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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：

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：—颗粒由半径处运动到处所需时间。
tr1r2
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。

一、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；

ρ——固体颗粒的密度；
s
ρ——液体的密度；

μ——液体的粘度；

μ——流态化水的径向速度；
1
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。一般以精矿产率0.1%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（一般大于0.5%）的有价组份。当目的矿物和脉石比重

差大于1.5时，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