外文翻译译文-对重介旋流器底流口处理量的研究.doc

1、对重介旋流器底流口处理量的研究摘要：重介旋流器的处理量经常被限制于底流的固体携带物处理能力，这就是底流口处理量。旋流器制造商对于特定尺寸的旋流器会推荐一个底流口处理量，然而，目前尚不清楚这些处理量是如何确定的以及能否被提高。在文献中，底流口处理量先前已与底流的绳状流动相关联，尽管这个概念没有被清楚地证明，但是也没有被否定。而且，在重介旋流器上进行超负荷工作的影响也没有被充分的研究。在这篇论文中，一台165毫米直径的旋流器被用于实验来研究底流口的超负荷工作情况。这项工作清晰的证明了在绳状流动超负荷发生时，底流口处理量达到绳状流动的设定值，以及底流矿物浓度的临界值。这个矿物浓度被证明在预测和避免底

2、流超负荷时是一个有用的工具。在这项研究中，获得的底流口处理量明显高于DSM手册中规定的，这表明重介质旋流器也可能在更高的底流口处理量下运行。然而，分选效率在研究过程中却没有被测定。关键词： 重介质分选 水力旋流器1 前言 重介质旋流器被广泛用于选矿工业来提纯钻石，煤炭和铁矿石，除了其他的。分选是根据矿物间的密度差异进行的。旋流器有能力实现高处理量，同时实现准确的分离和高的分选效率。然而，这套装备确实有一个缺点，即它的容量受限于底流口的固体携带量，这被称为底流口处理量，一旦底流口处理量超出，旋流器的分选效率就会受到影响，一些沉物就会进入溢流。在实际应用中，相对大处理量的入料从底流出去，这时底流口

3、就成为了“瓶颈”。为了达到更大的处理量，有必要安装更大或者更多的旋流器。制造商指引了一条路，例如那些由重介质旋流器最初的那些开发人员，荷兰国家矿业（DSM）在所谓的DSM手册提供（Anon.）的，通常为特定大小的旋流器指定底流口处理量。DSM公司指引路线的“毫无问题”以及根据DSM的指导旋流器的运行可以确保，根据这样的事实，底流口处理量的给定值被广泛的接受了。然而，这些处理量是如何确定的以及能否增加却是不确定的。Van der Walt (1950)和Cohen 和 Isherwood (1960)证实，底流矿物处理量存在一个最大值，而且他们将其与旋流器分选密度的提高相联系。Stas (195

4、7)证实当绳状流体在底流中出现时旋流器可以“超负荷”工作，然而，他却没有很有必要的将其与底流口处理量联系起来。他还发现，当绳状流体在底流口出现时，溢流矿浆密度随着给料浓度的提高而提高。Upadrashta 和Venkateswarlu (1982)提出当绳状流体在底流相遇时，“底流处理量”就会超出，但没有任何证据来支持这一观点。这些研究者中没有一个研究了当底流口超载时旋流器的运行状况，并且绳状流体和底流口处理量之间没有明确的联系迄今也未见报道。Stas (1957)提出了一个数学表达式，可以用来预测底流口处理量的临界值。这个表达式使用了当绳状流体产生时的底流矿浆密度作为指标，基于的前提是存在一

5、个临界的底流矿浆浓度，超出时绳状流体就会发生。Clarkson 和 Wood (1993)使用了类似的标准，他们提出在当底流矿浆体积浓度超过40%时就会发生底流口超负荷的情况。本篇论文旨在研究当底流口超负荷时重介旋流器的行为以及当绳状流体出现时（或没有）底流口处理量是否可以真的达到。而且，将本研究获得的底流口处理量与DSM公司制定的进行比较，最后提出在旋流器内部检测和识别底流口超负荷的方法。本文不研究重介旋流器在底流口超负荷情况下，各种变量的影响，如旋流器的几何形状和操作变量。此外，本文也没有研究分离效率的变化和底流口超负荷时的分离密度。今后的工作将会研究这些问题。虽然作者承认其他旋流器设备和

