新型高效离心重选设备-Falcon 离心选矿机

常见的离心选矿机，也有叫尼尔森离心机，水套离心机的，主有卧式和立式 2 种。卧式离心选矿机的代表是国内的云锡式离心选矿机、SL 型射流离心选矿机、逆流离心选矿机、Slon 型离心选矿机。卧式离心选矿机在 20 世纪 90 年代有很广泛的应用，但由于富集比低、耗水量大、不能连续作业及自动化程度低等缺点限制了其发展。立式离心选矿机的代表是国外的 Knelson 离心选矿机和 Falcon 离心选矿机。Knelson 离心选矿机比 Falcon 离心选矿机有更早的工业应用，也有较多的文献介绍，但是有关 Falcon 离心选矿机文献大多是工业试验，具体的理论研究国 内文献则只有为数不多的几篇。笔者将论述 Falcon 离心选矿机的结构、原理、工作特性及工业应用，并与 Knelson 离心选矿机进行比较，

 1 Falcon 系列离心选矿机 Falcon 离心选矿机是由美国南伊利诺斯大学和加拿大 Falcon 公司于 1986 年共同研制的强化重力选矿设备，经过 10 年改进和优化，加拿大 Falcon 公司于 1996 年投入生产应用。该设备处理量大、富集比高、水电耗量小、运行成本低、自动化程度高，能够有效处理微细粒级颗粒，操作简单，从而在各个领域得到越来越广泛的应用，主要用于预选和扫选。

目前 Falcon 有 3 个系列：即 Falcon SB (Semi-Batch) 半连续离心选矿机系列，Falcon C (continuous) 连续离心选矿机系列，Falcon UF (Ultra-fine) 超细离心选矿机系列。3 个系列的结构差异主要在于转鼓，不同的转鼓中矿物颗粒沉降方式不同。

C 系列离心选矿机上端结构与 SB 系列中矿物沉降的格槽不同，C 系列采用的是特殊设计的溜槽和气动阀，矿物沿着转鼓壁旋转到锥体上部的溜槽中，密度大的矿物在溜槽处富集，工作状态阀一直保持打开状态，调节阀孔大小，在空气阀的控制下精矿源源不断地排出转鼓外，轻矿 (尾矿) 从转鼓上部溢流口排走。

