浮選機自問世以來，已經有100年的歷史。在歷史上先后出現過法格葛倫、法連瓦爾德、米哈諾布爾、XJZ、SF、KYF以及BS-K等多種型號的浮選機，浮選機的容量也從最開始的8m³發展到目前超過160m³的尺寸。自建國以后，我國在蘇聯浮選機的基礎上，開始獨立研制浮選設備。目前，我國已經具備制造超大容積浮選機的能力。那么，浮選機的發展歷史究竟是怎樣的？未來浮選機的發展趨勢如何？本文將帶您知曉。

浮選機發展歷史簡述

古代浮選

早在我國明朝年間，浮選就被應用于醫藥和冶金行業。在醫藥方面，利用礦物表面的天然疏水性來凈化朱砂、滑石等礦質藥物，使礦物細粉被泡沫抓取而飄浮于水面，從而與下沉的脈石分開。在古代文獻中，亦有很多關于浮選藥物的描述，例如，據明朝李時珍《本草綱目》著作中記載，代赭石和云母等（即赤鐵礦）的加工過程為：凡使研細，以蠟水重重飛過，水面上有赤色如薄云者去之；又如雄黃的加工雄黃以甘草、紫背天葵、地膽、碧棱花等細削入坩堝中煮三伏時，濾出，搗如粉，水飛澄去黑者，曬干再研用；再如云母的加工過程是每一斤用小地膽草、紫背天葵、生甘草、地黃汁各一鎰，于瓷堝中安置，下天池水二鎰煮七日夜，以水猛投其中攪之。浮如蝸涎者即去之，如此三度淘盡。（文章來源：《中國古代的礦物加工技術———傳承與發展》，作者：王淀佐，姚國成）

冶金方面，在金銀淘洗加工過程中，利用金粉的天然疏水性及親油性，將鵝毛粘上油去刮取浮在水面的金粉，使其與塵土等親水性的雜質分離。《天工開物》一書曾記載一種回收金銀的過程為：凡金箔黏物，他日敝棄之時，刮削火化，其金仍藏灰內，滴清油數點，伴落聚底，淘洗入爐，毫厘無差。（文章來源：《中國古代的礦物加工技術———傳承與發展》，作者：王淀佐，姚國成）

近代浮選

進入世界近代史，在第一次工業革命、第二次工業革命、第一次世界大戰以及第二次的多重背景下，西方資本主義對金屬的需求量不斷增加，而僅僅依靠重選就能達到工業使用級別的鉛鋅礦、鐵礦資源卻在不斷減少，而磁選技術亦不能處理細粒度礦石顆粒。因此，浮選作為一種選礦方法被明確提出。1903年，由埃爾默提出的混合油浮選法，是目前被認為最早的現代浮選理論。他使用2kg/t的油，利用溶解在水中的空氣浮選粘附在油滴上的硫化物顆粒，同時也可以用礦漿酸化，釋放出CO₂氣體來作為上浮氣體的一部分。該法被認為是現代浮選理論的起點，在此之后，浮選工藝取得了快速的發展，浮選設備的研制工作也緊鑼密鼓地展開。

1909年，Goover T制造了第一臺可用于泡沫浮選的浮選設備—多槽葉輪攪拌裝置，1913年John Callow發明出充氣式浮選機，Robert Towne和Frederick Flinn發明出充氣式浮選柱。1914年Callow G獲得從槽子多孔假底噴入空氣的浮選設備專利。1915年Durrel制造出噴射式浮選機的樣機。

到了20世紀20年代，為了滿足當時蓬勃發展的電力行業用銅的需求，國外制造商開發出各類型機械攪拌式浮選機和充氣式機械攪拌浮選機。從1930年開始，隨著市場對銅金屬的需求一落千丈，新型浮選機研制一度停滯。到1945年二戰結束時，雖然充氣式浮選機還在使用，但機械攪拌式浮選機已經成為當時運用最廣泛的浮選機類型。當時，一個大型選礦廠要采用超過100臺2m³左右的浮選槽，因此建設、管理和運行成本很高。如1942年時美國的莫倫西選礦廠是當時最大的選礦廠，處理能力為40.8kt/d，該廠采用432臺1.7m³的Fagergren浮選機。直到1960年，銅金屬的價格才再次攀升。經濟蕭條和戰爭帶來的陰影漸漸散去，浮選設備開始朝著大型化的方向發展，幾年后，第一臺大型機械攪拌式浮選機在Bougainville島的成功運用，宣告了浮選機大型化的開始。20世紀70年代以來，除了機械攪拌式浮選機外，充氣式浮選機和浮選柱等設備也在結構、材料上不斷創新，逐漸被市場所認可，獲得大規模工業應用。（文章來源：《浮選機發展歷史》，作者：沈政昌）

