3.2.4　浮選設(shè)備

浮選機(jī)是實(shí)現(xiàn)浮選分離工藝的主要設(shè)備，經(jīng)磨礦單體解離的礦物，調(diào)漿、調(diào)藥后，進(jìn)入浮選機(jī)，進(jìn)行充氣、攪拌，使已受捕收劑作用的目的礦物顆粒向氣泡附著，在礦漿面上形成礦化泡沫層，用刮板刮出呈泡沫狀產(chǎn)品，未上浮礦物由底流排走，達(dá)到浮選分離。浮選機(jī)結(jié)構(gòu)性能是影響浮選指標(biāo)的重要因素之一。浮選機(jī)必須能夠向礦漿中充入或壓入足量的空氣，使它充分彌散成大小合適、均勻分布的氣泡。充氣量越大，空氣彌散越好，氣泡分布越均勻，則礦粒與氣泡接觸碰撞的機(jī)會也越多。浮選機(jī)還應(yīng)確保槽內(nèi)礦漿受到強(qiáng)烈而均勻的攪拌以使礦粒懸浮并均勻分布。泡沫的礦化及泡沫區(qū)形成是浮選提純工藝的重要一環(huán)，既可使目的礦物浮游，也可使一部分夾雜的脈石從泡沫中脫落，所以礦漿表面應(yīng)當(dāng)保證能夠形成比較平穩(wěn)的泡沫區(qū)。同時，泡沫礦物的獲取、非泡沫產(chǎn)物的排除及原礦的給入應(yīng)當(dāng)保持連續(xù)均勻。浮選機(jī)處理能力、充氣性能、動力消耗、操作、運(yùn)轉(zhuǎn)、維修等，是評價浮選機(jī)性能好壞的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。浮選機(jī)依據(jù)充氣和攪拌方式不同，可分為以下4大類。

（1）機(jī)械攪拌式浮選機(jī)　礦漿的充氣和攪拌都是由葉輪及定子組成的機(jī)械攪拌裝置完成的，屬外部氣體自吸式，即在浮選槽下部的機(jī)械攪拌裝置附近吸入空氣，其特點(diǎn)是空氣和礦漿可自吸，中礦返回以實(shí)現(xiàn)自流，輔助設(shè)備少，設(shè)備配置整齊，操作維修簡單，但充氣量較小，電耗高，磨損較大。這類浮選機(jī)依據(jù)機(jī)械攪拌裝置的形式，有幾種不同型號，如XJ型、XJQ（JJF）、BS-M（維姆科型）、SF型、XJZ型（XJ改進(jìn)型）及XJB型（棒型）等。

（2）充氣攪拌式浮選機(jī)　這類機(jī)型既裝有機(jī)械攪拌裝置，又裝有氣體給入（壓入）裝置，機(jī)械攪拌裝置只起攪拌礦漿和分布?xì)饬髯饔茫獠靠諝庵饕匡L(fēng)壓機(jī)壓入。其特點(diǎn)如下：充氣量可以調(diào)節(jié)；葉輪不起吸氣作用，轉(zhuǎn)速較低，功率消耗少，磨損小；脆性礦物不易產(chǎn)生泥化，處理量大。但要外加一套壓氣系統(tǒng)，中間產(chǎn)品返回要用砂泵揚(yáng)送，主要機(jī)型有XJC型、CHF-X型、BS-X型（似丹佛D-R型）、KYF型（XCF型）、BS-K型、CJF型和LCH-X型等。

（3）充氣式浮選機(jī)　這類浮選機(jī)沒有機(jī)型攪拌器和其他運(yùn)動部件，礦漿的充氣是靠外部的壓風(fēng)機(jī)通過特別的充氣器形成細(xì)小的氣泡而輸入。其特點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)簡單，無機(jī)械磨損；但由于沒有攪拌器，浮選效果受到一定影響；充氣器易堵塞，不利空氣彌散。主要類型為浮選柱。

（4）氣體析出式浮選機(jī)　該類型浮選機(jī)主要是借助從溶液中析出大量微泡沫而浮選，主要機(jī)型有XPM型、維達(dá)格旋流浮選機(jī)等。

3.2.4.1　機(jī)械攪拌式浮選機(jī)

