稀有金属 2006,(S2),115-118 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2006.s2.029
BF-L型浮选机的研究
刘桂芝
北京矿冶研究总院机械研究所,北京矿冶研究总院机械研究所 北京100044,北京100044
摘 要：
北京矿冶研究总院在BF型浮选机的基础上对浮选机的结构参数和运转参数进行了研究改进, 研制了针对铝土矿浮选工艺特点的BF-L型铝土矿选矿专用浮选机。本文介绍了BF-L型浮选机的结构特点, 工作原理及铝土矿选矿的适应性研究。工业生产试验结果表明BF-L型浮选机完全满足铝土矿浮选工艺要求, 取得了良好的工艺指标, 为我国铝土矿选矿提供了一种高效的浮选设备。
关键词：
浮选机 ;自吸气浮选机 ;铝土矿选矿 ;节能高效 ;
中图分类号： TD456
收稿日期： 2006-07-20
Research on BF-L Floatation Machine
Abstract：
According to particularity of bauxite floatation technology, BF-L floatation machine is invented and manufactured by Beijing General Research Institute of Mining & Metallurgy.It is based on BF floatation machine and specialized for bauxite floatation technology.The structure, the principle of work, bauxite floatation of BF-L floatation machine were presented.The result of industrial test shows that BF-L floatation machine meets completely requests of bauxite floatation.BF-L floatation machine is a kind of high-efficiency floatation equipment for bauxite floatation desilication.
Keyword：
floatation machine;self-induced aeration floatation;bauxite desilication;energy-saving and high-efficiency;
Received： 2006-07-20
我国铝土矿资源丰富, 主要是一水硬铝石型铝土矿, 铝硅比在4~8的中低品位矿石。 铝土矿浮选脱硅技术是最有发展前途的预脱硅技术之一, 但是由于一水硬铝石型铝土矿自然嵌布粒度微细, 通常细磨入选有很多缺点, 如磨矿能耗高, 精矿脱水过滤困难, 水分大, 拜尔法溶出时需要采用蒸发方法除去水分而增加能耗等
[1 ]
。 为此科研人员提出了放粗铝土矿选矿精矿粒度的新工艺和新设备。 由于放粗铝土矿选矿工艺的特殊性, 普通传统型浮选机难以满足工艺要求, 必须研制一种适应铝土矿浮选特点的专用浮选机。
1 BF-L型浮选机的结构
BF-L型浮选机是在BF型自吸式浮选机的基础上试验、 研究、 改进成功的一种适应铝土矿浮选的专用设备, 结构简图见图1。 主要由电机装置、 槽体部件、 主轴机构、 刮泡装置等部件组成。 主轴机构包括大皮带轮、 轴承体、 中心筒、 主轴、 吸气管装置、 叶轮、 盖板等零部件。 BF-L型浮选机的主要结构特点是叶轮部件为封闭式双锥盘结构, 盖板设计为与闭式锥盘结构的叶轮相配套的锥盘式盖板, 液面调整闸门设计为沉没式锥阀控制, 各部件优化匹配, 使该型浮选机具有能耗低、 叶轮圆周速度低、 叶轮下部搅拌力适中而不产生粗砂沉槽等特点。
2 BF-L型浮选机的工作原理
