教学重点：
第一节 概述
第二节 跳汰选矿原理
一、按密度分层的位能学说
二、分层过程的动力学学说
三、跳汰过程中垂直交变水流的运动特性
第三节 跳汰机
一、选煤用跳汰机
二、选矿用跳汰机
第四节 跳汰机的操作工艺与制度
一、跳汰机的给料
二、跳汰频率和跳汰振幅
三、风量和水量
四、风阀周期特性
五、床层状态
六、产物的排放、分离
第一节 概 述
跳汰选矿 是指物料主要在垂直上升的变速介
质流中，按密度差异进行分选的过程。物料在粒
度和形状上的差异，对选矿结果有一定的影响。
实现跳汰过程的设备叫 跳汰机 。 被选物料给到跳
汰机筛板上，形成一个密集的物料层，这个密集
的物料层称为 床层 。
物料在跳汰过程中之所以能分层，起主要作
用的 内因,是 矿粒自身 的性质，但能让分层得以
实现的 客观条件,则是垂直升降的 交变水流 。
图 2 — 5 — 1 矿粒在跳汰时的分层过程
a - 分层前颗粒混杂堆积；
b - 上升水流将床层托起；
c - 颗粒在水流中沉降分层；
d - 水流下降，床层密集，重矿物进入底层
跳汰机中水流运动的速度及方向是周 期变化的，这样的
水流称作 脉动水流 。脉动水每完成一次周期性变化所用的时
间即为 跳汰周期 。在一个周期内表示水速随时间变化的关系
曲线称作 跳汰周期曲线 。水流在跳汰室中上下运动的最大位
移称为 水流冲程 。水流每分钟循环的次数称为 冲次 。
煤炭 分选中，跳汰选煤占很大比重。 全世界每年入选煤
炭中，有 5 0% 左右是采用跳汰机处理；我国跳汰选煤占全部
入选原煤量的 70% 。另外跳汰选煤处理的粒度级别较宽，在
1 5 0 ~ 0, 5 mm 范围；既可不分级入选，也可分级入选。跳汰选
煤的适应性较强，除非极难选煤，均可优先考虑采用跳汰的
方法处理。
矿石 分选中，跳汰选矿是处 理粗、中粒矿石的有效方法。
大量地用于分选钨矿、锡矿、金矿及某些稀有金属矿石；此
外，还用于分选铁、锰矿石和非金属矿石。处理金属矿石时，
给 矿 粒 度 上 限 可 达 3 0 ~ 5 0 mm, 回 收 的 粒 度 下 限 为
0.2~ 0.074 mm 。
第二节 跳汰选矿原理
一、按密度分层的位能学说
由热力学第二定律可知，任何封闭体系都趋向于自由能的
降低，即一种过程如果变化前后伴随着能量的降低，则该过程
将自动地进行。德国人迈耶尔（ E,W,M ay e r, 1947 ） 应用这一
普遍原理分析了跳汰过程，认为床层的分层过程是一个位能降
低的过程。因此当床层适当松散时，重矿物颗粒下降，轻矿物
颗粒上升，应该是一种必然的趋势。图 2 — 5 — 2 表示了床层分
层前与分层后的理想变化情况。若取床层的底面为基准面，基
准面的面积为 A 。
图 2 — 5 — 2 物料分层前后床层位能的变化
,— 床层内轻、重物料的重量；
,— 床层内轻、重物料的堆积高度
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2
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1
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当分层过程是可以发生时，则必定是正值。
1122
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（ 2 — 5 — 5 ）
分层的位能学说完全不涉及流体动力因素的
影响，只就分层前后床层内部能量的变化，说明
了分层的趋势，因而属于静力学体系学说。除了
跳汰以外，所有其它重选分层过程，皆可用此学
说予以解释，故现常将迈耶尔的位能学说视作重
选分层的基本原理。但重选过程离不开流体松散，
则流体动力对颗粒运动的影响就不可避免，故迈
耶尔学说只是一种理想的情况。
二、分层过程的动力学学说
1, 床层中的矿粒在垂直交变流中的受力分析
（ 1 ） 矿粒在介质中的重力,因其方向向下，故为（ + ）。
即
（ 2 ） 矿粒与水因有相对运动而引起的介质阻力 。
（ 3 ） 由于介质作加速运动，其加速度所产生的惯性力作用在
矿粒上，称为介质流对矿粒的附加推力 。
（ 4 ） 由于矿粒在介质中作加速度运动，势必带动周围部分介
质也随其作加速度运动，于是这部分介质便产生了与其方向
相反的惯性力，此力反作用在矿粒上。因此，矿粒受到一个