6、应用的相关性和重要性，但本文重点是针对重介质旋流器。2 实验步骤本次实验工作由一个内部直径为165毫米的聚氨酯旋流器进行。图1a展示了出所用的试验装置的示意图，该旋流器安装的倾斜角与水平相差20度，并且它下面的贮槽有180升容量。旁路阀门在所有试验中都是开放的。介质使用的是磁铁矿粉的水悬浮液，95%磁铁矿粉的尺寸要低于45微米。二氧化硅颗粒（-1.8+0.8毫米)）被用作矿石，这样所有的矿石都会浓缩到底流，只有介质从溢流出去。维持的入料压力为20KPa，这相当于9.5倍旋流器的压头，所有实验介质密度都保持在约1.3千克/升。表1展示了旋流器的构造配置。在试验过程中，二氧化硅颗粒被逐步加入到旋流

7、器中，直到底流超负荷。底流的超负荷很容易通过底流流体形状的变化和溢流中二氧化硅颗粒的存在进行识别。随后每一个矿石颗粒的增量，在溢流和底流的出口都会测量流速，至少有五个流速测量仪器在每个出口进行测量。然后同时在两个出口进行取样，以此确定矿石和介质的体积百分数。由于磁铁矿和二氧化硅颗粒之间的尺寸很大的差异，所以很容易通过湿法筛分进行分离，以此确定每个出口矿浆的体积组成。3 结果和结论为了阐明重介旋流器的底流超负荷行为，许多参数都过渡到了超负荷期间进行研究。底流中底流口载荷（矿浆和矿石的升/小时）和矿物浓度的体积百分数在过渡过程中都被监测了。底流超负荷经常与溢流中沉降颗粒的位移相关，因此，通过溢流的

8、二氧化硅颗粒量也被监测了。通过检测介质流（在溢流和底流中）和密度差异，底流口超负荷过程中在旋流器内部的介质行为也被监测了。 3.1 底流口负荷三种类型的流体在底流中被发现，这取决于旋流器中的矿物浓度。在低浓度的情况下，喷雾状的流体被发现，就像图2a展示的那样，高矿物浓度情况时会出现绳状流体，就像图2b展现的。在中间浓度时，出现的是一种半绳状的流体。在半绳状流体出现过程中，底流中的流体在喷雾状与绳状之间连续切换，最大的喷雾状流体接近约11% 的给料浓度，占主要部分的绳状流体大约在21%附近（图3）。正如预料的那样，入料矿物浓度的提高导致了底流口负荷的增大，而且这种关系是线性的。当喷雾状流体与半绳

9、状流体占主流时，这种线性关系就能被发现。然而，只要底流向绳状流态变化，矿物浓度的继续提高就不再导致底流载荷的增加，代替的是底流口已经到了它最大的矿物携带处理量。这样，旋流器的底流口处理量就达到了底流中绳状流体的设定值。绳状流体的设定值被发现也可以达到这样一个点，即二氧化硅颗粒应该从底流中出去，被置换在溢流中（图3）。这显然会对旋流器的分离效率和密度切割造成损害。很有趣的是，溢流中矿物的置换在半绳状流态下并没有真正的发生，而是在绳状流体开始的时候。当喷雾状和半绳状流态底流中占主流的时候，非常少数量的二氧化硅颗粒被发现出现在了溢流中。据分析这种情况的发生是二氧化硅颗粒在溢流中的短路造成的。3.2

10、底流固体浓度在半绳状流态下获得的数据比喷雾状和绳状更加不稳定（图4），这种情况是因为在底流中流态类型在喷雾状和绳状之间的连续变化。从半绳状到绳状的流态变化导致了底流体积矿物浓度的剧烈增加。图4表明存在一个关键的矿物浓度，超过它底流口就会超负荷。在过载条件下，随着给料矿物浓度的提高底流矿物浓度维持在约50，基本保持不变。Stas (1957)也发现了，当底流口超载的时候，随着给料矿物浓度的继续增加，底流矿物浓度基本保持不变。图4与Clarkson和Wood (1993)提出的底流矿物浓度的上限是40%之间有较小的差距。然而。这种差距可能是因为在Clarkson与Wood 提出的底流矿物浓度上限4

