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    一、前言     随着矿业的迅猛发展，世界各国对资源利用率和环境污染问题倍加关切，这就向选矿专家提出了一个新的课题－研制效率高、无污染的选矿工艺及其设备。     重力选矿法是一种传统的选矿方法，它无需添加任何化学试剂，具有无污染的优点。其缺点或者是富集比不高，精矿质量满足不了冶炼的需求（例如跳汰、溜槽、重介质选矿等）；或者是生产能力小（例如摇床），这些缺点制约了重选的发展和应用领域的扩大。     在这一新形势下，加拿大拜伦·尼尔森(Byron Knelson)先生把用离心方法产生的“强化重力”（目的是扩大轻重矿物之间的比重差）和添加反冲水松散重矿物床层的方法有机结合起来，研制成功以其姓氏命名的“尼尔森选矿机”。他成功解决了多种离心选矿机存在的重矿物床层迅速压死，没有足够的分选空间和分选时间的问题，金的富集比由常规重选设备的20～100提高到1000～5000；而且处理能力也很大，最新的70英寸尼尔森选矿机达到650t/h·台。由于它吸取了常规重选设备的精华，消除了其缺点，并融入了许多独特的专利构思，理所当然地受到世界各国的青睐。自1978年投入工业应用后，至今已有加拿大、澳大利亚、南非、俄罗斯等70多个国家使用，累计安装2700多台套。我国山东尹格庄金矿、河南金渠金矿、山西繁峙金矿等也已得到成功应用。     二、尼尔森选矿机构造、分选原理和过程、工艺参数     （一）尼尔森选矿机构造     该机由分选锥、给矿管、排矿管、驱动装置、供水装置、自动控制系统等部件组成，把它们组合固定在一个机架上，构成一台完整的选矿设备（图1）。该机的核心部件是分选旋锥，它由高耐磨的聚氨酯铸成，里面有从锥的底部到顶部直径逐渐增大的环沟，环沟里布有流态化水孔，其数量、尺寸、位置是根据大量的研究成果设计出来的。分选锥外还有一个同心的外壳，外壳与锥之间的空间构成水腔。  图1  尼尔森选矿机构造图 1－分选锥；2－矿浆分配盘；3－给矿管；4－排矿锥；5－水腔；6－精矿排出管     （二）分选原理     尼尔森选矿机是基于离心原理的强化重力离心选矿设备。在离心力所产生的强化重力场内，轻重矿物之间的比重差被放大（例如，1个单位体积的石英和自然金在普通重力场内（1G）的密度分别为2.7和19g/cm³，其差值为16.3g/cm³；而在60G的离心场中的密度分别达到162和1140g/cm³，差值扩大到978g/cm3，放大60倍。），这样分选更容易进行；另一方面流态化水使床层松散，床层里的轻矿物不断被反冲水带走，新给入的重矿物填补轻矿物离开后所留下的空间，使环沟里的精矿品位不断提高。以上两点有机结合起来，为尼尔森选矿机提高分选效率奠定了理论基础。     （三）分选过程     给矿浆由给矿管从上向下流到下部的分配盘上，离心力把它抛向分选锥的壁上，并由下而上迅速填满环沟，这样富集床就形成了。与此同时，流态化冲洗水通过空心的旋转轴由下部进入水腔，在压力作用下沿着切线以反时钟方向进入分选锥内的环沟（图2）。当重矿物颗粒受到离心力大于向内的冲洗水压力时，该颗粒就沉积在环沟里；反之，轻矿物在冲洗水的冲力和新进入矿浆的挤压下，由分选锥上部进入尾矿管后排出。在持续松散的床层里，重矿物颗粒源源不断沉积在环沟里，而轻矿物则不断从床层中清洗除去。当环沟里填满重矿物后，半连续尼尔森选矿机需停止给矿数分钟，把精矿从沟里冲出，此外，还有一种连续可变排矿型尼尔森机（CVD），可以随时调节精矿产率的大小，连续排出精矿。  图2  分选锥环沟断面图     （四）工艺参数     半连续排矿工业型尼尔森选矿机所使用的工艺参数列于表1中。 表1  半连续排矿工业型尼尔森选矿机的工艺参数

机型	一般给矿量/t·h－1	流态化水量/m3·h－1	最大矿浆体积/ m3·h－1	最大给矿粒度/mm	最适宜给矿粒度/mm	精矿重量/kg	设备净重量/kg	电机功率/kW
KC－XD70KC－XD48KC－30KC－20KC－CD12KC－CD10	650100～30050～10010～508～100.9～8	68～12541～6117～258～144.1～5.73.4～4.5	900400135701510	666666	1.71.71.71.71.71.7	100～4045～5020～277～102.5～4.52.0～3.8	18150568017241000263201	150～37530～75115.51.51.1