当电机驱动主轴带动叶轮旋转时, 叶轮腔内的矿浆受离心力的作用向四周甩出, 使叶轮腔内产生负压, 给矿、 中矿和空气分别通过给矿管、 中矿管和吸气管装置吸入上叶轮腔。 与此同时, 叶轮下部的矿浆通过叶轮下锥盘中心孔吸入到下叶轮腔, 受分割盘的阻挡及离心力的作用, 矿浆向水平方向抛出, 当矿浆和空气沿径向向外运动超出分割盘直径时, 气液开始混合, 然后经盖板叶片之间的通道向四周甩出, 其中一部分气液固混合物在离开盖板通道后, 向浮选槽上部运动参与浮选过程, 泡沫产品被刮出。 而另一部分矿浆向叶轮下部
图1 BF-L型浮选机简图 Fig.1 Sketch map of BF-L floatation machine
运动, 受叶轮的抽吸再次进入下叶轮腔, 形成矿浆的下循环。 矿浆进行下循环有利于粗颗粒矿物的悬浮, 能最大限度地减少粗砂在浮选槽下部的沉积。
3 BF-L型浮选机适应性研究
3.1 铝土矿选矿的工艺特性
放粗铝土矿选矿精矿粒度工艺以一水硬铝石富集合体为解离目标, 以一水硬铝石富连生体为捕集和回收对象, 采用“阶段磨矿一次选别”新工艺, 入选粒度较粗。
铝土矿浮选与通常的有色金属浮选存在很大的差异, 具有如下特点: (1) 浮选需要的吸气量仅为0.2~0.3 m3 ·m-2 ·min-1 左右; (2) 要求叶轮搅拌强度适中, 既不能沉槽, 又要防止搅拌强烈矿物颗粒从气泡上脱落; (3) 上浮量大, 精矿产率达80%左右; (4) 脉石矿物泥化, 易夹杂上浮; (5) 注重粗粒的上浮。 基于上述特点, 需要对浮选机的结构参数和运转参数进行适应性研究改进。
3.2 浮选机转速的改进研究
浮选机主轴速度决定了浮选槽内矿浆的搅拌强度, 试验中发现搅拌强度太大时强烈的湍流运动妨碍粗颗粒矿物与气泡的黏附, 即使黏附于气泡上也容易脱落, 而且脱落下来的矿粒不能进行二次富集。 因此必须降低浮选机主轴转速才有利于粗粒矿物的上浮。 经过大量试验、 改进、 调整和优化, 打破常规, 将浮选机的主轴转速降低至适应粗颗粒矿物上浮的最佳速度。 工业试验统计指标显示出粗颗粒矿物上浮量明显增加, 精矿滤饼水分明显降低, 解决了选矿脱硅分选指标与精矿脱水过滤之间的矛盾, 大幅度降低了拜尔法溶出过程中蒸发能耗。
3.3 浮选机吸气量的改进研究
浮选机吸气量的大小是衡量自吸式浮选机性能的重要指标, 试验中发现当浮选机的吸气量为通常有色金属矿浮选所需的吸气量时, 槽内产品与泡沫产品的铝硅比相近, 分选效率极低。 同时由于吸气量较大, 浮选槽内的矿浆面偏低, 黏附粗粒的气泡上升路程较远, 造成粗颗粒矿物上浮量较少。
大量的试验表明, 铝土矿浮选要求浮选机的吸气量应调节为常规浮选的20%即0.2 m3 ·m-2 ·min-1 左右, 浮选效果最好, 粗颗粒矿物上浮量较大, 并且不同作业的吸气量要求也不相同, 其顺序为扫选>粗选>精选。
3.4 浮选机液面控制闸门的改进研究
由于常规的BF型浮选机矿浆面控制闸门为敞开式, 在中矿量或尾矿量较少的情况下, 空气可不受限制地被吸入到下一个作业浮选槽中, 无法精确的控制浮选机的吸气量。 因此, 为避免空气从给矿管吸入到浮选槽内, 设计改进了一种由阀座、 锥阀、 阀杆和隔离筒等组成的沉没式控制闸门, 整个控制闸门全部浸入矿浆中, 成功地解决了通过闸门向下一个浮选槽中吸入空气的问题, 改进后的中矿控制闸门调节灵活方便, 浮选过程和浮选指标都得到了稳定和提高。 沉没式闸门示意图见图2。
3.5 吸气管装置调节阀门的改进研究
BF型浮选机吸气管调节阀门多为敞开式或者采用阀板调节, 这种结构形式调节吸气量精度较差, 对要求小吸气量的铝土矿浮选很不适应。 为了满足小吸气量调节的要求, BF-L型浮选机在吸气管上端安装中线对夹式碟阀, 吸气量可以从0调节到所需的吸气量, 解决了不同作业需要不同吸气量的要求, 取得了满意的浮选效果。
4 BF-L型浮选机的优点
BF-L型浮选机作为一种自吸式铝土矿专用机械搅拌式浮选机, 有以下主要优点: (1) 功耗低, 较传统的同类浮选机节能约50%; (2) 叶轮搅拌强
图2 沉没式闸门示意图 Fig.2 Sketch map of sunken valve
