浅谈大型浮选机的研制与设计

大型浮选机自动控制系统的探讨摘要：为了探讨大型浮选机自动控制系统，达到降低生产成本，提高经济效益，文中介绍了浮选机的工作原理和浮选机的设计原则，探讨了浮选机自动控制装置设计，使选矿设备正在向大型化、高效化、自动化程度高的方向发展。

有利于系统运行稳定、可靠，且操作和维护方便、简单。

关键词：大型浮选机；自动控制；经济效益引言浮选机是浮游选矿机的简称。

指完成浮选过程的机械设备。

浮选机的功能主要是用于有色或黑色金属的选别，还可用于非金属如：煤莹石、滑石的选别。

浮选机的品种较多，有全截面气升式微泡浮选机，气体析出式浮选机，机械搅拌式浮选机，自吸式浮选机，充气式浮选机等多种类型，目前最常用的是机械搅拌式浮选机。

1 浮选机的工作原理浮选机主要用于选别铜、锌、铅、镍、金等有色金属，也可以用于黑色金属和非金属的粗选和精选。

浮选机的机械部分是由电动机三角代传动带动叶轮旋转，产生离心作用形成负压，一方面吸入充足的空气与矿浆混合，一方面搅拌矿浆与药物混合，同时细化泡沫，使矿物粘合泡沫之上，将加入药剂处理后的矿浆，通过搅拌充气，使其中某些矿粒选择性地固着于气泡之上；浮至矿浆表面被刮出形成泡沫产品，调节闸板高度，控制液面，使有用泡沫被刮板刮出，以达到分离矿物的目的。

矿泥和药剂充分混合后进入浮选机的第一室的槽底下，叶轮旋转后，在轮腔中形成负压，使得槽底下和槽中的矿浆分别由叶轮的下吸口和上吸口进入混合区，也使空气可以沿着导气套筒进入混合区，矿浆、空气和药剂在这里混合。

在叶轮离心力的作用下，混合后的矿浆进入矿化区，空气形成气泡并被粉碎，与矿粒充分接触，形成矿化气泡，在定子和紊流板的作用下，均匀地分布于槽体截面，并且向上移动进入分离区，富集形成泡沫层，利用刮泡机进行排出，形成精矿泡沫。

分选转环慢速旋转，当分选室进入到浮场区时，此时入选矿料经矿浆分配器分别给到不同分选点，弱磁性矿粒被吸在齿板上并随分选环转动。

非磁性矿粒在重力与矿浆流的作用下经过齿板的缝隙，排入分选环下部的尾矿槽中。

国内外常用浮选机综述及其设计选型中应注意的问题陈名洁;尤腾胜;孙明俊;罗良烽【摘要】主要介绍了国内外常见浮选机各自的特点以及在工业中的应用情况,从设计选型角度提出了应注意的问题.【期刊名称】《中国矿山工程》【年(卷),期】2018(047)002【总页数】5页(P31-35)【关键词】浮选机;机械搅拌式;充气式;选型【作者】陈名洁;尤腾胜;孙明俊;罗良烽【作者单位】中国恩菲工程技术有限公司,北京100038;中国恩菲工程技术有限公司,北京100038;中国恩菲工程技术有限公司,北京100038;中国恩菲工程技术有限公司,北京100038【正文语种】中文【中图分类】TD4561 前言在选矿工艺中，浮选是最为重要亦是应用最为广泛的工艺，而浮选工艺中浮选机是应用最多的选矿设备。

进入21世纪以来，大型化和高效化成为浮选设备最为显著的特点。

目前，国内浮选机厂家应用比较广泛的以北京矿冶研究院为主，国外的常用浮选机厂家主要以Outotech、FLSmidth及Metso等为代表。

浮选机的种类从充气方式来说，可分为机械搅拌自吸式浮选机和机械搅拌外充气式浮选机。

从工程设计角度考虑，对于充气量不大的易选浮选工艺，可选用机械搅拌自吸气的浮选机；中、小型选矿厂比较适宜采用配有吸浆槽的机械搅拌充气式浮选机或者机械搅拌自吸气浮选机；而对于大型、特大型选矿厂浮选流程中的粗扫选作业，则比较适宜选用机械搅拌外充气式浮选机[1]。