在國內(nèi)外浮選生產(chǎn)中，機(jī)械攪拌式浮選機(jī)使用最為廣泛，近年來，設(shè)備結(jié)構(gòu)和性能有不少改進(jìn)，并派生出一些新機(jī)型，主要有4種機(jī)型。

（1）XF型（A型）、XJF型機(jī)械攪拌式浮選機(jī)　這類浮選機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同，如圖3-9所示為XJ型浮選機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。由兩個浮選槽構(gòu)成一個機(jī)組。第一槽（帶有進(jìn)漿管）為吸入槽，第二槽為自流槽，之間設(shè)有中間室。葉輪安裝在主軸下端，主軸上端有皮帶輪，通過電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，空氣由進(jìn)氣管吸入，每組浮選槽的礦漿水平面由閘門調(diào)節(jié)。葉輪上方裝有蓋板和空氣筒（又稱豎管）。空氣筒上開有孔，用來安裝進(jìn)漿管，中礦返回管可用作礦漿循環(huán)，孔的大小可通過拉桿調(diào)節(jié)。

①工作原理及過程　葉輪是用生鐵鑄成的圓盤，上面有6個輻射狀葉片，上方裝有蓋板，其作用是：礦漿被葉輪甩出時，在蓋板下形成負(fù)壓吸氣；調(diào)節(jié)進(jìn)入葉輪的礦漿量；可避免礦粒在停機(jī)時壓住葉輪而難以啟動；起一定程度的穩(wěn)流作用。浮選機(jī)在工作時，給礦管把礦漿給到蓋板中心處，葉輪與蓋板間形成負(fù)壓，經(jīng)由進(jìn)氣管自動地吸入外界空氣。葉輪的強(qiáng)烈攪拌作用使礦漿與空氣得以充分混合，并將氣流分割成許多細(xì)小的氣泡，此外在葉輪葉片的后方也會從礦漿中析出一些氣泡。

②結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用　蓋板上裝有18～20個導(dǎo)向葉片（又稱定子）。葉片傾斜排列，與半徑成55°～65°角，對葉輪甩出的礦漿流具有導(dǎo)向作用，在蓋板上的兩個導(dǎo)向葉片之間開有18～20個循環(huán)孔，供礦漿循環(huán)用，由此可增大充氣量；葉輪與蓋板導(dǎo)向葉片間的間隙，一般為5～8mm，過大對吸氣量和電耗造成不利影響。常將葉輪、蓋板、主軸、進(jìn)氣管和空氣筒等充氣攪拌零件組裝成一個整體部件，可使葉輪和蓋板同心裝配，以保證葉輪與蓋板導(dǎo)向葉片之間的間隙符合要求；在空氣筒下部，有一個調(diào)節(jié)礦漿循環(huán)量的循環(huán)孔，并用閘板控制循環(huán)量，通過葉輪中心的礦漿量，可隨外界給礦量的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（2）XJQ型、JJF型、BS-M型浮選機(jī)　這三種類型浮選機(jī)均系參照美國維姆科型浮選機(jī)研制生產(chǎn)的，結(jié)構(gòu)基本相同。如圖3-10所示為JJF型浮選機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。主要有槽體、葉輪、定子、分散罩、假底、導(dǎo)流管、豎筒、調(diào)節(jié)環(huán)組成。

①工作原理及過程　在葉輪旋轉(zhuǎn)時，便在豎筒和導(dǎo)流管內(nèi)產(chǎn)生渦流，形成負(fù)壓，將空氣從進(jìn)氣管吸入，在葉輪和定子區(qū)內(nèi)與經(jīng)導(dǎo)流管吸進(jìn)的礦漿混合。由葉輪造成的切線方向運(yùn)動的漿氣混合流，經(jīng)定子作用轉(zhuǎn)換成徑向運(yùn)動，并均勻地拋甩于浮選槽中。礦化氣泡向上升浮至泡沫層，自溢流口流出即為泡沫產(chǎn)品。

②結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用　葉輪直徑小，轉(zhuǎn)速低，安裝深度淺，電耗較低；葉輪和定子之間間隙較大，礦粒對其磨損較小；定子的高度比葉輪低，葉輪在定子下露出一段，有利于礦漿的攪拌和循環(huán)；定子的傘形帶孔分散罩用做穩(wěn)定器，可使葉輪產(chǎn)生的渦流與泡沫層隔開，便于礦漿面保持平穩(wěn)；吸氣量較大，并可在0.1～1m³/（m²·min）之間調(diào)節(jié)充氣量；槽底上方有一個假底，可造成礦漿的循環(huán)流動，使氣泡得以充分彌散；攪拌程度適中，固體顆粒懸浮良好。

