某磷礦浮選柱用氣泡發生器的研究與改進

傅 彪，羅玉發

（云南磷化集團有限公司，云南 昆明 650600）

0 引言

某磷礦浮選廠使用8臺浮選柱進行磷礦反浮選，浮選柱運行過程中使用氣泡發生器對浮選柱進行充氣浮選。浮選柱所用氣泡發生器主要有隔膜式氣泡發生器和氣缸式氣泡發生器，兩種氣泡發生器在使用過程中都存在成本高、使用壽命短、維護困難等缺點。筆者針對氣泡發生器使用過程中存在的問題對其進行了一系列改進，穩定了分選效果，降低了運營成本。

1 現用浮選柱工作原理及氣泡發生器結構

浮選柱的主體結構是一個帶氣泡發生器的圓柱形筒體，筒體內附有給礦裝置、泡沫溢出裝置，以及泡沫槽、壓縮空氣輸入管網和風包等。浮選柱工作時，礦漿由柱體中上部的給礦裝置給入；壓縮空氣經輸入管網和風包，然后透過氣泡發生器從柱體底部射入，使空氣在柱體內彌散形成大量細小氣泡。礦粒在重力作用下緩緩下降，氣泡穿過向下流動的礦漿升浮，礦粒與氣泡通過逆流接觸與碰撞，實現氣泡選擇性礦化。礦化后的礦漿附著于氣泡表面上升至浮選柱頂部溢流至泡沫槽，從而實現有用礦物與無用礦物的分離。

氣泡發生器是浮選柱的重要部件，它的結構直接左右使用壽命、成本以及浮選柱內氣泡的尺寸和分布，對浮選柱的分選效果有重要影響。

現用氣泡發生器為射流隔膜式氣泡發生器，結構見圖1。

圖1 射流隔膜式氣泡發生器結構

當浮選柱開機時，氣路電磁閥打開，壓縮空氣（0.8 MPa）進入槍管，氣壓通過隔膜壓縮彈簧打開頂針，壓縮空氣通過氣旋體、陶瓷嘴、槍頭切線方向射出與礦漿接觸形成小氣泡。

2 現用氣泡發生器存在的問題及原因分析

（1）陶瓷嘴使用壽命不長，通過反復試驗發現陶瓷材料要優于不銹鋼材質，但使用3個月后會逐步出現孔徑變大和破裂的情況。

原因：陶瓷嘴厚度偏薄，承受不住氣流的沖刷，孔徑逐步變大；氣壓不穩，導致膜片頻繁工作，頂針反復沖擊陶瓷嘴，導致陶瓷嘴破裂。

（2）礦漿逆流入氣泡發生器內，導致槍管堵塞，浮選柱氣泡量逐步變小，礦化效果越來越差。

原因：膜片與導桿銹死、膜片損壞以及彈簧失效導致氣泡發生器不能有效關閉；陶瓷嘴孔徑變大或破裂后，當氣泡發生器關閉時，頂針與陶瓷嘴密封不嚴；氣壓不穩，頂針反復工作時，礦漿隨著關閉時的吸力進入槍管。

（3）氣泡發生器使用成本高，價格在2 000元/只左右（1年需更換1次），易損件有陶瓷嘴、膜片、彈簧、密封件等，每拆裝1次易損件就必須全部更換，成本在800元左右（3個月需修復1次）。該廠共有8臺浮選柱，每臺浮選柱需用40只氣泡發生器，全年需要更換320只，修復1 240只，使用成本全年約164萬元。

原因：使用壽命短；易損件太多且價格貴，導致修復成本高。

（4）維護難度大。當每臺浮選柱超過20%的氣泡發生器發生故障（槍管堵塞、膜片或陶瓷嘴損壞等）時，就需要停機進行檢修，需要把發生故障的氣泡發生器整體拆除，再進行重新安裝，每臺次需要約20 h。

3 氣泡發生器的改進

針對使用過程中存在的問題以及原因分析，本著簡化內部結構、減少故障點、降低易損件數量的原則，對原有氣泡發生器結構進行以下兩點改進。

（1）陶瓷嘴關鍵尺寸改進。將陶瓷嘴孔徑處的厚度由之前的1 mm增加至5 mm，如圖2所示。

圖2 改進前陶瓷嘴孔徑外結構

（2）主體結構改進（見圖3）。由于膜片、彈簧以及頂針的故障率過高，所以拆除膜片、彈簧以及頂針的結構，增加止回閥和排污球閥，以達到簡化內部結構、減少故障點、降低易損件數量的目的。

圖3 氣泡發生器改進的主體結構

4 改進后使用效果評價

（1）陶瓷嘴的壽命延長。一方面是加厚的陶瓷嘴強度得到提升，另一方面是由于減少了頂針的頻繁沖擊，陶瓷嘴的使用壽命由之前的3個月延長到6個月，減少了停機檢修的時間。

（2）易損件減少。改進后的氣泡發生器易損件只有陶瓷嘴、密封件，且陶瓷嘴和密封件使用壽命均能達到6個月以上。

（3）過程控制改進。氣泡發生器底部增加排污球閥，一方面定期排污防止礦漿在槍管內垢化而使氣壓不能沖出槍管內礦漿；槍管堵塞后，打開球閥就可清理，無須對整只氣泡發生器進行拆除，每臺次檢修大約需要8 h，大大節約了檢修時間。

（4）分選效果改善。改進后的氣泡發生器充氣量、流速、分散角等方面都沒有發生改變，但是穩定性有了很大提高。由于生產的連續性，浮選柱每月只有1次檢修機會，原有氣泡發生器由于逐只發生故障，在15 d左右的時候分選效果就會逐步變差；改進后氣泡發生器在一個檢修周期能確保分選效果。

5 經濟性分析

（1）改造后的氣泡發生器價格在1 000元/只左右（2年才需更換1次），易損件只有陶瓷嘴、密封件等，成本在200元左右（6個月需修復更換1次，每月檢修只需清理，不用更換配件）。該廠共有8臺浮選柱，每臺浮選柱需用40只氣泡發生器，全年只需更換160只，修復640只，使用成本全年約28.8萬元，節約成本135.2萬元/a。

（2）由于在穩定性方面有了很大提高，分選效果得到保證，該廠的尾礦品位降低約0.67個百分點，精礦產率增加了約1.67個百分點。