浮选柱

优点

浮选柱与浮选机相比有其自身优点：结构简单，占地面积小；无机械运动部件，安全节能；浮选动力学稳定，气泡相对较小，分布更为均匀，气泡-颗粒浮选界面充足，富集比大、回收率高、适合于微细粒级矿物的选别并且易于实现自动化控制和大型化；浮选速度快，可简化浮选流程，有效降低浮选作业次数。

除上述优点以外，浮选柱与浮选机相比还具有其自身局限性：设备高度大，冲洗水增加了设备运行成本；不适合粗颗粒矿物的选别，粗颗粒与气泡接触几率小；解离不充分的矿物难以发挥浮选柱提高精矿品位的优越性，常以损失回收率为代价达到提高精矿品位的目的；对化学性质反应敏感、黏度大的矿浆会导致细粒脉石长时间在柱内停留，从而恶化选别效果；主要应用于精选作业，在粗选作业中使用效果不够理想。

缺点

浮选柱的特点是结构简单，能耗低、占地面积小，操作控制容易，适用于处理微细粒矿物。但充气器易结垢堵塞，矿浆在柱体内易上下翻腾以及对各类矿石的适应性不强。20世纪80年代以后，许多国家都加强了对浮选柱的研究工作，出现了一批比较新颖的的浮选柱，如柱内充以波浪板迭置成的介质床层，分层处于“静态”条件，泡沫层稳定且不用专门的发泡器的充填介质浮选柱；在柱底采用电解发泡方式产生微泡的电浮选柱；在给料下方柱周加线圈，使柱轴向产生纵向磁场，有利于矿浆充分分散的磁浮选柱；内置多孔介质柱体，重选作用和浮选作用相结合，强化浮选效应的的旋流充气浮选柱；柱体高度低、给料与空气预先混合给入，矿化好，浮选速度快的詹姆森（Jameson）浮选柱等。工业上应用的浮选柱最大直径已达5.6m，高12m。

因此，工业生产中应用好坏主要取决于充气器的应用是否成功。此外浮选柱柱体较高，欲使矿浆自流，则配置复杂，高差损失大，因而常需另设矿浆提升装置。

该机的主体结构通常是由浮选段、旋流段和微泡发生器三部分组成。

旋流段和入料点之间的捕收矿化区，入料点与溢流口之间的泡沫精选区。在浮选段，顶部设有冲水装置（根据现场需要）和泡沫精矿收集槽。给矿管位于柱高约2/3 处，分选最终尾矿从旋流器底流口排出。微泡发生器位于柱体外部，沿切线方向与旋流段相衔接。微泡发生器上设有空气吸入管。

微泡发生器是该浮选柱实现分选的关键部件。它利用循环矿浆加压喷射吸入空气、混合起泡剂和粉碎气泡，并通过压力释放析出大量微泡，然后沿切线进入旋流段。微泡发生器在产生合适气泡的同时，也为旋流段提供了旋流力场。

含气、固、液三相的循环矿浆沿切线高速进入旋流段以后，在离心力和浮力的同时作用下，在旋流段做旋流运动，气泡和已矿化的气絮团向旋流中心运动，并迅速进入浮选段。气泡与从上部给入的矿浆反向碰撞矿化，增加了接触和粘附的几率，实现了浮选段的分选。旋流段的主要作用是扫选，回收浮选段尚未分选的精煤颗粒，以提高精煤回收率。气泡在柱体内上升矿化并不断受到清洗，清除夹带的高灰物，上部较厚的泡沫层以及冲洗水的喷淋作用使精矿的品位大大提高。

起泡剂用量

由浮选柱的工作原理可知，气泡直径越小，对微细粒煤的浮选效果越好。起泡剂能够促使空气在矿浆中分散为小气泡，并且防止气泡兼并，提高了气泡的稳定性，还能延长气泡在柱体内的停留时间，使得气泡与矿粒的碰撞概率增加，提高了分选效果。但起泡剂用量过大，易造成机械夹带，增加精煤灰分。因此，起泡剂用量并非越多越好，存在一个最佳值，超过这个用量，则不能形成稳定的泡沫层。

循环压力

循环压力是浮选柱工作的能量来源，为浮选柱精选和扫选煤泥提供动力支持。它决定了气泡发生器的充气速率以及柱体内旋流力场的强度，影响分选效果。循环压力增大，气泡发生器的充气速率增大，单位时间矿浆内的气泡数量增加，矿粒与气泡的碰撞概率增加，从而精煤的回收率也增加。但是，气泡数量增加会导致无用矿物机械夹带，提高精煤灰分。循循环压力增大，柱体内旋流力场的强度增大，矿物所受离心力场也增大，使得气固絮团由旋流中心快速上升到浮选区，而未被矿化的矿物在离心力场的作用下向下运动，由底流口排出。为保证柱体内部能达到有效的分选环境，循环压力不能过小，否则达不到对矿物的有效分选。

入料浓度

入料浓度是影响浮选柱有效分选的指标之一。众所周知，浓度越大，单位体积矿浆中所含矿物颗粒越多，从而减小气泡兼并，降低柱体内气泡上浮速度，增加矿粒与气泡的碰撞概率，但同时也容易引起机械夹带，提高精煤灰分。入料浓度对分选性能的影响见表3。如果矿浆浓度过低，单位体积矿浆中矿物颗粒较少，浮选柱单位时间处理量减小。从现场经验来看，浮选柱的入料浓度不宜过高，以80 g/L左右为最佳。

