針對錫多金屬入浮礦石存在粒度粗細不均、浮選粒差寬、不同礦物比重差大、礦物浮選行為相近、分離困難等難題，結合選廠現有選礦工藝和處理能力，研制了20m3大型貧錫硫化礦浮選機。通過研究金屬分布率集中的23～147μm粒級礦粒的運動流態(tài)及在漿體中的運動軌跡，對貧錫硫化礦浮選操作參數起到重要的驗證和指導作用。

貧錫硫化礦浮選機結構

20m3大型貧錫硫化礦浮選機，是在傳統(tǒng)攪拌式浮選機的基礎上，依據錫多金屬硫化礦物粒度粗粒不均、比重差大的物料特性，改進了定轉子攪拌結構，增加了充氣裝置。新研制的貧錫硫化礦浮選機單臺結構包括：攪拌葉輪部件、自動調節(jié)恒壓充氣裝置、進漿管、漿體攪拌槽、進氣管、刮泡裝置、中礦管等部件。葉輪部件主要包括定子、轉子和動能部件等。充氣裝置主要由充氣管路、充氣站和氣壓調節(jié)閥等組成。

貧錫硫化礦浮選機（以下簡稱浮選機）在浮選作業(yè)過程中，槽體內的礦漿與空氣作用，形成一個復雜的流體、礦粒、空氣相互作用的多相動態(tài)系統(tǒng)。在設備自身的進漿壓力、進漿量、轉子的攪拌速度、空氣進氣壓力、進氣量等參數一定情況下，礦粒直徑的大小及其運動軌跡是影響浮選效果的重要參數。

模擬分析設計

1、分析參數構建

結合大廠選廠貧錫多金屬硫化礦浮選的實際情況以及國內外專家對大廠貧錫多金屬硫化礦特性的長期研究，在大型浮選機進氣壓力的數值化模擬研究中，選取槽體礦漿質量分數為20%，入料礦漿流量為900m3/h，入口截面速度為2.6m/s，槽體內為礦粒、水、空氣的三相模擬系統(tǒng)，基本假設如下：槽體內氣泡為剛性不破裂的計算單元，氣泡直徑為1mm，各計算單元條件相同；礦粒直徑分別為23、37、74和147?m4種剛性小球。

2、計算區(qū)域的設定

浮選機槽體內礦漿中的礦粒-水-氣泡形成的均勻混合系統(tǒng)，依據葉輪攪拌形成的壓力分層及大型錫多金屬硫化礦設計合理的操作參數，槽內計算域被劃分為以下四部分：以定子內壁面為外邊界，轉子外壁面為內邊界，內外邊界包裹的漿體區(qū)域為無滑移區(qū)，這部分區(qū)域設定為轉子的旋轉參數3.3r/s；定轉子上部的區(qū)域為空氣壓力區(qū)，進氣管口壁面壓力參數設定為恒定的充氣壓力160kPa；進漿管壁面設定為進口壓力邊界，進漿流量為900m3/h，入口截面速度為2.6m/s；中礦管壁面設定為壓力出口邊界，出口壓力為1.13MPa。

不同粒度的礦漿流態(tài)分析

經過試驗研究，粒度和湍流強度近似成反比關系，隨著粒度的減小，分離區(qū)（泡沫聚居區(qū)域）的湍流強度逐漸增大，運輸區(qū)（泡沫上升區(qū)域）以及混合區(qū)（轉子攪拌區(qū)域）的湍流強度和湍流面積也有顯著增加。定轉子周圍漿體的湍流強度均達到0.68以上，在混合區(qū)、運輸區(qū)、頂部的湍流強度都較大，這會增加礦粒脫落的幾率，影響礦化氣泡的穩(wěn)定性，進而影響浮選的回收率。頂部區(qū)域細粒礦粒比較集中，受顆粒運動的影響，部分湍流強度達到0.61，說明當粒度比較細的狀況下，局部可能會產生一定程度的翻花現象；部分湍流強度分布均勻，且中間部位較為平緩，兩側也沒有明顯死角，比較符合浮選機理想的內流場態(tài)勢；運行到一定階段湍流開始變弱，在混合區(qū)、運輸區(qū)、底部的湍流強度都有一定程度減小，但是尚未在槽底底角出現死角。由此可見，粒度進一步增加，將在槽體底部形成湍流強度過小的死角，既不利于礦粒充分的分散到浮選槽內，也不利于氣泡破碎和混合，進而影響整個浮選效果，容易造成沉沙。

通過對23~147μm四種粒度在漿體中的湍流強度進行分析比較可知，在恒定的葉輪攪拌速度和充氣壓力條件下，混合區(qū)的湍流強度較大，有利于礦粒在漿體中分散均勻，同時有利于將充入空氣剪切為微小氣泡，均勻擴散在礦體中，促進礦粒與微小氣泡的充分混合，并使礦粒在氣泡的浮力作用下快速上升到運輸區(qū)；運輸區(qū)漿體運動比較舒緩，湍流強度維持在0.26~0.33之間；槽體內漿體分離區(qū)的湍流強度舒緩，可使礦化氣泡上的礦粒脫落的幾率減小?？傮w來看，流場態(tài)勢比較理想，理論上浮選機應該有很好的浮選效果，說明該浮選機適合的選別粒度范圍在37~147μm內，選別粒度范圍比較寬。但是為了后續(xù)流場分析方便，本研究中只選擇37、74μm的礦粒作為研究對象。

攪拌槽體內的礦粒循環(huán)軌跡

在混合區(qū)內，不同速度下基本可以形成上下2個循環(huán)渦核，但這2個循環(huán)存在著較大的區(qū)別，下部循環(huán)的強度要高于上部，這說明下部循環(huán)為主循環(huán)區(qū)，上部循環(huán)強度較小，為輔助循環(huán)區(qū)。上部循環(huán)的結果是，從循環(huán)出來的流體一部分向下運動進入葉輪，繼續(xù)參與循環(huán)，而另一部分則向上運動，進入運輸區(qū)。在運輸區(qū)也可見微弱的循環(huán)渦核，而分離區(qū)則不存在，這是有利于選別的，運輸區(qū)適度的循環(huán)有利于紅星返回再選，而平穩(wěn)分離區(qū)則可以避免產生剪切力引起礦粒脫附，是有效浮選分離的保證。

分析20m3大型貧錫硫化礦浮選機浮選流程可知，20m3大型貧錫硫化礦浮選機結構設計合理，葉輪轉速和充氣壓力設計參數更優(yōu)，礦漿分層穩(wěn)定，適宜23～147μm礦粒選別，符合錫多金屬入浮礦石粒度粗細不均、粒差寬、不同礦物比重差大的特性，為20m3大型貧錫硫化礦浮選機的優(yōu)化研究和工業(yè)推廣應用起到了重要的指導作用。

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