2 机械搅拌外充气式浮选机机械搅拌外充气式浮选机配有机械搅拌装置，同时还需要利用鼓风机强制鼓入空气。

其搅拌装置主要起气流分布和矿浆搅拌的作用，通过外部风机强制压入空气，矿浆充气和矿浆搅拌是各自独立的。

与机械搅拌自吸式浮选机比，其优势主要表现为：可根据需要调节充气量且易于操作，可有效提高浮选机的选别指标，还能提高浮选机的处理能力；因其独特的叶轮不吸气的原因，叶轮的转速慢、磨损和安装功率低；对于易脆性矿物不容易泥化；其最大的缺点是需额外配置鼓风机为其吹入空气[2]。

机电与自动控制黄　金ＧＯＬＤ２０１８年第５期／第３９卷ＳＪＦ４０型圆形浮选机研制及其应用收稿日期：２０１８－０３－２１；修回日期：２０１８－０４－１５作者简介：兰书杰（１９６５—），男，山东陵县人，高级工程师，主要研究方向为矿山机械；山东省烟台市经济开发区泰山路１１８号，山东黄金集团烟台设计研究工程有限公司，２６４００６；Ｅ ｍａｉｌ：ｓｄｙｔｌｓｊ＠１６３．ｃｏｍ兰书杰，王松文，高伟伟，徐世群，田朵，崔亮，杨东斌（山东黄金集团烟台设计研究工程有限公司）摘要：浮选机是矿物处理中最重要的选别设备之一。

介绍了圆形浮选机的结构和工作原理，分析了ＳＪＦ４０型圆形浮选机研制过程中参数的确定方法。

与常规Ｕ型槽体的ＫＹＦ４０型浮选机进行了对原矿的粗选选别对比半工业试验，并在三山岛金矿进行了工业应用，获得了良好的效果：精矿品位３６．６ｇ／ｔ，尾矿品位０．１９ｇ／ｔ，金回收率达７９．８％，金回收率较改造前提高了近０．４百分点。

关键词：圆形浮选机；Ｕ型槽体浮选机；浮选；三相混合流；功耗；回收率 中图分类号：ＴＤ４５６ 文章编号：１００１－１２７７（２０１８）０５－００４６－０４文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１１７９２／ｈｊ２０１８０５１１引言选矿业属于资源型产业，又是传统产业，在改革和向现代化矿业迈进的历史时期，其产业基础的地位仍然存在［１］。

随着全球经济发展对矿物原料质量、数量要求的不断增长和矿产资源情况的变化，国内外各研究机构及矿业公司纷纷加强了对浮选设备的研制与应用方面的研究工作［２］。

由于圆形浮选机采用圆形槽体，融合了搅拌结构和圆形槽体的优点，在国外的选矿实践中取得了较好的效果，国内浮选机生产厂家也进行了大量研发工作，并取得了较好成效。

为尽快缩短中国在浮选设备方面与国外存在的差距，促进中国矿山建设的现代化、大型化进程，山东黄金集团烟台设计研究工程有限公司（下称“烟台工程公司”）从２００５年底开始研制ＳＪＦ型圆形浮选机，为使该浮选机达到国内先进水平，先后派工程技术人员到芬兰、瑞典进行考察，吸取国外同类设备先进经验，进行综合改进，并于２００７年成功研制出ＳＪＦ型圆形浮选机，并获得了《一种圆形浮选机》专利，专利号为ＣＮ２００７２００２６２５８．４。

大型浮选机的发展及在冬瓜山工程中的应用摘要：简要叙述了世界各国大型浮选机的研制、开发、应用情况及冬瓜山工程大型浮选机的选择关键词：大型浮选机概述随着经济的发展，世界各国对矿物原料质量、数量的要求不断增长，而矿产资源的品位越来越贫，为了获得更大的利润，提高劳动生产率、减少投资、降低成本，选矿厂的规模在不断扩大，大型的浮选设备越来越受到人们重视。

