重力的作用，礦漿流的運動速度由零逐漸增大。

離心選礦機內礦漿流運動的合速度是上述切向速度與沿鼓壁斜面運動速度的矢量和，因此礦漿流層內的剪切作用既有沿斜面流速產生的也有切向流速產生的，只是隨著礦漿流向排料端推進，剪切作用逐漸過渡到以沿斜面流速產生的為主。

當礦漿從給礦嘴噴注到鼓壁上時，形成瞬時的堆積。隨著轉鼓的轉動，堆積物呈帶狀展開，并在向下流動中形成螺旋線向前推進。在正常給礦量下，離心選礦機內礦漿流層厚度的平均值僅有0.3mm，但在給礦嘴附近的波峰處，流層的厚度達2.0mm，在波峰過后，波谷處的厚度只有0.1mm，波峰在設備內大約流動一周即排出。

在波峰向前推進的過程中，與波谷之間有很大的速度差，因而形成分界面結構，在分界面處有很強的剪切應力，并隨之產生新的旋渦擾動，這對強化物料的松散有著重要作用。

礦石在離心選礦機內的分選過程與其他細粒溜槽的基本相同，只是在這里一方面由于存在著明顯呈湍流流態的峰波區和剪切應力很強并能產生旋渦擾動的流層分界面，而使得物料的松散得到了強化；另一方面由于顆粒受到了比重力大數十倍乃至上百倍的離心慣性作用，大大加速了顆粒的沉降，從而使離心選礦機不僅具有比一般處理微細粒級物料的重選設備更低的粒度回收下限，而且轉鼓的長度也比一般重力溜槽的長度短很多。

81.SLon離心選礦機的結構是怎樣的？有何特點？

圖4-67是SLon離心選礦機的結構圖，其主要工作部件為一截錐形轉鼓，借錐形底盤固定在回轉軸上，由電動機帶動旋轉。

礦漿沿切線方向給到轉鼓內后，隨即貼附在轉動的鼓壁上，隨之一起轉動。因液流在轉鼓面上有滯后流動，同時在離心慣性及鼓壁坡面作用下，還向排料的大直徑端流動，于是在空間構成一種不等螺距的螺旋線運動。

礦漿在沿鼓壁運動的過程中，其中的礦物顆粒發生分層，高密度顆粒在鼓壁上形成沉積層，低密度顆粒則隨礦漿流一起通過底盤的間隙排出。當高密度顆粒沉積到一定厚度時，停止給礦，用精礦沖洗水沖洗下沉積的高密度產物。

離心選礦機的分選過程是間斷進行的，但給礦、沖水以及產物的間斷排出都自動進行。在排料口下方設有分礦裝置，將精礦和尾礦分時段排到精礦槽和尾礦槽中。

82.影響離心選礦機分選指標的因素有哪些？

影響離心選礦機分選指標的因素分為結構因素和操作因素兩個方面。操作因素的影響情況與設備的結構參數相關。

結構因素主要包括轉鼓的直徑、長度及半錐角。增大轉鼓直徑可以使設備的生產能力成正比增加；而增大轉鼓長度則可以使設備的生產能力有更大幅度的提高，但遺憾的是回收粒度下限也將隨之上升。增大轉鼓的半錐角可以提高高密度產物的質量，但回收率將相應降低。為了解決這一矛盾，又先后研制出了雙錐度、三錐度乃至四錐度的離心選礦機。

離心選礦機的操作因素主要包括給礦濃度、給礦體積、轉鼓轉速、給礦時間及分選周期。當不同規格的離心選礦機處理同一種物料時，單位鼓壁面積的給礦體積應大致相等，而給礦濃度則應隨著轉鼓長度的增大而增加；當用相同的設備處理不同的物料時，給礦濃度和體積的影響與其他溜槽類設備相同。轉鼓的轉速大致與轉鼓直徑和長度乘積的平方根成反比。在一定的范圍內增大轉速可以提高回收率，但由于分層效果不佳而得到的高密度產物的質量相應降低。

離心選礦機的主要優點是處理能力大、回收粒度下限低、工作穩定、便于操作；但它的富集比不高。

83.離心選礦機與平面溜槽相比有哪些優缺點？

離心選礦機與平面溜槽相比有如下優點：

（1）離心選礦機對微細礦泥的處理比較有效，對37～19μm的粒級回收率高達90％左右。因為礦粒在離心選礦機中的分選是借離心力和橫向流膜的聯合作用，所以其富集比高于平面重力溜槽。

（2）由于離心選礦機利用離心力的作用，因而強化了重選過程，縮短了分選時間。因此其處理能力大，為自動溜槽的10倍左右。

（3）占地面積小，自動化程度高。

其主要缺點是：

（1）耗水耗電比平面溜槽大。

（2）鼓壁坡度不能調節。

（3）生產過程為間斷作業，不能連續給礦。

84.尼爾森離心選礦機的結構是怎樣的？有何特點？

尼爾森選礦機是由加拿大人尼爾森（Byron Knelson）研制成功的離心選礦設備，其主要組成部分包括分選錐、給礦管、排礦管、驅動裝置、供水裝置、控制系統等（見圖4-68）。

