矿泥和空气对浮选机的影响

导读:　　在气固液多相流动特性分析的基础上，讨论了叶轮转速和充气压力对浮选机内浮选动力学参数如充气水平(充气 量、槽内空气保有量、空气横截面速度和气泡表面积通量)、矿粒悬浮、矿粒和气泡的分散、矿浆与空气混合、气泡 矿化、矿浆短路以及浮选机功率的影响，并比较了万C-150型浮选机和国外同类型浮选机浮选动力学参数的差别。

矿泥和空气对浮选机的影响 1、矿泥对浮选有何影响，如果解决？ 如果浮选矿浆中含有较多的矿泥，会对浮选带来一系列的不良影响。

主要影响有：（1）易夹杂于浮选机泡沫产品中，使精矿品位下降；（2）易附着于粗粒表面，影响粗粒的浮选；（3）吸附大量药剂，增加药剂消耗；（4）使矿浆发黏，充气条件变坏。

解决这一问题的工艺措施是：（1）采用较稀的矿浆，降低矿浆的黏性，可以减少矿泥在泡沫产品中的夹杂；（2）添加分散剂，将矿泥分散，消除矿泥附着于其他矿物表面的有害作用；（3）分段分批加药，这样可以减少矿泥对药剂的消耗；（4）对浮选物料预先脱泥后再浮选，常用的脱泥方法是旋流器分级脱泥。

2、空气对浮选的主要影响是什么？ 空气中除含有氧气、氮气和惰性气体外，还有CO2和水蒸气。

空气对矿物可浮性的影响有： （1）当矿物破碎露出新鲜表面，遇水发生水化作用，表现为亲水性。

但当气体吸附到矿物表面时，就可削弱水化作用，造成表面的初步疏水性。

（2）气体与矿物表面作用是有选择性的，对矿物表面影响较大的是氧气。

（3）氧气的作用是对硫化矿的初步疏水性有利。

但如果作用的时间过长，会使矿物表面变回亲水性。

当气体吸附条件适当时，会成矿物表面的疏水性，甚至在不加浮选剂情况下都可浮选（例如干燥的煤粉）方铅矿亦只有经过氧气的初步作用，才能与黄药发生作用而上浮。

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叶轮转速和充气压力对浮选机浮选动力学影响

1.叶轮转速和充气压力对浮选机内矿物和气泡扩散的影响。

　　在机械搅拌式浮选机内湍流对矿浆和气泡主要起到三个作用:湍流迁移(有利于颗粒悬浮)、湍流分散和湍流颗粒 碰撞。

从微观上看，湍流的脉动具有动量、质量、热量的输送和传递作用，这种作用可用湍流扩散系数来表征，扩 散现象对药剂混合和颗粒悬浮有重大影响。

　　湍流扩散系数与脉动速度以及湍流微尺度成正比。

较高的湍流强度有助于矿粒的悬浮、气泡的破碎和扩散以及 药剂的混合，在浮选过程中在混合区具有较高的湍流强度是必要的。

　　随着叶轮转速的增加，混合区的平均湍流强度也随着增加，即湍流对于矿物颗粒以及气泡在槽内的扩散的作用 也随着增强。

随着充气压力的增加，混合区的平均湍流强度先减小后增加，然后再减小，因此湍流对于矿物颗粒以 及气泡在槽内的扩散的作用也是先减小后增加，然后再减小。

　　2.叶轮转速和充气压力对浮选机内充气水平的影响。

　　（1）浮选机矿浆含气量；（2）浮选机内空气横截面速度；（3）浮选机内气泡表面积通量。

　　3.叶轮转速和充气压力对浮选机内气泡矿化的影响。

　　在叶轮与导叶构成的环形空间内为激烈的湍流区，矿浆湍流强度I在https://www.flowerba.com/之间。

　　矿浆雷诺数在105-1护之间。

在此区间内气泡与悬浮的矿粒混杂在一起，受湍流的作用发生无规则的位移、振动 、旋转和翻滚等复杂运动。

随着转速的增加，该区域的湍流强度增加，使该区域矿粒与气泡的接触几率增加，受此 影响，该区域气泡的碰撞概率、矿化概率和脱附概率也随着增加。

随着充气压力的增加，该区域的湍流强度逐渐减 小，因此碰撞概率、矿化概率和脱附概率在该区域也随着减小。

　　在混合区，气泡矿化主要靠湍流作用下的惯性碰撞，此效应随着叶轮转速的增加而增加，随着充气压力的增加 先减小后增加，再减小，同时由湍流强度的径向分布规律也说明了气泡矿化能力沿径向有逐渐降低的趋势。

此区域 湍流强度大，加大了矿粒与气泡的碰撞概率和气泡的扩散，对气泡矿化是有利的。

　　在输运区和分离区，湍流强度逐渐减小，矿浆流态也逐步由湍流性质转变为近似层流性质，矿粒与气泡之间的 碰撞也由惯性碰撞转为粘性碰撞，在输运区矿化过程靠重力下落的矿粒与上浮气泡的上半球面相撞，此处碰撞有利 于粗、重和难浮颗粒的浮选。