近二十年来，大型的浮选机发展非常迅速并被广泛应用于生产。

国内浮选机大型化的进展国内浮选设备的发展一直走仿制、而后形成自己产品的道路，以北京矿冶研究总院为代表，已开发形成了多种类型的系列浮选机产品，如仿Wemco的JJF系列，仿OK的KYF系列、仿丹佛的CHF-X系列等。

近年来，北京矿冶院也开始了浮选设备大型化的研究，在对国外现有大型浮选设备的结构形式参数进行全面探讨的基础上，结合自己从事浮选设备的研究开发的经验，开发出了KYF-50m3的较大型浮选机，该机在金川矿业公司进行了工业试验，目前已通过了国家鉴定。

现在国内最大的KYF-100m3的浮选机正在研制之中。

总的来说，我国在浮选设备大型化方面尚处于研制开发阶段，目前还难以与国外产品展开竞争。

国外浮选设备大型化的发展国外浮选设备的大型化起步较早，但大规模的发展开始于最近20年，在1980年之前，世界上容积最大的浮选机是45m3（1500立方英尺），在此之后，大型浮选机飞速发展，并应用于生产，1985年单台浮选机容积达到85m3（3000立方英尺），1990年达到了100m3（3500立方英尺），1995年达到了127m3（4500立方英尺），1998年达到了160m3（5650立方英尺），现在，200m3的浮选机也已应用。

国外大型浮选设备研究设计和应用水平较高的厂商有美国的Denver公司、Eimco公司、Dorr-Oliver公司，芬兰的Outokumpu公司，瑞典的Svedala公司等，其中代表性的产品有芬兰OK-TC系列、美国Wemco系列及瑞典RCS系列等。

