流膜分選是具有一定濃度的顆粒群在極薄的流體介質層中的鬆散、分層過程，廣泛套用於細粒礦物和煤的分選。在拜格諾理論的指導下，流膜類選礦設備得以開發套用，研製成功了一批具有旋轉薄流膜離心選礦設備, 顯著降低了有用礦物的分選下限。
基本介紹
- 中文名：流膜分選
- 外文名：Flow membrane separation
- 學科：礦物加工
- 套用：細粒礦物和煤的分選
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基本概念
流膜分選是具有一定濃度的顆粒群在極薄的流體介質層中的鬆散、分層過程，廣泛套用於細粒礦物和煤的分選。這類設備主要包括斜槽分選機、搖床、螺旋分選機和離心重力分選機。近年來流膜分選技術及設備的研究開發最新進展和套用前景都得到了大力發展。
基本原理
泥煤分選存在的問題
煤泥分選存在以下突出的問題：
1、跳汰分選效果差，已被逐步淘汰；
2、重介分選精度高，但是工藝流程複雜，操作管理難度大；
3、浮選對於0.3-0.5mm效果差。
針對上述問題，在拜格諾理論的指導下，流膜類選礦設備得以開發套用，研製成功了一批具有旋轉薄流膜離心選礦設備, 顯著降低了有用礦物的分選下限。
拜格諾理論
1945年，拜格諾指出，當流體受到剪下力作用時，其中的固體顆粒除了受同方向的剪下力還受到方向與剪下力垂直的分散壓力作用，從而使物料分層或懸浮。
物料懸浮能使其鬆散適度，物料得以按比重分層，為按重力分選創造了條件。
形成“剪下”的四種方式：
1、由於礦漿流動層間速度差引起的剪下；
2、由往復振動, 例如搖床的運動引起的切；
3、由設備的平面圓運動引起的剪下；
4、由設備旋轉運動引起的剪下。
按照拜格諾的理論，不管何種剪下，只要剪下速度適宜就可使其中之料層鬆散。深入研究拜格諾的有關理論對掌握料層的鬆散規律及分層的條件是頗有意義的。
流膜分選設備
溜槽和斜槽分選機
溜槽選礦主要是藉助水流的衝力和槽底的摩擦力，同時利用顆粒密度、粒度和形狀的差異進行分選。選煤溜槽分為塊煤溜槽和末煤溜槽，溜槽選煤由於分選效率底、用水量大，在新設計的選煤廠基本不再採用。
斜槽分選機是近年來研製成功的一種新型重力分選設備。由於斜槽分選機具有設備製造容易 、洗煤工藝簡單 、 操作方便 、投資少 、收效快的特點，因此， 對服務年限短 、煤質差 、不宜建選煤廠的小型礦井和地方小煤窯， 具有普遍推廣使用的意義。斜槽分選機的分選過程是：原料煤從槽體中部上方給入，洗水分兩部分加入槽內， 其中一部分與原料煤一起加入，另一部分上升水由槽體底部引入並從其上端的精煤排料口流出。洗水在流經槽體內紊流板處的隔板時產生渦流，造成紊流騷動，使物料鬆散分層，輕產物隨上升水流從槽體上端的精煤排料口排出，重產物則下沉至槽底並下滑到槽體下端的矸石排料口排出 。
搖床分選機
搖床分選是藉助床面的不對稱往復運動和薄層斜面水流來分選礦。
主要原理是：床條在床面上搖動時，增強了漩渦和水流垂直分速度對物料的懸浮作用，使得懸浮物料按密度和粒度進行分層。同時，搖床床面產生的慣性力和水流的沖刷作用，使得不同粒度和密度的礦粒具有不同的運動速度和方向，使產品得以分離。
選煤用搖床特點：
1、對黃鐵礦硫含量高的冶金煉焦煤；
2、易選或中等易選的末煤(<13mm)或粗煤(<6mm)；
3、處理量小的小型選煤廠，需要回收黃鐵礦硫的選煤廠；
4、含砂量較多的粗煤泥脫砂等。
螺旋分選機
螺旋分選機是一種依靠液流特性，在重力和離心力的作用下實現不同密度礦物分離的分選設備。
自上世紀90年代初螺旋分選機開始套用於選煤業，用於3-0.15mm 級粗煤泥。在美國和澳大利亞等產煤國，螺旋分選機已得到普遍套用。近幾年，螺旋分選機在我國大同煤業集團和神華集團等國內選煤廠得到成功套用。
分選原理如圖所示：煤泥漿通過自流給入螺旋分選機的螺旋槽體後，在流動過程中，產生向心力，並在重力和浮力的綜合作用下，輕產物被逐漸分布到螺旋槽的外圈，而重產物則在內側分布。最終，通過排料端的切割板，將其分開。若單獨收集兩個切割板中間部分的物料，即得中煤產品。控制入料的濃度和分選槽中的料層厚度非常重要。
主要特點：
1、工藝流程簡單，無需其他輔助設備
2、本身無動力，加工成本低
3、分選粒度範圍寬，上限為3mm，下限可達0.15mm或更低。
4、分選密度大於1.6kg/L以上時，可以達到理想的分選效果，適用於大部分動力煤和可選性好的煉焦煤分選。
5、通過螺旋分選後的粗煤泥產品可以採用沉降離心機等脫水設備單獨回收,替代了成本高的壓濾機回收工藝過程。
離心選礦機
離心選礦機最早是由我國雲錫公司於上世紀60年代初期研製成功的，它是採用重力場和離心力場的聯合作用來強化流膜分選過程，由於引入了強大的離心力場，大大降低了分選粒度下限。為提高離心機的選別指標，雲錫公司還相繼研製出了多種型式的離心選礦機，包括逆流離心選礦機。北京礦冶研究總院的射流離心選礦機則解決了離心機連續排礦的問題。
近年來,美國和加拿大等國相繼研製成功了一系列在離心重力場中實現流膜分選的設備。
- Mozley多產品重選機(美國)
- Falcon離心分選機(加拿大)
- Knelson重力分選機(美國)
- Kelsey離心跳汰機(澳大利亞)
- Altair離心跳汰機
- Teeer-bed分選床
流膜分選展望
1、應加強對流膜類分選技術的基礎理論研究，為工藝和設備的研究與開發提供理論基礎；
2、複合力場條件下的流膜分選是細粒礦物分選的一個重要發展方向，具有廣闊的套用前景；
3、離心選礦機還遠未發揮應有的作用，處理量大、富集比高及連續性排礦是其主要發展方向。