此区间的湍流强度和宏观涡流对粗、重颗粒浮选也有负作用，即增大了脱落作用力， 降低了目的矿物的捕获率，同时还会造成细泥污染和泡沫层的不稳定。

因此叶轮转速的增加和较高的充气压力会增 加矿粒悬浮作用力和矿粒脱附作用力，要分析转速对该区域气泡的矿化要综合两方面因素，选择合适的叶轮速度和 充气压力。

　　4.叶轮转速和充气压力对浮选机内矿浆短路的影响。

　　5.叶轮转速和充气压力对浮选机功率的影响。

　　受工业测试试验条件的影响，JFC-150型浮选机的功率随着叶轮转速的增加而增加，随着充气压力的增加而减小 。

在同一转速时，随着充气量的增加浮选机功率的降低主要和三个因素有关，①浮选机内的介质平均密度减小;②叶 片扫过的流体表观密度减小;③叶轮叶片背面形成的气穴使叶轮抽吸矿浆的能力下降，旋转阻力减小。

　　通过浮选机内矿浆流动区域气固液多相流流态分析和简化，建立了JFC-150型充气机械搅拌式浮选机的几何模型 ，并利用第二章论述的控制方程、求解方法、网格划分和迭代策略，对JFC-150型浮选机内气固液三相流流场进行了 数值计算和流动特性分析。

　　在气固液多相流动特性分析的基础上，讨论了叶轮转速和充气压力对浮选机内浮选动力学参数如充气水平(充气 量、槽内空气保有量、空气横截面速度和气泡表面积通量)、矿粒悬浮、矿粒和气泡的分散、矿浆与空气混合、气泡 矿化、矿浆短路以及浮选机功率的影响，并比较了万C-150型浮选机和国外同类型浮选机浮选动力学参数的差别。

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浮选机中矿浆的空气过程

浮选机中矿浆的空气过程 浮选要的主要作用之一就是向矿浆中充入空气，分散成大量小气泡，再与矿粒碰撞形成矿化气泡。

所以浮选矿浆充气是浮选的前提，是决定浮选机效果的主要因素。

浮选矿浆的充气主要包括两个过程：气泡的生成及气泡的兼并和溶解。

1、气泡的生成 气泡生成原则上有三种方法。

a、机械搅拌作用将空气流粉碎形成气泡。

机械搅拌式浮选机气泡生成主要通过此法。

此时，形状不同的转子或叶轮对矿浆进行激烈搅拌，使矿浆产生强烈的漩涡运动。

由于旋涡的剪切作用，吸入浮选机的空气被分散成直径不等的气泡。

矿浆和气泡相对速度较大，紊流程度越高，气—液界面张力越低，气流被矿浆的旋涡剪切分割成的气泡直径越小，数量越多。

但搅拌过强，能耗大，液面不稳，气泡直径太小时，对矿粒浮出也不利。

机械搅拌式浮选机的关键部件是转子和定子。

转子即叶轮，它的工作部件可以是类似水泵叶轮的形状—涡轮、带直立叶片的水平圆盘、混合式叶轮等，也可以是垂直排列成笼形的棒或辐射状的板。

转子转动时，叶片后方形成空穴，吸空空气。

绕过叶片的矿浆形成两列相向旋转的涡漩（卡门涡漩），空气被这些涡洲吸至涡心，形成气泡。

已形成的气泡在湍流脉动速度产生的动压力和剪切力作用下可能分裂成更小的气泡。

离开叶片愈远，气分裂得愈小。

下图是叶轮将空气分散成气泡的情况。

实验表明，转子分散空气的能力是有限度的，叶轮自吸式浮选机吸入空气的能力取决于转子的分散能力，不会超过这个限度。

增加叶片数量或提高叶片转速可增大充气量，但动力消耗及磨损会加大，液面也可能不稳，对粗粒分选不利。

(a)有定子的情况；(b)没有定子的情况 b、空气通过多孔介质的细小服孔形成气泡 压入式浮选机（如浮选柱等）的气泡生成采用此法。

压入的空气通过带有细小孔眼的多孔介质，如微孔陶瓷、帆布等特别的充气器后便会产生细小气泡，如下图所示。

但空气的压力要适当：太小时不利于空气透过，气泡数量少；过大量又易形成喷射气流而不成泡，并造成液面不稳。

压力大小由充气器决定。

此外，充气器上孔的大小及间隔也影响气泡生成，孔的大小影响空气通过的阻力；间隔太小时相邻孔眼形成的气泡易相遇而兼并，间隔太大充气量过小。

c、气体从矿浆中析出形成微泡 在标准状态下，空气在水中的溶解度约为2%，当压力降低，溶解的气体便会以微小气泡的形式从溶液中析出。

析出的微泡具有直径小、分散度高、气液界面大、有选择地优先在疏水性较高的表面析出等特点，因而称为活性微泡。

近代浮选机设计时很注意确保大量微泡并以此强化浮选过程。

微泡在矿粒表面析出有利于突破矿粒与气泡之间的水化层。

当粗粒表面有微泡时，其他气泡可通过微泡附着到矿粒上，形成无残余水化膜的附着，或许多微泡附着到粗粒矿物上构成气泡絮凝体而上浮，加强了粗粒的浮选。

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