大型机械搅拌式充气浮选机的水力性能优化概述大型机械搅拌式充气浮选机是一种常用于矿山和冶金行业的浮选设备，用于分离矿石中的有用矿物和杂质。

在提高浮选效果和降低生产成本的同时，优化该设备的水力性能是至关重要的。

本文将探讨大型机械搅拌式充气浮选机的水力性能优化方法。

1. 设计优化大型机械搅拌式充气浮选机的设计是提高水力性能的关键。

首先，合理选择设备的尺寸和几何形状对于实现良好的水力性能至关重要。

适当增大设备的直径和高度可以提高液相速度和气泡分布的均匀性，从而有效提高浮选效果。

其次，仔细设计机身内构件，例如搅拌器和浮选槽，可以改善水力条件和气泡分散，提高白云石的分离效果。

此外，还可以优化喷淋系统设计，确保均匀的液相分布，提高粒子的浮选效率。

2. 流动模拟与优化通过流动模拟技术来优化大型机械搅拌式充气浮选机的水力性能是一种有效的方法。

流动模拟可以通过计算流体动力学（CFD）软件来模拟和分析流体在设备内部的流动情况。

这些模拟结果可以提供有关设备内部流动速度、压力分布和气泡分布的重要信息。

基于这些信息，可以对设备进行改进和优化，例如改变内部搅拌器的形状和位置，调整气泡喷射位置和角度，以改善水力条件和气泡分散效果。

3. 气泡生成与控制气泡在大型机械搅拌式充气浮选机中起着至关重要的作用。

气泡的生成和控制可以显著影响浮选效果和水力性能。

一种改善气泡生成的方法是通过改变喷气孔的形状和尺寸来调整气泡的大小和分布。

此外，可以使用高效的气液混合设备来提高气泡生成效率。

另外，使用适当的气泡控制装置，例如分离器和除泥器，可以有效控制气泡在设备中的停留时间和分布，并提高浮选效果。

4. 应用新型材料应用于大型机械搅拌式充气浮选机的新型材料也可以提高其水力性能。

例如，采用耐磨、耐腐蚀的材料制造设备，可以延长设备的使用寿命，并降低维护成本。

此外，使用具有低表面张力的液体可以提高气泡的稳定性和持久性，从而改善浮选效果。

5. 系统参数优化除了设备本身的优化外，优化大型机械搅拌式充气浮选机的系统参数也是提高水力性能的关键。

XJM-KS60型浮选机的机械结构设计与应用刘万超【摘要】为适应浮选设备的大型化发展,采用模拟放大方法,研制了XJM-KS60型浮选机.文章详细介绍了该机关键技术参数与主要机械结构的优化设计,并对关键部件进行了力学验算与有限元分析,结果表明:XJM-KS60型浮选机充气速率为0.85 m3/ (m2·min),充气均匀度为91％,搅拌机构装机功率为110 kW,达到了设计要求,并符合行业相关标准.首台XJM-KS60型浮选机在司马选煤厂的应用实践表明,其矿浆处理能力为1 500 m3/h,在满足浮选精煤灰分＜9.5％的条件下,该机精煤产率提高了36.69个百分点,尾煤灰分增加25.02个百分点,浮选完善指标提高了20.36个百分点,且节电效果显著.【期刊名称】《选煤技术》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】6页(P1-5,10)【关键词】浮选机;模拟放大;XJM-KS60型浮选机;关键技术参数;机械结构;应用实践【作者】刘万超【作者单位】中煤科工集团唐山研究院有限公司,河北唐山063012;河北省煤炭洗选工程技术研究中心,河北唐山063012【正文语种】中文【中图分类】TD456;TD943随着采煤机械化程度的提高，原煤中煤泥含量越来越高，而浮选是目前煤泥分选的最有效方法。

在众多煤泥浮选设备中，以天地科技股份有限公司唐山分公司XJM-S系列浮选机的市场占有率最高。

近年来，选煤厂大型化发展的趋势[1，2]迫切需要选煤设备大型化。

为此，天地科技股份有限公司唐山分公司研究人员通过采用模拟放大方法，在单槽容积为45 m3的基础上，研制成功了XJM-KS60型浮选机，并在潞安集团司马煤业选煤厂成功投入应用。

1 XJM-KS60型浮选机设计方法采用模拟放大方法[3]设计了XJM-KS60型浮选机的关键技术参数。

1.1 设计结构参数采用几何相似准则来确定XJM-KS60浮选机主要结构参数：(1)式中：De为槽体当量圆面积直径，m；D为叶轮直径，m；V为槽体容积，m3；H为槽体深度，m；式中的几个常数是XJM系列浮选机的经验系数。

882021年12月下 第24期 总第372期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview0.引言浮选是煤泥分选的有效方法，各种浮选机广泛应用于选煤生产中。

随着煤炭市场的需求，洁净煤灰分含量不断降低，浮选洁净煤灰分含量较高，已成为制约选煤厂洁净煤产率和经济效益提高的重要因素。

由于浮选根据矿物表面性质的不同分离目标矿物和杂质，很难进一步降低浮选精煤的灰分含量。

近年来，工业上应用的柱浮选技术和设备采用旋流-静态微气泡分离原理，辅以喷淋水，使浮选精煤的灰分含量进一步降低1～2个百分点。

根据振荡浮选原理和相似理论，研制了高选择性浮选机，显著提高了浮选效果。

1.浮选中的细泥污染机理浮选细矿精煤产品受到大量高灰分优质细泥的严重污染，其原因根源主要在于浮选精矿精煤产品通过液流中富含亲水金属矿物的细碎机械废水输送，是生产浮选精煤过程中常见的污染现象。

