傅 彪，羅玉發(fā)

（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(fā)生器對浮選柱進行充氣浮選。浮選柱所用氣泡發(fā)生器主要有隔膜式氣泡發(fā)生器和氣缸式氣泡發(fā)生器，兩種氣泡發(fā)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(fā)生器使用過程中存在的問題對其進行了一系列改進，穩(wěn)定了分選效果，降低了運營成本。

1 現(xiàn)用浮選柱工作原理及氣泡發(fā)生器結(jié)構(gòu)

浮選柱的主體結(jié)構(gòu)是一個帶氣泡發(fā)生器的圓柱形筒體，筒體內(nèi)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(wǎng)和風(fēng)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(jīng)輸入管網(wǎng)和風(fēng)包，然后透過氣泡發(fā)生器從柱體底部射入，使空氣在柱體內(nèi)彌散形成大量細(xì)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(xiàn)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(xiàn)有用礦物與無用礦物的分離。

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

現(xiàn)用氣泡發(fā)生器為射流隔膜式氣泡發(fā)生器，結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 射流隔膜式氣泡發(fā)生器結(jié)構(gòu)

當(dāng)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(xiàn)用氣泡發(fā)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(fù)試驗發(fā)現(xiàn)陶瓷材料要優(yōu)于不銹鋼材質(zhì)，但使用3個月后會逐步出現(xiàn)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(wěn)，導(dǎo)致膜片頻繁工作，頂針反復(fù)沖擊陶瓷嘴，導(dǎo)致陶瓷嘴破裂。

（2）礦漿逆流入氣泡發(fā)生器內(nèi)，導(dǎo)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(dǎo)桿銹死、膜片損壞以及彈簧失效導(dǎo)致氣泡發(fā)生器不能有效關(guān)閉；陶瓷嘴孔徑變大或破裂后，當(dāng)氣泡發(fā)生器關(guān)閉時，頂針與陶瓷嘴密封不嚴(yán)；氣壓不穩(wěn)，頂針反復(fù)工作時，礦漿隨著關(guān)閉時的吸力進入槍管。

（3）氣泡發(fā)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(fù)1次）。該廠共有8臺浮選柱，每臺浮選柱需用40只氣泡發(fā)生器，全年需要更換320只，修復(fù)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(dǎo)致修復(fù)成本高。

（4）維護難度大。當(dāng)每臺浮選柱超過20%的氣泡發(fā)生器發(fā)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(fā)生故障的氣泡發(fā)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(fā)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(nèi)部結(jié)構(gòu)、減少故障點、降低易損件數(shù)量的原則，對原有氣泡發(fā)生器結(jié)構(gòu)進行以下兩點改進。

（1）陶瓷嘴關(guān)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(jié)構(gòu)

（2）主體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，增加止回閥和排污球閥，以達到簡化內(nèi)部結(jié)構(gòu)、減少故障點、降低易損件數(shù)量的目的。

圖3 氣泡發(fā)生器改進的主體結(jié)構(gòu)

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(fā)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(fā)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(nèi)垢化而使氣壓不能沖出槍管內(nèi)礦漿；槍管堵塞后，打開球閥就可清理，無須對整只氣泡發(fā)生器進行拆除，每臺次檢修大約需要8 h，大大節(jié)約了檢修時間。

（4）分選效果改善。改進后的氣泡發(fā)生器充氣量、流速、分散角等方面都沒有發(fā)生改變，但是穩(wěn)定性有了很大提高。由于生產(chǎn)的連續(xù)性，浮選柱每月只有1次檢修機會，原有氣泡發(fā)生器由于逐只發(fā)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(fā)生器在一個檢修周期能確保分選效果。

5 經(jīng)濟性分析

（1）改造后的氣泡發(fā)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(fù)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(fā)生器，全年只需更換160只，修復(fù)640只，使用成本全年約28.8萬元，節(jié)約成本135.2萬元/a。

（2）由于在穩(wěn)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(chǎn)率增加了約1.67個百分點。