（3）SF型浮選機(jī)　SF型浮選機(jī)是我國20世紀(jì)80年代研制的機(jī)型，開始同JJF型浮選機(jī)組合使用，后來SF型浮選機(jī)也可單獨(dú)使用，且效果較好。如圖3-11所示為SF型浮選機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖。主要有槽體、裝有葉輪的主軸部件、電機(jī)、刮板及傳動裝置組成。

①工作原理及過程　在工作時，由于葉輪上裝有上下兩層葉片，所以在旋轉(zhuǎn)時，在葉輪腔內(nèi)空間被兩層葉片同時產(chǎn)生的離心力甩向四周，使上下葉輪內(nèi)形成負(fù)壓區(qū)。蓋板上部的礦漿蓋板上的循環(huán)孔被吸入到上葉輪腔內(nèi)，形成礦漿上循環(huán)；下葉片向四周甩出礦漿時，其下部礦漿向中心補(bǔ)充，形成礦漿的下循環(huán)。空氣則經(jīng)吸氣管、中心筒被吸入到上葉輪腔，與被吸入的礦漿相混合，形成大量細(xì)小氣泡，由蓋板穩(wěn)流后，均勻地彌散在槽內(nèi)，形成礦化氣泡。

②結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用　吸氣量大，能耗小；有自吸空氣、自吸礦漿能力，水平配置，不需要泡沫泵；葉輪與蓋板間隙較大，葉輪與蓋之間磨損后對吸氣量影響較小；槽內(nèi)礦漿按固定的流動方式進(jìn)行上下雙循環(huán)，有利于粗粒礦物的懸浮。

（4）XJB棒型浮選機(jī)　這些浮選機(jī)的攪拌充氣器由若干根傾斜圓棒所組成，故稱棒型浮選機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖3-12所示。

棒型浮選機(jī)槽子在結(jié)構(gòu)上有直流槽和吸入槽兩種。直流槽內(nèi)裝有中空軸（主軸）、棒型輪、凸臺和弧形穩(wěn)流板等，不能從底部抽吸礦漿，只起浮選作用，又稱浮選槽。吸入槽是在棒型輪下有一個吸漿輪，如離心泵一樣從底部吸入礦漿。

①工作原理及過程　直流槽工作時，通過斜棒輪的旋轉(zhuǎn)，使礦漿沿一定錐角強(qiáng)烈地向槽底四周沖射，在棒輪下部形成負(fù)壓面吸入外界空氣。在斜棒輪的攪動下，礦漿和空氣充分混合，氣流被切割彌散成細(xì)小氣泡。借助于凸臺的導(dǎo)向作用漿氣混合物在槽內(nèi)均勻分布并形成徑向放射狀運(yùn)動，呈現(xiàn)一種特殊的心形運(yùn)動軌跡，使礦液面比較平穩(wěn)。

②結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用　攪拌器由斜棒輪、凸臺和弧形穩(wěn)流板構(gòu)成；由于斜棒輪的特殊結(jié)構(gòu)，使得旋轉(zhuǎn)時斜棒的線速度越往下越大，造成很大的攪拌作用，避免礦漿密度較大，粗粒礦物沉積；由于凸臺和弧形穩(wěn)流板的作用，使礦漿呈現(xiàn)出一種特殊運(yùn)動軌跡，有利于泡沫的穩(wěn)定上升；槽體較淺，充氣礦漿被甩射的出口速度較大，吸氣能力高，電耗低；氣泡分散濃度高，漿氣接觸機(jī)會多，浮選速度快。

3.2.4.2　充氣機(jī)械攪拌式浮選機(jī)

（1）XJC型、CHF-X型、BS-X型充氣機(jī)械攪拌式浮選機(jī)　這三種類型浮選機(jī)，均類似美國丹佛D-R型浮選機(jī)，其結(jié)構(gòu)和原理基本相同，如圖3-13所示為CHF-X型充氣機(jī)械攪拌式浮選機(jī)。葉輪為帶有8個徑向葉片的圓盤，蓋板與葉輪的軸向間隙為15～20mm，徑向間隙為20～40mm，中心筒上部的充氣管與總風(fēng)筒相連，中心筒下部與循環(huán)筒相連，循環(huán)筒與鐘形物之間的環(huán)形空間供循環(huán)礦漿用，鐘形物具有導(dǎo)流作用。