细泥废水污染主要分为有多种污染作用及其机理：细碎机械细泥夹带、细碎粗泥污水覆盖、颗粒团聚等。

机械进料夹带一般是主要安装形式之一，机械夹带是指亲水性脉石矿物（高灰分颗粒）。

夹带程度取决于进料粒度、矿物成分、浓度、粘度、水回收率和许多工艺变量。

通过对浮选过程的分析，研究并提出了夹带机理[1]。

1.1 亲水性颗粒的浮选过程在亲水性颗粒的浮选过程中，气泡由气泡聚合物携带。

气泡以气泡聚合物的形式漂浮:多个矿化气泡形成气体絮体，它们之间的空隙充满泥浆，粘附在气泡上的颗粒在气泡浮力的作用下漂浮在泡沫层上。

填充在矿浆气泡泡沫间隙层层中的各种矿浆气泡处于一种动态平衡运行状态：旧的矿浆在各种重力相互作用下不断浸泡排出，新生的矿浆不断得到补充。

矿浆水膜之间的相互作用粘附和矿浆气泡的横向翻转共同作用形成一个具有快速浸泡排出气泡功能的“过滤絮体”。

所以当这些气泡泡沫聚合物快速上升和停止漂浮时，就像一些矿浆通过海水过滤过的介质一样，一些亲和疏水性非具有目标性的矿物分子颗粒就会被困在气泡聚合物中以快速提升和停止漂浮，形成一个机械性的夹带并将这些高灰分矿物颗粒快速输送至矿浆泡沫间隙层。

科技成果——大型高效无传动浮选技术适用范围有色金属行业，有色金属、钢铁、非金属等资源加工行业行业现状我国贫矿资源所占比例较大，随着资源逐年开发利用，富矿资源量越来越少，需迫切解决贫矿资源的高效选矿问题。

目前，我国广泛使用的传统机械搅拌式浮选机存在占地面积大、能耗高、分选效果不佳等缺点；而浮选柱法虽然是浮选装备节能降耗的发展方向之一，但也存在粗粒难以上浮、磨损严重等缺点。

与采用传统机械搅拌式浮选机相比，大型高效无传动浮选装备在实际工业生产中浮选作业单位电耗可下降约10kWh/t原矿。

成果简介1、技术原理无传动浮选槽的整个槽体无任何传动装置，其上部为圆柱形，下部为圆锥形，浮选槽锥形下部开有底流出口，泡沫槽的下端开有泡沫出口。

浮选槽的工作原理为：矿浆从给料管进入分配系统，然后由分配系统分配到各矿化系统。

空气从进气口压入矿化系统，在矿化系统内，高速流动的矿浆将空气打碎成微气泡并与矿浆形成含有大量微细气泡的气、固、液三相体系，在高紊流状态下实现气泡与矿浆的高效矿化。

矿化系统与矿化喷头之间由矿化管连接，含有大量微气泡的三相体系在矿化管内二次混合并高度紊流矿化，然后仍保持较高能量状态进入矿化喷头，由矿化喷头上的喷嘴喷射入浮选槽内，在浮选槽内形成大量分散性能良好的微泡。

整个浮选过程没有机械搅拌和传动装置，可有效降低选矿过程的能耗。

2、关键技术无传动浮选槽是一种适应矿物浮选的装备技术，具有处理量大、富集比和分选效率高、适应范围广、节能且智能控制等优点，其主要的关键技术如下：（1）多级高效矿化技术（2）粗粒闪浮技术（3）细粒高效微泡浮选技术（4）双向协同液面控制技术（5）高浓度浮选技术（6）全浮选槽技术3、工艺流程无传动浮选槽主要由矿浆分配器、发泡器、充气环管、矿化管、喷头、分选槽筒体、泡沫收集槽、中矿管、底流管等组成。