反觀我國，由于受到清朝末年閉關鎖國政策以及近代戰爭等原因，我國浮選機的起步較晚，發展也不順利。直到解放后，我國才開始仿制前蘇聯的米哈諾布爾型浮選機。但由于受到當時工業條件的限制，直到20世紀70年代才開始自主研發，而第一臺JJF機械攪拌式浮選機則是到了80年代才被研發出來，后來又相繼出現了充氣機械攪拌式浮選機、粗顆粒浮選機、閃速浮選機、浮選柱等數十種浮選機。在當時，可以基本滿足不同選礦廠生產要求。

改革開放以后，我國經濟建設腳步逐漸加快，國內經濟持續增長，借助于改革開放的浪潮，浮選理論研究和浮選設備技術也被引進、吸收、創新。近年來，隨著我國礦石品位下降，低品位難選礦石的二次利用成為熱門話題，因此，國內浮選設備在大型化、多樣化和自動化等研究方面取得顯著的進步。

現階段浮選機技術現狀

目前國內外使用的浮選機種類繁多，其差別主要在于如下幾個方面：充氣方式不同：攪拌方式不同；轉子和定子結構不同；槽體形狀和深度不同；礦漿在槽體內的運動方式，循環方式以及由前一個浮選槽進入到后一個浮選槽的方式不同；泡沫產品的排出方式不同。因此，對浮選機的分類方式有多種。但實際生產中使用的浮選機通常按充氣和攪拌方式不同進行分類，大致可分為四種基本類型，如下表所示：

經歷了一個多世紀的發展，浮選機無論是從外型，還是從處理能力上，均與上個世紀有較大差別。現如今，隨著礦山的不斷發展，也對浮選機提出了更高的要求，這也在一定程度上為了浮選機的發展提供了方向，總體來說，浮選機的發展趨勢包括：

大型化

浮選設備大型不僅增大了處理量，而且減少了設備與設備之間的連接，減少了占地面積，節省了成本。在2012年以前，世界上最大的浮選機容積為350m³，2012年美國猶他州FLSmidth公司生產出了更大容積的浮選機，容積達到了660m³。但是大型化技術，尤其是同比例放大技術中，還存在一些技術問題亟待解決。由于浮選機容積的變化，對于安裝功率、空氣量、空氣壓力等指標也有不同要求。

在國內，浮選機大型化比國際先進水平落后，目前中國生產的浮選機的容積數還無法過百，難點之一就在于葉輪的設計。當浮選槽變大，葉輪的攪拌力也需要增強，這就需要更大的葉片和更高的功率。隨著功率的增大，設備能耗也會大幅增加，這使浮選機大型化遭遇了瓶頸。但也有礦山機械企業研發了新型浮選機，使用其他結構替代了葉輪。如山東鑫海礦業技術裝備股份有限公司制造的全截面氣升式微泡浮選機，使用氣室和單向閥完成充氣和攪拌的功能，氣室和單向閥由鼓風機充氣，這種裝置不僅取代了葉輪，而且節省了葉輪的能耗，據稱節能可達60～80％。這種結構的浮選機在理論上需要多大就可以制造多大，完全避免了葉輪設計瓶頸對浮選槽大型化的限制。

節能化

在選礦作業中，浮選機數量多，總功率大，并且全年運轉，因此其消耗的電量也不容忽視。由于我國提出了碳中和計劃，即2030年前碳排放達峰，2060年前實現碳中和目標。因此，對于浮選機的節能化升級，也將勢在必行。而這也是提高選礦作業經濟效益指標的一種途徑，也符合我國節能降耗的政策。目前，節能的方式可以采用：

調節電機轉速：目前，根據浮選機電機的力矩特性，可以采用外加變頻器來改變電機頻率，調節浮選機主軸電機轉速的方法進行節能改造。在選擇變頻器的時候，要考慮現場的環境、海拔等因素。調頻調速在一定程度上增加了電動機、皮帶、葉輪的使用壽命，當浮選機電動機出現過載、缺相、欠壓等故障時，由于變頻器具有上述保護功能，及時停機保護，降低了電機和其他電器元件的損壞率，從而延長了浮選機工作壽命。

更改葉輪的形狀：目前，浮選機葉輪可采用的3種形式包括離心式、混流式和軸流式等，軸流式葉輪又可分為風扇形渦輪、傾斜平槳葉輪及螺旋槳型葉輪等3種。為確定節能型葉輪的基本形式，分別對豎直葉片、傾斜葉片、彎曲葉片的蝸輪型葉輪及螺旋槳型葉輪等4種形式的葉輪裝置進行分析試驗，葉輪結構如圖2所示。試驗結果表明，在葉輪直徑相同、試驗條件一致的情況下，帶有垂直葉片和垂直彎曲葉片的蝸輪型葉輪能耗最高，而帶有3個葉片的螺旋槳型葉輪的能耗最低，僅為帶有6個垂直平葉片的蝸輪型葉輪能耗的1/7。