①工作原理及過程　運(yùn)用了礦漿的垂直大循環(huán)和從外部特設(shè)的低壓鼓風(fēng)機(jī)壓入空氣來提高浮選效率。礦漿通過循環(huán)管和葉輪形成的垂直循環(huán)產(chǎn)生的上升流，把粗粒礦物和密度大的礦物提升到浮選槽的中上部，消除了礦漿在浮選機(jī)中的分層和沉砂現(xiàn)象。由鼓風(fēng)機(jī)壓入的低壓空氣，經(jīng)葉輪和蓋板葉片的作用，均勻地彌散在整個浮選槽中，礦化氣泡隨垂直循環(huán)流上升，進(jìn)入槽子上部的平衡分離區(qū)，使不可浮的脈石與礦化氣泡分離。礦化氣泡進(jìn)入泡沫層的路程較短。

②結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用　直流槽式結(jié)構(gòu)，礦漿通過能力大，浮選速度快；采用外部鼓風(fēng)機(jī)供氣，可根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)充氣量；占地面積小，單位體積質(zhì)量輕；采用錐形循環(huán)筒，使礦漿垂直向上進(jìn)行大循環(huán)，增大了浮選槽下部的攪拌能力，有效地保證礦粒懸浮而不易沉槽，適于要求充氣量大、礦石性質(zhì)較復(fù)雜的粗重難選礦物的選別；葉輪只用于循環(huán)礦漿和彌散空氣，轉(zhuǎn)速較低，攪拌器磨損較輕，礦液面較平穩(wěn)；葉輪和蓋板的軸向及徑向間隙較大，易于安裝和調(diào)整；藥劑和動力消耗較低，選別指標(biāo)有所提高。

（2）KYF（XCF）型和BS-X型浮選機(jī)　此類浮選機(jī)類似于芬蘭奧托昆普OK型浮選機(jī)。如圖3-14所示為BS-K浮選機(jī)（與KYF浮選機(jī)的結(jié)構(gòu)大體相似）。該類浮選機(jī)采用“U”形槽體空心軸充氣和懸掛定子，尤其是采用了一種新式葉輪，葉片后傾的錐形葉輪，揚(yáng)送礦漿量大，壓頭小，功耗低，結(jié)構(gòu)簡單，葉輪腔中配置多孔圓筒空氣分配器。空氣可預(yù)先均勻地分散在葉輪葉片的大部分區(qū)域，有較大的礦漿-空氣接觸界面。

①工作原理及過程　工作時，隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，槽內(nèi)礦漿從四周經(jīng)槽底由葉輪下端吸到葉輪葉片之間，由鼓風(fēng)機(jī)給入的低壓空氣經(jīng)空心軸和葉輪腔的空氣分配器，也進(jìn)入其中。礦漿與空氣在葉片之間充分混合后，從葉輪上半部周邊向斜上方推出，由定子穩(wěn)流和定向后進(jìn)入整個槽子中。氣泡上升到泡沫穩(wěn)定區(qū)，礦化富集后，從溢流堰溢出，重新混合形成礦化氣泡。剩余的礦漿流向下一槽直至最終成尾礦。

②結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用　U形槽體，攪拌均勻，不易沉積；結(jié)構(gòu)簡便，調(diào)整方便；能耗低；在同一水平配置吸漿槽而形成獨(dú)立的浮選回路。不需要泡沫泵；礦漿循環(huán)性能好，空氣彌散均勻，泡沫穩(wěn)定懸浮性好，藥劑消耗少；配有先進(jìn)的礦漿液面控制系統(tǒng)，給氣、給藥等操作和調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)自動化控制。

3.2.4.3　充（壓）氣式浮選機(jī)

充（壓）氣式浮選機(jī)，屬于外部供氣的無機(jī)械攪拌器類型浮選機(jī)，目前有代表性的機(jī)型為浮選柱。如圖3-15所示為浮選柱結(jié)構(gòu)示意圖。主要部分為一個圓柱體，內(nèi)裝充氣器（氣泡發(fā)生器），并配有給礦器、泡沫槽及管網(wǎng)等。

