一.导言
浮选工业已经发展了100多年，浮选已经成为世界上矿物原料最重要的方法[1]。随着世界资源的枯竭，贫、细、杂、难矿石日益增多，细粒浮选已成为世界重大技术难题。这是一项复杂的工程，涉及面很广。近年来，出现了各种细粒浮选设备[2]。
溶气气浮作为一种高效、快速的固液分离技术，已广泛应用于城市污水和工业废水的处理。由于溶气气浮产生的微气泡非常有利于微细颗粒的浮选，因此有必要将水处理领域成熟的溶气气浮技术应用于微细颗粒的浮选。
根据溶气气浮的基本原理[3]，本文建立了一套新的加压溶气气浮实验系统。包钢铁矿石实验数据证明了该系统的实用性和优越性。
第二，实验室系统
(一)系统组成和工作原理
图1是系统的工作原理图，图2是系统的设备图。
1.溶解气体罐2。进口管3。喷射器4。止回阀5。三通管道6。泵7。喷射器8。空气体导管9。流量调节阀。
10.浮子流量计11。加压循环管12。电磁阀13。循环空气体管道14。液位控制器15。释放器16。释放油箱17。安全阀。
工作过程如下:首先开启增压泵6，进水通过流入管2进入，一次空气体通过一次进气管8由喷射器3吸入，气体量由调节阀9调节，为常压下流入管的4-8%。流动的水被空气体搅拌并溶解，然后通过喷射器7，并被吸入由罐1上部的循环空气体管13引入的二次循环空气体中。此时，电磁阀12关闭，压力泵6的吸入管产生负压，流入水仅由流入管引入。进入罐内后，由于气泡的搅动，气体和水可以充分接触。当由压力泵泵送的水的流入速率大于流出速率时，溶解气体罐的水位上升，并且水位上升到一定高度，即，当其达到由液位控制器14指定的上限水位时，电磁阀12打开。此时，储存在溶解气体罐1上部的未溶解的空气体作为压力缓冲器，使溶解气体罐1、电磁阀12、加压循环管11、加压泵6和喷射器7保持正压。随着溶解气水的流出，罐内水位不断下降。当水位下降到由液位控制器确定的下限水位时，电磁阀12关闭。此时，溶气罐恢复到初始工作状态。
该系统主要由溶解器释放系统和溶解气体测量系统组成，介绍如下。
(2)溶解气体释放系统
由压力溶气罐、溶气释放器、压力泵、喷射器、混浆桶及压力表、阀门、流量计等其他附件组成。试验时，调浆桶配制的泥浆在一定压力下，由压力泵通过喷射器压入溶气罐。由于喷射器内流体的高速流动，从外部吸入空气体，浆液和空气体充分混合，在溶解气体罐内形成饱和空气体水溶液。打开溶解气体释放器的控制阀。含有一定量空溶解气体的液固两相流体通过溶解气体释放器后，在常压下，液相中溶解的空气体饱和，析出大量气泡，形成气-固-液三相流体。气泡沉淀时，首先沉淀在疏水性和亲气性的矿物颗粒上[1，4]，而未沉淀在颗粒表面的微小气泡和矿物颗粒在通过溶气释放器时，处于高速湍流状态，然后相互碰撞粘附，从而实现矿化。压力溶气浆液经过溶气释放器的快速消能传质后，浆液流速大大降低，以较慢的速度进入分离罐，在分离罐中进行静态分选。
(3)溶解气体测量系统
在直压条件下，测量溶解气体罐中溶解气体的体积是相当困难的。现在多采用间接法，即通过测量溶气水中释放出的气泡的气体体积来间接反映溶气罐的溶气效率。其实在气浮过程中，真正作用于气浮的是溶解水中以微气泡形式释放出来的气体量，而不是溶解在水中的气体总量。因此，从工程角度来看，通过测量释放气体来间接表示溶解气体效率的方法是符合实际情况的。
测量系统器件图如图3所示，设计原理图如图4所示。