无传动浮选槽装备技术对铝土矿浮选脱硅和浮选脱硫通常采用简单的一粗一精一扫短流程工艺。

浮选脱硅也可采用一粗两扫工艺流程，根据不同矿石对磨矿粒度的要求，在上述工艺流程中也可增加分级和二段磨矿工艺。

XJM-S28型浮选机的设计刘万超;程宏志;张孝钧;石焕【摘要】采用模拟放大方法将XJM-S20型浮选机放大到28m3,放大比例为1.4∶1,根据扭应力验算公式确定了传动轴的直径,并对槽体进行了加固处理,提高了安全系数.清水试验结果表明:XJM-S28型浮选机充气速率为0.94m3/(m2·min),充气均匀度为92%,搅拌功率为40.9kW,矿浆处理能力为900～1 000m3/h,达到了设计要求,并符合相关标准,满足了选煤厂大型化发展的需要.文章还介绍了首台XJM-S28型浮选机在霍州煤电集团吕梁山煤电公司洗煤厂的应用情况.【期刊名称】《选煤技术》【年(卷),期】2010(000)004【总页数】3页(P1-3)【关键词】浮选机;模拟放大;结构参数;动力参数;蜗轮丝杆升降机【作者】刘万超;程宏志;张孝钧;石焕【作者单位】天地科技股份有限公司唐山分公司,河北,唐山,063012;天地科技股份有限公司唐山分公司,河北,唐山,063012;天地科技股份有限公司唐山分公司,河北,唐山,063012;天地科技股份有限公司唐山分公司,河北,唐山,063012【正文语种】中文【中图分类】TD943浮选是煤泥分选的主要方法,浮选机是主要分选设备。

随着选煤厂大型化发展,迫切需要大型浮选机。

为此,煤炭科学研究总院唐山研究院在多年从事浮选理论、工艺和设备研究基础上,采用模拟放大方法将 XJM-S20型浮选机放大到 28m3,研制成功了 XJM-S28型浮选机。

文章介绍了该浮选机的研究设计及其在霍州煤电集团吕梁山煤电公司洗煤厂的应用情况。

1 XJM-S28型浮选机设计方法采用模拟放大方法设计了 XJM-S28型浮选机的关键技术参数。

1.1 结构参数设计利用几何相似准则,确定了 XJM-S28型浮选机的主要结构参数:式中:D为叶轮直径,m;D e为槽体当量圆面积直径,m;H为槽体深度,m;V为槽体容积,m3;式中常数则为 XJM-S型浮选机的经验系数。

大型机械搅拌式充气浮选机的结构设计与优化概述大型机械搅拌式充气浮选机是一种用于矿石浮选的重要设备，它通过搅拌和气泡引入的方式，将矿石中的有用矿物与废石分离。

本文将对大型机械搅拌式充气浮选机的结构进行设计与优化。

第一部分：结构设计1. 前景设计大型机械搅拌式充气浮选机是一个复杂的设备，需要兼顾结构的稳定性、操作的方便性和性能的优化。

设计时，应该充分考虑其在生产环境下的工作条件，以及对设备的长期可靠性和稳定性的要求。

2. 设计要点在大型机械搅拌式充气浮选机的设计中，需要特别注意以下几个要点：(1) 结构刚性：考虑到设备需要承受较大的载荷和搅拌力，结构设计应确保足够的刚性，以防止设备在工作中发生变形或损坏。

(2) 材料选择：应选用高强度、抗腐蚀的材料，以保证设备在恶劣环境下的长期使用。

(3) 搅拌装置设计：搅拌装置应具备足够的静态和动态稳定性，同时也要保证搅拌速度和搅拌力的调节范围，以适应不同矿石浮选工艺的需求。

(4) 气泡引入装置设计：应采用合适的气泡引入方式，使气泡均匀分布在浮选槽中，并能够在浮选过程中产生足够的泡沫，以提高矿石的浮选效果。

(5) 料槽设计：考虑到矿石的供给和排放，料槽的设计应该具备合理的结构和适当的倾斜度，以确保矿石在浮选过程中的顺利输送和分离。

第二部分：结构优化1. 仿真模拟为了优化大型机械搅拌式充气浮选机的结构，可以采用有限元分析和流体力学仿真等方法，通过数值模拟的方式获取设备在不同工况下的受力状态和性能表现。

通过优化分析，可以发现并解决潜在的结构缺陷和弱点，进而改进设备的性能和可靠性。

2. 结构参数优化在仿真模拟的基础上，可以通过参数优化来改善设备的结构。

比如，可以通过改变搅拌器的形状和数量，调整气泡引入装置的结构和参数，改变料槽的倾斜度和大小等来优化设备的性能。

通过比较仿真结果和实际测试结果，选择和确定最佳的结构参数。

3. 材料选择与工艺改进在结构优化的过程中，还可以考虑材料选择和工艺改进来提高设备的性能和可靠性。