分選錐用高耐磨材料鑄成，是一個內壁帶有反沖水孔的雙壁倒置截錐，也就是由兩個可同步旋轉的同心截錐構成，外錐與內錐之間構成一個密封水腔；內錐稱為富集錐，其內側有數圈溝槽，溝槽的底部有按設計要求排列的進水孔，稱為流態化水孔。

用尼爾森選礦機分選礦石時，分選錐在電動機的帶動下高速旋轉（n=400r/min以上），其離心力強度i可以達到60以上；給礦礦漿經給礦管送到礦漿分配盤以后，在與分配盤一起旋轉的同時，由于離心慣性的作用，被甩到富集錐內壁的下部，然后沿富集錐的內壁面一邊旋轉，一邊向上運動。給礦礦漿中的礦物顆粒在隨礦漿一起運動的過程中，在離心慣性、向心浮力Fr和介質阻力Rr的共同作用下，沿徑向發生沉降運動。

對于密度為ρ1、直徑為d的微細礦物顆粒，當離心沉降運動的雷諾數Re<1時，在斯托克斯阻力范圍內，其徑向沉降速度vrs為：

式中　ρ——分選介質的密度，kg/m3；

μ——分選介質的動力黏度，Pa·s；

ω——分選錐的旋轉角速度，s-1；

r——礦物顆粒的回轉半徑，m；

vt——流態化反沖水的徑向流速，m/s。

礦漿中的礦物顆粒沿徑向沉降的結果，是在富集錐內壁的溝槽內形成高濃度床層，由于溝槽的底部有反沖水（流態化水）連續流入，使床層處于穩定的松散懸浮狀態，使礦物顆粒在徑向上發生干涉沉降分層。式（4-12）表明，當分選錐的旋轉速度一定時，礦物顆粒的密度越大，其徑向沉降速度也越大。因此，礦物顆粒發生分層后，高密度礦物顆?？偸蔷o貼溝槽底部，在這里形成高密度礦物層；低密度礦物顆粒不能到達溝槽的底部，在離心慣性沿軸向分布和軸向水流推動力的共同作用下，隨礦漿流一起從分選錐的頂部溢流出去，形成尾礦。

尼爾森選礦機于1978年開始在選礦工業生產應用，現已形成間斷排礦型和連續可變排礦型（CVD）兩大類、二十幾個規格型號的產品系列，包括實驗室小型試驗設備﹑半工業試驗設備和工業生產設備，單機處理能力最大可達650t/h。30多年來，尼爾森選礦機已在70多個國家的金礦石分選廠得到應用。

間斷排礦型尼爾森選礦機主要用于回收巖（脈）金礦石﹑伴生金（鉑、鈀）的有色金屬礦石﹑砂金礦等礦石中的貴金屬，給礦粒度通常為-6mm。連續可變排礦型尼爾森選礦機主要用來分選高密度礦物的含量較大（一般大于0.5％）的礦石，常常用于回收含金銀的硫化物礦物﹑黑（白）鎢礦﹑錫石﹑鉭鐵礦﹑鉻鐵礦﹑鈦鐵礦﹑金紅石﹑鐵礦物等，給礦粒度一般為-3.2mm。尼爾森選礦機的粒度回收下限可達0.010mm。

尼爾森選礦機的突出優點是選礦比非常高，可達10000～30000；用于選別金礦石時，精礦的富集比可以達到1000～5000倍；而且設備的占地面積小，單位占地面積的處理能力大，截錐最大直徑為ф762mm的尼爾森選礦機，單臺處理能力為50～100t/h，ф1778mm的尼爾森選礦機的單臺處理能力可達650t/h，因而生產成本比較低。

在消化吸收尼爾森選礦機技術特點的基礎上，長春黃金研究院研制的STL型水套式離心選礦機（見圖4-69），在砂金礦石的選礦生產中也得到了應用。當給礦粒度為-4mm時，金的選礦回收率可以達到90％以上；當給礦粒度為-2.5mm時，金的選礦回收率可以達到99％以上。

85.法爾康離心選礦機的結構是怎樣的？有何特點？

法爾康選礦機是美國南伊利諾斯大學與加拿大法爾康（Falcon）公司共同研制的離心選礦設備，于1996年開始工業應用，迄今已有Falcon SB、Falcon C和Falcon UF三個系列的設備成功應用于選礦生產實踐中。SB系列法爾康選礦機主要用于選別金礦石，采用間歇式排出精礦；C系列和UF系列法爾康選礦機主要用于選別鎢礦石、錫礦石和鉭礦石，精礦和尾礦都連續排出。法爾康選礦機的機械結構和工作原理與尼爾森選礦機的相似，但工作時分選錐的離心力強度i通常在150～300，是尼爾森選礦機的2～5倍。

SB系列法爾康選礦機的結構如圖4-70所示，其核心部件是1個立式塑料轉筒（高度約為其直徑的2倍），轉筒的下部是1個內壁光滑的倒置截錐（筒壁角有10°、14°、18°等幾種），是分選過程的分層區；轉筒的上部由2個來復圈槽構成，槽底均勻地分布1圈小水孔，以便使反沖水進入來復圈槽內，松散或流態化高密度產物床層。