测量开始时，检查溶解气罐中溶解气水的压力范围是否合适，连接三通阀3和6，使从取样单元流出的溶解气水流过管道6，集气筒8、管道13和气体测量管10充满水。在所有溶解气体系统部件达到相对稳定状态后测量。测量时，切换三通阀连接管道5和管道7，溶解的气体水通过管道7进入气瓶。溶解的水进入气瓶，流速降低，在电磁搅拌器的搅动下，析出微气泡。气瓶中的水在压力下流入量筒，分离出来的空气体通过管道13进入气体测量管10。当量筒内的液位指示到1000ml时，迅速将三通阀切换到测量状态，等待几分钟，待气瓶内的气液两相完全分离后，放下水平仪球11，使气瓶8和管道13内的空气体全部进入气体测量管，关闭气体测量管上的阀门， 并且当气体测量管10的液位和水平仪球处于同一水平时，测量来自气体测量管的气体的体积。 试验中，在每个溶解气体压力条件下，连续三次释放的气体进行测量并取平均值，即为释放器在该压力条件下释放的气体。
三。测试和结果分析
在上述实验室系统的基础上，本文设计了加压溶气气浮设备(DAF)的关键部件:喷射器、释放器和稳定池。然后，通过正交试验进行清水试验。通过清水试验和气体释放量、气体释放效率等主要特性指标的测试，确定了喷射器、释放器等关键部件的最佳工作参数，并验证了稳定池中延长管的影响(略)。
最后，为了验证新系统的浮选性能，采用加压溶气浮选设备(DAF)对包钢铁矿石进行了试验，并与加拿大英特-中信公司的CFC-0.15离心浮选机和包钢选矿厂当天的粗选指标进行了对比。通过代表性回收率和矿石颗粒品位分析浮选性能。
(1)测试参数
试验采用3L分离罐分离泡沫和目标矿物，并采用反浮选方法。泡沫是尾矿，目标矿物是精矿。试验是在包钢选矿厂第一轮反浮选作业中进行的。药剂条件、矿浆温度等浮选条件与选矿厂相同，即:矿浆浓度:30 ~ 36%；浮选温度:20℃≤T≤25℃；矿浆PH值:7.5 ~ 8.0；研磨细度:-0.074mm大于95%；试剂(硅酸钠)用量:2.00千克/吨原矿；药剂用量(GE-28): 1.33公斤/吨原矿。
(2)测试结果
含矿测试数据见表1，其中CFC数据为其代表数据[5]；包钢的数据来自当天的选矿厂记录；味道和回收率的单位是%。
为了进一步确定DAF对细粒矿物的分离性能，对表1中的一组原矿、尾矿和精矿进行了粒度组成分析。分析结果如表2所示，其中回收率为%。
(3)结果的讨论和分析
通过对表1和表2的分析，可以看出:
1.在给矿品位大致相同的情况下，当天DAF浮选设备的铁精矿品位为59.38%，CFC离心浮选机的铁精矿品位为59.05%，包钢选矿厂的铁精矿品位为63.5%。DAF浮选设备略高于CFC离心浮选机，但低于包钢选矿厂，显示不出优势。然而，DAF浮选设备的铁回收率为97.6%，高于包钢的93.16%。
2.DAF浮选设备对-0.074～0.038mm范围内的铁精矿回收率为98.78%，明显高于+0.074mmFe精矿回收率92.35%，即该设备对细粒矿物的分选性能优于粗粒矿物。
3.DAF浮选设备对- 0.074~0.038mm范围内的铁精矿回收率约为98.78%，而CFC浮选机对同品位矿物铁的回收率为98.76%，两者相差无几。然而，当粒度低于-0.038毫米时，DAF浮选设备的铁精矿回收率约为99.60%，而CFC浮选机的回收率为98.31%。DAF浮选设备的回收率高于CFC离心浮选机。
4.以上分析表明，这种新型浮选设备在细粒浮选中具有一定的实用性和优越性。
参考资料:
[1]郭孟雄。浮选。北京:中国矿业大学出版社，1989。
[2]李周，文徵明。细粒矿物浮选分离技术现状。国外金属矿物加工，2003 (2): 11-12。
[3]张全贤。高效气浮的原理及应用。昆明理工大学硕士论文，1991年。
[4]王祖恩。烃类捕收剂气化实现煤的高选择性浮选。Processings，第13届国际煤炭与技术会议，1988年4月12-15日，美国科罗拉多州丹佛市。
[5]沈正昌，。CFC离心浮选机试验报告。北京矿冶研究院，2000年9月。
