文档介绍：矿物加工工程专业《选矿学》
尼尔森(Knelson)选矿机详解
化学与化工学院
矿物加工工程0801班
第三组
Knelson选矿机详解
Knelson选矿机是一种高效的离心选矿设备。它适于从矿石及其它固体物料中回收金、银和铂族等贵金属,并已成功地用于其它一些较大比重矿物的选别。
拜伦·尼尔森发明了以其姓氏命名的“Knelson选矿机”,Knelson选矿机最早的商业产品始于1978年。
一、Knelson选矿机基础理论
——微细粒沉降规律与离心加速度的关系
对微细粒而言,由于沉降速度下降,轻、重矿粒速度差减小,要在重力场进行微细矿粒分选,要么效率较低,要么极为困难甚至根本不可能。分选微细粒所要解决的关键问题是如何增加沉降速度差,加大处理量。在离心力场内回收微细粒颗粒,可强化分选效果,提高分选效能。
微细粒在离心力场中的沉降规律可用斯托克斯公式计算沉降末速:
v0=d2(δ-ρ)18μω2r
式中:d —平均粒度,cm;ω—角速度,rad/s;μ—矿浆粘度,Pa;δ—颗粒密度,g/cm3;ρ—介质密度,g/cm3;r —颗粒的回转半径,
cm。
颗粒沿径向进行某段距离所需时间,可按下述关系计算:
式中:t —颗粒由半径r1处运动到r2处所需时间。
当处理微细粒级时,将斯托克斯公式代入上式中,得:
上式表明颗粒向器壁沉降的时间随ω2r的增大而缩短,因此,增大离心加速度可大大加速沉降过程。
Knelson选矿机结构及原理
1、基本结构
Knelson选矿机的分选机构是一个内壁带有反冲水孔的双壁锥,可理解为由两个可一同旋转的立式同心锥构成。外锥与内锥之间构成一个密封水腔。内锥的内侧有数圈沟槽,并有按一定设计排列的进水孔,叫流态化水孔;内锥称为富集锥。
设备的其余部分由给矿、排矿、供水(气)装置及驱动、自动控制系统和机架等组成。
2、工作原理
Knelson选矿机是基于离心原理的强化重力选矿设备。在高倍的强化重力场内,比重大和比重小的矿物的重力差别被极大地放大,这使得轻重矿物之间的分离比自然重力场内更加容易
;而特殊设计的物料床层保持结构,在具有专利技术的流态化水和干涉沉降的相互作用下,能够持续地保持松散状态。在上述条件下,重矿物颗粒能够取代轻矿物颗粒在选别床层中占据的位置而保留下来,轻矿物颗粒则作为尾矿排出,从而实现矿物颗粒按比重分选。
加拿大麦吉尔大学的凌竟宏和A. R. Laplante推导出,在斯托克斯定律范围内,矿物颗粒在Knelson选矿机内的瞬时径向沉降速度为:

式中:r ——球形固体颗粒在时刻的径向位置;
D ——球形固体颗粒的直径;
ρs ——固体颗粒的密度;
ρ——液体的密度;
μ——液体的粘度;
μ1 ——流态化水的径向速度;
ω——锥的角速度;
dr/dt——球形固体颗粒瞬时径向沉降速度。
从上式可以看出,当转数给定时,改变流态化水的速度,可改变矿粒离心沉降速度的大小。
该机在生产运行时,富集锥内的离心加速度可达60倍或更高的重力加速度,当矿浆给入富集锥底部时,矿浆在离心力的作用下被甩向富集锥的内侧壁,并沿着内壁向上运动,同时由富集锥的进水孔连
续向锥内注入水流使床层呈流态化。在离心力和反冲水力的共同作用下,单体金等重矿物颗粒能克服水的径向阻力,离心沉降或钻隙沉降在精矿床内。而脉石矿物因受离心力较小,难以克服反冲水力的作用,结果在轴向水流冲力和离心力的轴向分力共同推动下被排出富集锥成为尾矿。
三、Knelson选矿机适用物料及粒级
1、适用物料
Knelson选矿机现有两种类型产品,一种是间断排矿型,另一种是连续可变排矿(CVD)型,根据精矿产率大小不同,两类产品各自适用于不同的情况。%为分界线,在分界线以下考虑用间断排矿型,反之则用连续可变排矿型。
间断排矿型选矿机排放周期取决于所处理矿石的性质、给矿量等,脉矿一般为1—4小时,砂矿一般为4—12小时。连续可变排矿型选矿机可连续排矿,并根据需要连续调节精矿产率,可在0—50%任意选择。间断排矿型Knelson选矿机适用于贵金属回收,包括金、银和铂族金属。其中最为广泛的应用是岩(脉)金、砂金及有色金属伴生金的回收;从镍铜硫化矿石中回收铂、钯等是近年来Knelson选矿机应用的又一大进展。连续可变排放型Knelson选矿机主要用来回收较大产率(%)的有价组份。,CVD型选矿机能使它们有效的分离。可应用于黑(白)钨矿、锡石、钽铁矿、铬铁矿、钛铁矿、金红石、氧化铁矿物和含金银的硫化物等较大比重矿物的富集,以及工业矿物除铁、粉煤的洗选等。
除上述矿石之外,Knelson选矿机已在多家选矿厂被用来从含金浮选铜精矿