①工作原理及過程　經(jīng)藥劑處理的礦漿，由柱體上部給礦器均勻連續(xù)給入，礦粒在重力作用下緩緩沉降，空氣由空壓系統(tǒng)經(jīng)底部充氣器（氣泡發(fā)生器）不斷壓入，由充氣器出來的細(xì)小氣泡，均勻分布在柱體的整個斷面上，并穿過向下流動的礦漿徐徐上浮。在對流運(yùn)動中，礦粒和氣泡發(fā)生相互接觸，實(shí)現(xiàn)氣泡礦化。礦化氣泡升浮至泡沫層，可得泡沫產(chǎn)品，非泡沫產(chǎn)品則由柱體底部排出。浮選柱存在“二次富集”現(xiàn)象，即礦化泡沫在上升過程中，受不斷給入并下沉的礦漿沖洗，使夾雜的脈石礦物被不斷沖刷下來，有利于提高精礦質(zhì)量。

②結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用　浮選柱結(jié)構(gòu)簡單，操作維護(hù)方便，無運(yùn)動部件，機(jī)械磨損小；礦漿給氣系統(tǒng)具有外部可調(diào)節(jié)性，以使礦漿有足夠的空氣量；配有豎管充氣器，充氣平穩(wěn)均勻，充氣面積可調(diào)節(jié)，形成細(xì)小、彌散的氣泡，液面平穩(wěn)等。浮選柱可依浮選作業(yè)性質(zhì)不同確定其高度，一般為：粗選7～8m，精、掃選5～6m。浮選柱多用于粗、掃選作業(yè)。

3.2.4.4　氣體析出式浮選機(jī)

氣體析出式浮選機(jī)屬無機(jī)械攪拌器類浮選機(jī)。有真空式（減壓式）和礦漿加壓式兩種，礦漿加壓式又分為空氣自吸式（我國為噴射旋流式浮選機(jī)）和壓氣式兩種。如圖3-16所示為噴射式浮選機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖，主要由充氣攪拌器（外部）、槽體、刮泡器等組成。

（1）工作過程及原理　該浮選機(jī)的充氣，是借助加壓礦漿（0.2～0.25MPa）從充氣攪拌器的噴嘴，以20m/s的速度噴出，在混合室產(chǎn)生負(fù)壓，將外界空氣經(jīng)進(jìn)氣管吸入，并隨噴射漿流裹進(jìn)旋流器和浮選槽內(nèi)。礦漿經(jīng)藥劑處理后，給入浮選機(jī)內(nèi)，礦粒和氣泡碰撞時，形成礦化氣泡上浮。未黏附于氣泡的礦粒，由槽外循環(huán)泵進(jìn)入充氣攪拌器。在充氣攪拌器的混合室內(nèi)，形成負(fù)壓礦漿區(qū)，溶解于礦漿中的空氣，有選擇性地呈微泡形式在疏水礦粒表面析出。強(qiáng)化了氣泡的礦化過程，礦石從浮選槽末端排出。

（2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用　機(jī)械磨損小，結(jié)構(gòu)簡單；疏水礦物表面可大量析出活性微泡；充氣攪拌器對藥劑有乳化作用；氣泡粉碎度高，與礦粒做互呈直角運(yùn)動且氣泡分布均勻；礦漿呈W形軌跡運(yùn)動；充氣攪拌器浸水深度小，故充氣量大，功率消耗低；礦液面平衡；處理能力大，多用于浮選煤和非金屬礦物。

礦物顆粒受到磁力和機(jī)械力（包括重力、離心力、水流動力等）的聯(lián)合作用，磁性不同的礦粒受到不同的磁力作用。磁性較強(qiáng)的礦粒，在不均勻磁場作用下磁化，產(chǎn)生較強(qiáng)的磁作用力f_磁，f_磁大于f_機(jī)；磁性弱或非磁性礦物受到的磁力很小（），小于f_機(jī)，由于作用在各礦物顆粒上的磁力和機(jī)械力的合力不同，從而實(shí)現(xiàn)了磁性強(qiáng)的礦物和磁性弱的礦物（或無磁性礦物）的磁選分離。其分離必須條件為：

　　 （3-1） 　　

式中，f_磁為作用在強(qiáng)磁性礦物上的磁力；f_機(jī)為與磁力相反方向的所有機(jī)械力的合力；為作用在弱磁性礦物顆粒上的磁力。