度适中, 槽内矿浆按固定方式进行下循环, 有利于粗粒矿物悬浮, 不产生沉槽现象; (3) 作业间平面配置, 自吸空气, 自吸矿浆, 自成浮选回路, 不需配备辅助设备, 流程变动方便灵活, 操作维修方便; (4) 吸气量可调, 根据工艺需要调整吸气量; (5) 叶轮圆周速度低, 易损件使用周期长; (6) 根据工艺条件及选别作业的不同, 匹配最佳的浮选机技术参数; (7) 矿浆液面控制系统设计为机械方法电动控制, 根据矿浆量电动调节矿浆液面的高低。
5 BF-L型浮选机工业试验
BF-L型铝土矿选矿专用浮选机经过工业型适应性研究, 各项性能指标全部满足铝土矿浮选工艺的特殊要求。 工业试验规模为50 t·d-1 , 所用矿石是一水硬铝石型铝土矿, 原矿Al2 O3 含量为64.5%, SiO2 含量为11.06%, A/S为5.83。 选用BF-L1.2型浮选机16台, 运转平稳, 性能可靠, 适应范围较大。 工业试验连续运转2160 h, 处理矿石3750 t, 精矿滤饼1500 t, 取得了满意的技术经济指标。
5.1 工业试验的工艺流程
工业试验的工艺流程见图3。
5.2 浮选机吸气量的测量
由于现场条件限制, 浮选机吸气量测定很不
图3 工业试验的工艺流程 Fig.3 Flow chart in industrial test
方便, 在工业试验中仅对几台浮选机采用排水取气法进行了吸气量测量, 测量结果见表1。
5.3 浮选机功率测定
能耗是评定浮选机性能优劣的重要指标之一, 在工业试验中采用数字式钳形电流表对三相电流进行了测定, 经测定16台浮选机三相电流平均值为6.35 A, 占电机额定电流67.5%, 节能效果明显。
5.4 工业试验指标
工业试验经过两个多月的稳定运行, 取得了良好的工艺指标, 工业试验指标见表2。
表1 吸气量测量结果Table 1 Data of gas flow rate
浮选机
粗选1#
粗选2#
粗选4#
扫选3#
扫选4#
二精2#
三精3#
吸气量/ (m3 ·m-2 ·min-1 )
0.22
0.15
0.20
0.30
0.27
0.15
0.10
表2 工业试验指标Table 2 Data of industrial test
试验规模
产品名称
产率
品位/%
A/S
细度/%
Al2 O3 回收率/
Al2 O3
SiO2
小型验证试验
原矿
100.00
67.68
11.89
5.69
73.00
100.00
精矿
81.19
73.10
6.17
11.85
78.5
87.69
尾矿
18.81
44.30
36.56
1.21
12.31
工业试验第一次稳定
原矿
100.00
64.49
11.05
5.83
70.13
100.00
运行31个班累计
精矿
80.09
70.14
6.34
11.06
87.98
87.10
尾矿
19.91
41.78
30.00
1.39
12.00
工业试验第一次稳定
原矿
100.00
65.19
11.05
5.90
70.43
100.00
运行30个班累计
精矿
79.52
70.87
6.22
11.39
74.44
86.45
尾矿
20.48
43.13
29.81
1.45
13.55
从表2可以看出, 在原矿 (A/S) 5.7±0.3时, 工业规模获得精矿 (A/S) 11以上, 回收率 (Al2 O3 ) 87%左右的较好指标, 同时精矿粒度从连选试验的82.15%-200目放粗到了74.44%-200目, 工业试验指标表明了BF-L型铝土矿选矿专用浮选机完全满足放粗铝土矿选矿精矿粒度工艺的要求, 是一种高效节能型自吸式浮选机。
6 结 论
BF-L型浮选机是北京矿冶研究总院改进研制的一种高效节能型专用浮选机, 它根据浮选流体力学原理, 创造性地把适中搅拌强度和低吸气量与矿浆充分悬浮相结合, 促使铝土矿粗粒富连生体矿物上浮, 完全满足放粗铝土矿选矿精矿粒度工艺的要求, 取得了满意的工艺指标, 为我国铝土矿选矿提供了一种技术可靠的专用浮选设备。
参考文献
[1] 北京矿冶研究总院, 中南工业大学, 沈阳铝镁设计研究院等.放粗铝土矿选矿精矿粒度工艺与设备的研究及工业试验[R].1999.