柱体高度

浮选柱的柱体高度不仅关系到选煤厂厂房的基建投资，浮选柱本身的造价，同时也影响到矿粒在柱体内的停留时间，对分选效果尤其是精矿回收率有直接影响。一般来说，煤的可浮性越差，在柱体内的停留时间越长，所需柱体高度越高。但当柱体过高时，由于气泡的承载能力有限，造成煤粒与气泡的脱落，降低精煤回收率。另有国外研究表明，增加柱体高度并不能带来回收率的增加，回收率是由充气与气泡特性所决定的，可见柱体高度有一个最佳范围

泡沫层厚度与冲洗水量

泡沫层的增加可使泡沫二次富集作用加强，提高浮选选择性。然而浮选柱高度一定时，泡沫层厚度的增加导致捕集区高度减小，降低回收率。当泡沫层厚度太大时，容易引起泡沫底层精煤溢出受阻，逐渐使整个泡沫床层被压死，入料从尾矿排出，浮选柱不能正常工作。在泡沫区增加冲洗水，有强化泡沫二次富集作用，减少精煤中的高灰细泥量，降低精煤灰分。

（1）捕收剂加入搅拌桶（池），起泡剂进入循环泵吸管，由循环泵乳化。

（2）一般情况下，全部微泡发生器同时工作。不要同时关闭相邻的数个微泡发生器，以免影响气泡分布，降低设备处理能力和效率。

（3）注意检查每个微泡发生器进气情况，发现故障及时关闭阀门修理。

（4）冲洗水尽量少用或不用。

（5）形成定期清理介质板制度。

（6）其他同一般浮选机操作。

板式浮选柱其断面形状有圆形、方形或上方下圆形。矿浆由上部给矿管给入，均匀地流入浮选柱内。压缩空气是经柱体下端的充气室通过竖置的空气管充入柱内。形成的大量细小气泡均匀地分布在整个断面上，矿浆在重力作用下缓缓下降，气泡由下往上缓缓升起，与矿浆中所要选取的有用矿物在柱中不断相遇。在对流运动中由于药剂的作用，所要选取的矿物便附着于升起的气泡表面上，在柱体上部形成矿化泡沫层，由刮板刮入或自溢到精矿槽中，其余矿物（一般是脉石或非选矿物）则从柱体下部锥底的尾矿管排出。

还有一种自溢式浮选柱。 自溢式浮选柱是由上体、中间圆筒和下体组成，整个柱体为圆形。浮选柱中的给矿管有多种深度，其给矿点数 目视柱径大小而异，分为三、四和八点。浮选柱的充气是由风源经柱体下端的风室通过风管进入竖置的微孔塑料空气管。

（1）安装时注意水平校准，保证精矿溢流堰周边水平及整个柱体垂直度。

（2）注意所有外联管子方位，先核定然后开口连接。

（3）柱内介质板现场设计安装。

（4）微泡发生器各管均沿柱体均匀布设，注意协调与美观。

（5）尾矿箱先简单固定，待调试完成后最终固定。

（6）设备自带泡沫收集槽，但须设操作规程平台。

《旋流微泡浮选柱(GB/T 23178-2008)》由中国标准出版社出版。2100433B

磷矿是不可再生资源，我国磷矿资源储量位居世界第二，约占世界磷矿资源储量的30%，且87%以上是中低品位磷矿。 随着柱式浮选研究的深入，柱式浮选克服了常规浮选机选矿成本高的缺点，并在煤矿、铁矿、铜铁等领域的应用越来越广。课题开发了中低品位磷矿规整填料柱式浮选装置，完成了磷矿浮选柱内捕集区混合特性、充填浮选柱捕集区气含率、浮选动力学、正反浮选工艺及规整填料浮选柱的工程放大研究。 建立了柱内固体颗粒停留时间分布测试的方法，采用磷矿特征粒径颗粒作为示踪剂，对柱内固体颗粒停留时间分布进行了系统的研究，获得了规整填料浮选柱内颗粒停留时间分布的影响规律，并对操作参数、结构参数与流体流动混合参数进行了关联。 采用气液两相体系，通过动态通气法测定液相体积传质系数kLa值。研究了表观气体流速和捕集区液面高径比等操作因素对规整填料浮选柱捕集区传质特性的影响。同时，获得了液相体积传质系数kLa与操作参数的关系。 通过分析目的颗粒在气液固三相体系中的传递规律，认为浮选过程总的宏观速率RF受扩散传质速率的控制，推导了浮选动力学与传质系数的关联式，发现了浮选动力学常数与体积传质系数之间的比例关系。 采用液位上升法来测量规整填料浮选柱捕集区气含率，结合神经网络构建的BP算法，系统的研究了气体流量、起泡剂用量、床层的高径比等对规整填料浮选柱捕集区气含率的影响规律。以气体流量、起泡剂用量、床层的高径比三个因素作为人工神经网络的输入参量建立了神经网络模型，模拟计算值与实验测量值相吻合，其相对误差小于±5%。 建立了规整填料浮选柱浮选动力学的测试方法，采用矿浆在浮选柱和搅拌槽之间以一定的流速进行循环，模拟柱内捕集区气泡与矿浆的逆流接触，采用非线性最优化参数估计的方法，对一级浮选动力学等5种模型进行了分析和模拟，并对实验值和模型值的相对误差进行了分析。认为一级浮选动力学较适用于填料浮选柱，相对误差5.28%。 针对中低品位磷矿规整填料柱式浮选，系统研究了正、反浮选工艺表观气体流速、表观洗水流速和捕集区高度与柱径比对所得磷精矿品位和回收率影响，认为正浮选柱内的操作在稍小的负偏流、反浮选操作在稍小的正偏流有利于提高磷矿选矿的浮选效率。 根据规整填料浮选柱的混合特性、浮选动力学以及浮选结果，提出了浮选柱浮选的停留时间、速率常数、回收率和结构参数放大的设计依据。 2100433B