11、0%基础上加入了安全因素。在本研究中维持底流矿物浓度的值在31%-50%之间是不可能的，只要矿物浓度超过30%，底流中的空气芯就会崩溃，开始绳状流态。在底流口超负荷发生时，底流矿浆浓度的值尽管还存在一些不同，但很明显底流口超负荷的设定值可以通过测量底流矿物浓度来预定。一种争论经常出现，就是预测绳状流态的设定值是否可以使用入料矿物浓度（或者介质：入料中矿物比率）。作者的观点是，最好的（最简单的）绳状流态设定值的指标是底流矿物体积浓度。这可以通过一个例子达到最好的说明，即两个虚拟的旋流器具有相同的尺寸的和操作条件，除了旋流器A的入料是二氧化硅，而旋流器B的入料是煤炭和二氧化硅。假设两个旋流器都以大

12、于煤炭小于二氧化硅这样的介质密度进行分级。如果两个旋流器都可以达到绳状流态，对两个旋流器绘制与图4相似的图，下面的除外:在绳状流态中，两台旋流器的底流矿物体积浓度应该在50%左右，然而，在绳状流态的设定值时，旋流器A的矿浆浓度应该稍低于B，因为入料中煤的存在。理想情况下所有煤都会从溢流中出去。而且，一旦绳状流态开始，随着入料浓度的提高底流浓度一直保持不变（图4）。因此，很显然入料矿物浓度对于绳状流态的设定值还不是一个很合适的指标。目前尚不清楚在溢流中煤炭颗粒的存在是否会改变入料和底流矿物浓度之间关系的性质，如图4。然而，溢流中浮物的存在预计不会显著的改变当绳状流态产生时关键的底流矿物浓度。在喷

13、雾状与半绳状流态时根据图4的回归分析可以得到下面的表达式： %V ore（UF）= n ln %V ore(Feed+r50) + k其中n = 7.223，k = 7.165，R2 = 0.981，%V ore（UF）是在喷雾状与半绳状流态时矿物的体积百分数，%V ore(Feed+r50)是当密度大于旋流器正在操作的分离密度时，入料中矿物的体积百分数。据预测，参数n和k 应该随着旋流器尺寸和操作条件的变化而变化。但是，尚未确定这些变化的性质。应该注意，图4中有两个数据表现为异常值，在获得这个表达式时并没有考虑这两个数据。上述表达式描述了在实验操作的条件下，%V ore（UF）如何随着%V

14、ore(Feed+r50)的增加而增加。它并没有考虑到绳状流态的设定值，这样，就需要当绳状流态到设定值时%V ore (Feed+r50)（%V ore（UF）数值发生跳跃）的准备知识。3.3 矿浆流3.4 底流口处理量4 结论这项研究可以确定，达到底流中绳状流态的设定值表示该点重介旋流器的底流口处理量已经达到了。底流口中流态的类型也被监测了，以及相关的底流口负荷（因此成为底流口处理量）。在达到绳状流态的设定值的过程中，一些本来应该在底流中出去的沉降颗粒，被替换到了溢流，这样就提高了分选密度。已经观察到了底流口超负荷发生时，存在一个关键的底流矿物浓度。这项研究观察到的关键的底流矿物浓度约为50

15、%，而且随着旋流器内矿物的继续增加它会保持不变。已经确定了，通过测量底流矿物体积浓度，底流口超负荷的设定值可以被预测或者监测。当底流浓度超过约31%时，绳状流态就会发生；底流浓度在31%与50%之间时，这项研究不能进行下去。旋流器内介质流的行为被发现在向绳状流态转变的过程中可以控制各个重要参数的行为，也就是：底流矿物浓度，通过出口的矿浆流以及密度的差异。当底流口超负荷的设定值达到时，这个尤其正确。在达到绳状流态的变化过程中，密度差异减小到了非常小的值，这个参数在监测或者避免底流口超负荷时可能有用。这项研究获得的底流口处理量比DSM给定的稍高，尽管使用了小直径的旋流器，并且看起来指定的底流口处理量（旋流器制造商提供的）可能会增加。