4種不同形式的葉輪簡圖

a：豎直葉片蝸輪葉輪  b：傾斜葉片蝸輪葉輪  c：彎曲葉片蝸輪葉輪  d：螺旋槳葉輪

（圖片及文章來源：《浮選機節能技術研究的新探索》，作者：沈政昌、盧世杰、劉桂芝）

自動化

浮選是一個很復雜的過程，其過程中包含了很多難以處理的復雜性，如大時滯、多變量、耦合、時變、非線性、不確定性和隨機擾動。為了盡可能地減少這些干擾選礦的因素，自動化浮選工藝便成為一種趨勢。現階段，主要是依靠靈敏元件以及檢測儀表等對礦漿液位、尾礦槽閘板、泡沫層厚度、加藥量以及進料流量進行調節。

浮選機液位傳感器：該傳感器的原理是根據不同物質具有不同電導率的原理設計的。插入液體中的兩個電極之間的電導率，與電極的橫斷面積成正比，與兩電極之間距離成反比。所以，浮選機的液位可以通過測量礦漿電導率的變化來確定。

常用的礦漿槽液位檢測儀表有電容式液位計、吹氣式液位計、超聲波液位計和激光液位計等。經過長期的現場實踐總結激光液位計具有誤差小，測量精確，同時由于是非接觸式測量，使用壽命長、穩定可靠、維護工作量很小，長期工作也不會產生位置漂移的現象，無需再進行儀表的校對的優勢。

充氣量控制系統：浮選機浮選過程中的液位和充氣量的單參數閉環控制是實現浮選過程自動控制的第一步。目前，國內外已有公司開發出浮選過程控制的多參數專家系統，并開始在浮選過程中應用。

浮選機液面自動控制系統：在浮選過程控制中，傳統人工手動調節方式的準確性和及時性均難以得到保證。而現代浮選浮選機液面自動控制系統化控制系統，不但克服了人工調節的缺點，而且通過對浮選過程的穩定控制與優化控制，降低浮選生產的能耗，提高精礦產量、質量，增加金屬回收率，為選礦廠帶來直接的經濟效益，同時減輕現場操作工人的勞動強度。

泡沫數字圖像控制：浮選泡沫體由大量大小不一、形狀各異、灰度值不同的礦化氣泡組成，包含大量與浮選過程變量及浮選結果有關的信息。泡沫圖像上有很多特征參數，通過分析各特征參數的物理意義及其隨浮選時間（泡沫紋理）的變化關系，定性地指出了各泡沫特征參數與泡沫紋理的相關性。

由于某一些選礦藥劑具有腐蝕作用，會對傳感器的損傷的較大，因此針對于浮選用傳感器防腐材料的發展速度，也將在一定程度上影響浮選自動化發展。目前，瑞士、德國研制的傳感器，無論是在性能上還是在使用壽命上，都遠遠超過國內。我國浮選自動化傳感器的發展，還需要材料、冶金、鑄造等多行業的共同努力。

應用廣泛化

現在浮選設備越來越多地應用在不同領域，不僅用于分選礦物，還用于造紙、農業、食品、醫藥、微生物、環保等行業的許多原料、產品或廢棄物的回收、分離、凈化。

微生物浮選分離：已經證實藻類和細菌等很多微生物都能被泡沫富集，所以浮選技術能夠很好地應用在水處理方面。目前用浮選法除去藻類已經成為熱帶國家很好的選擇方案。

廢紙脫墨：廢紙脫墨技術已經相當成熟。在廢紙脫墨技術中主要利用的是機械攪拌式浮選機和浮選柱，效果顯著。脫墨浮選機已經廣泛應用于工業，并且其工藝得以優化改善。我國廢紙脫墨浮選技術已完成了質的飛躍。

凈化含油污水：在用浮選柱脫油時，由于浮選柱攪拌力度小，油與氣泡附著順利，附著氣泡上升的油很難脫離，提高了油的回收率。由于浮選法除油效率高，停留時間短，所以在世界各油田得到廣泛應用。

我國浮選機研制開發從上世紀六、七十年代起，歷經幾十年的發展已經形成了浮選機的國產化、多樣化和系列化，技術水平也已經跟上國際步伐，但是日益惡化的原礦稟賦條件，對浮選設備設計和開發提出了新的要求。浮選機的大型化、節能化、自動化是必然趨勢。未來，依托于機械部件更加耐磨、構造更加便于維修、自動化水平更高、能耗更低的浮選設備，勢必會出現少人化，甚至是無人化浮選車間，而這也將為我國選礦工藝智能化升級添上濃墨重彩的一筆。

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