Falcon UF 系列离心选矿机矿浆在 600g 的重力加速度下迅速分层，上端的唇环构成了停留区，矿浆流动到上端停留区不会受到反冲水，密度大的目标矿物沉降在停留区，可变唇环逐渐向内移动，不断提供新的沉降区域，密度小的尾矿排出到转鼓外。
结构特性
Falcon 3 个系列离心选矿机的设备结构大致相同，其核心部件是转鼓。设备的其他部分为进矿装置、排矿装置、供水装置、驱动装置、动态控制系统、机架以及外壳体。
Falcon SB 系列离心选矿机的转鼓竖直安装在中空轴上，转鼓的下部成锥形，一般与竖直方向成 8°、10°、14°角。其中 8°、10°的转鼓体适合回收密度较大的矿物颗粒 (5 ~ 7 g/cm3)，而 14°的转鼓体适合回收密度较小的矿物颗粒 (2.6 ~ 5 g/cm3)[3]。转鼓设置为锥体的目的是利用所施加的离心力的一部分，以创建一个向上与内锥壁平行的力，使固体床到达转鼓的顶端。转鼓底部挡板的作用是使矿浆均匀分布，工作状态时从格槽 (如图 4 所示) 底部的小孔会喷射出反冲水，使富集在沟槽的精矿床松散，不会导致由于精矿床层的板结而使分离不到位。所谓的半连续，是指在持续给矿的情况下，精矿只能在固定的冲洗周期获得。
Falcon C 系列离心选矿机的独特设计在于提供连续排矿的气动阀，如图 5 所示。C 系列目前使用的是经过 2 次改进的新型气动阀体，该阀从应用上解决了常见阀体中间通道的堵塞问题；C 系列设计为连续排矿型，即不需要停机来获得精矿，与 SB 系列相比 C 系列可以获得更大的离心力，达到了 300g，降低了回收下限；由于在选矿过程中不需要添加工艺用水，可对矿物脱泥去水，产率高达 40%；自动化程度更高，提供更少的停机时间。
Falcon UF 系列转鼓的变化在于为了形成更大的精矿床，制造和安装了一种内径减小的唇环，如图 6 所示。转鼓出口处内径的略微变小让更多的目标矿物在这里停留。唇环创建的非流动区域的体积会随着转鼓体的张角变化而变化。UF 系列是半连续型设备，在工作时不需要添加反冲水，只是在冲洗精矿的时候消耗工艺用水。
1.3 工作特性
 Falcon SB 系列的设备是 Falcon 公司传统的离心选矿设备，主要回收锡、金、银和铂族金属，常见的使用环节是在磨矿回路中回收金矿。以 Falcon SB 系列选矿机为例，工艺参数如表 1 所列，其离心力范围是 50g ~ 200g，大处理能力可达 400 t/h，设备的水电消耗不高，占地面积小。
C 系列设计特征为回收微细矿物颗粒，其分选粒度可达 20 m，对锡、钽、钨、铬、钴、铁、细氧化煤进行预富集，扫选丢失在低重力设备和浮选中的细粒矿物。设备是连续工作的，只需要在日常维护时停机，连续排矿的特质使设备处理量大，回收率高。
UF 系列的设备是 Falcon 离心选矿机中的新设备，它的特殊功能在于回收超细粒矿物，适合于小于 50 m 的物料，回收下限可达 3 m，主要用于回收超细矿泥 (钽，锡，钨等)[2]，该设备对微细矿物其处理量大为 2 t/h。常用于回收粗选精矿，高效回收浮选产生的精矿。目前很少有重选设备的回收下限可以达到 10 m，2005 年 UF 系列的首次工业应用，在加拿大回收钽矿就打破这一障碍，随后其应用扩展到回收锡、钴、钨等。 
2 Falcon 离心选矿机的工业应用
Falcon 离心选矿机主要用于回收贵金属，目前也被开发用于回收废弃电路板中细粒金属富集体。
2.1 选金
浮选也是回收金的一种有效方法，但相较于重选，具有成本高、环境危害大的缺点。常见重选设备，如摇床、跳汰机和螺旋溜槽回收率低，占地面积大。Falcon 离心选矿机可以提高连生体的回收率，分离包裹体，脱泥去水，回收更小粒度的矿物，选别流程短。
Falcon 离心选矿机在传统的砂金回路工艺流程中的应用，2 台一级离心选矿机对矿物预富集提高了整个重选回路的黄金进矿物料，为了大限度地提高黄金回收率，二级 Falcon 离心选矿机处理初始精矿，同时减少摇床所要处理的精矿量。通过一级 Falcon 离心选矿机中的 1 台离心选矿机清理损失在摇床尾矿中的微细金粒，整体黄金回收率得到提高。
分・选
(4) 选矿应用 2 种连续型选矿机用于回收较大产率的矿物，在钨、锡、钽矿上都用应用。连续型 Falcon 离心选矿机主要用于清选煤，应用时间更久，范围更广，可以有效地除灰，脱硫，回收细粒煤。
4 应用前景
目前国内很多选矿厂回收矿石工艺落后，对细粒矿物的回收达不到满意的效果，谭宝会等人提出，过去许多矿山企业受冶选技术水平的限制，致使许多有用组分损失在尾矿之中。Falcon 离心选矿机基本满足现代重选设备处理矿物的要求，常用于初始磨矿回路、扫选设备和作为浸出进矿的预富集设备，回收浮选精矿。Falcon 离心选矿机处理量大，能够满足经济效益；回收下限低，可回收丢失在重选、浮选过程中的精矿；富集比高，选别效果好；自动化程度高，便于操作；C、UF 系列在工作时不需要添加工艺用水，功耗少。
Falcon 离心选矿机的转鼓设计采取了很多新技术，而对其理论研究还很欠缺。目前国内刘祚时等人对立式离心选矿机流化床做了动力学分析，研究了颗粒在转鼓内的运动状态[14]，但是，目前对离心选矿机的理论研究存在很大的不足。对 Falcon 离心选矿机的研究不仅可以提高回收效果，带来经济效益，而且有助于加快我国离心选矿设备的研发。
5 结语 

Falcon 离心选矿机作为一种新型高效的离心重选设备，打破了传统设备的回收下限，能够有效地回收细粒、微细粒矿物。我国对该细粒重选设备的研究相较于国外还是滞后，应结合国外先进设备的研发、应用经验，提高国内离心选矿机的研究，为矿山带来经济效益。

As a new and efficient centrifugal gravity separation equipment, Falcon centrifugal separator breaks the lower recovery limit of traditional equipment and can effectively recover fine and fine minerals. Compared with foreign countries, the research on the fine gravity separation equipment in our country is still lagging behind. It is necessary to improve the research of domestic centrifugal concentrator and bring economic benefits to the mine combined with the research and application experience of foreign advanced equipment.