附加惯性阻力 的作用，由式可知
（ 5 ） 床层中的矿粒运动时，要受到机械阻力 。
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2, 矿粒在垂直交变介质流中运动微分方程式的建立
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33
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若以 除式（ 2 — 5 — 6 ）两侧，便可得到单位质
量矿粒的运动微分方程式，即
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2
6
（ 2 — 5 — 7 ）
对跳汰过程中颗粒运动微分方程式的分析，
可归纳 两个重要点：
（ 1 ） 矿粒运动状态除和密度有关外，还与粒度
及形状有关。而粒度及形状的影响仅体现在介
质阻力加速度（即第二项）上，其数值与相对
速度的平方成正比。因此，在跳汰过程中，尽
量减小矿粒与介质之间的相对运动速度是至关
重要的；
（ 2 ） 介质的运动状态（速度和加速度）对矿粒
的运动或者说对床层的分层有重要影响。因此，
只要选择恰当的水速及加速度为按密度分层创
造有利的条件。
三、跳汰过程中垂直交变水流的运动特性
（一）跳汰机内垂直交变水流的运动特性
图 2 — 5 — 3 活塞跳汰机工作原理图
1 — 活塞室； 2 — 跳汰室； 3 — 筛板； 4 — 偏心轮；
5 — 连杆； 6 — 活塞； 7 — 进水管
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或 （ 2 — 5 — 8 ）
当 或 时，活塞的瞬时速度为最小,；
当 时，活塞的瞬时速度达到最大值，即
活塞运动的加速度，可由式（ 2 — 5 — 8 ）的一阶导数求出，即
（ 2 — 5 — 9 ）
经时间,活塞的行程 可由水速对时间的积分求出，即
（ 2 — 5 — 10 ）
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跳汰室内水速速度,加速度 及行程 （波高）分别为
（ 2 — 5 — 11 ）
（ 2 — 5 — 12 ）
（ 2 — 5 — 13 ）
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图 2 — 5 — 4 活塞跳汰机水流速度、
加速度及行程与时间的变化关系
曲线
（二）水流运动特性 对 床层松散与分层的作用
为了便于分析问题，现以正弦跳汰周期为例，并
将该跳汰周期分为,,, 四个阶段（如
图 2 — 5 — 5 ）所示。分别讨论跳汰周期的各阶段中水
流和床层运动及变 化的特点，来 考察松散及 分层过
程。
1
t
2
t
3
t
4
t
图 2 — 5 — 5 正弦跳汰
周期四个阶段床层松散
与分层过程
、, — 分别为
水、低密度物和高密度
物的行程；
、, — 分别为
水、低密度物及高密度
物运动速度；
— 水流运动的加速
度
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1
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2
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1
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2
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第 I 个阶段 —— 水流加速上升时期或称上升初期
水流加速上升时期，水 流运动的主要任务，是较快地将床层举起，使
其占据一定高度，为床层进一步的充分松散与分层，创造一个空间条件。
第 II 阶段 —— 水流减速上升时期或称上升末期
水流在整个上升期间,所肩负的使命，是使床层尽快扩展松散，并使
松散状态持续一段时间，为按密度分层提供足够的空间和时间。因此，上
升水流作用的时间（ + ）应尽量长些为宜，并且床层的松散过程，以先
从床层上下两层扩展，故要求上升水流的运动特性，最理想的是开始短而
速，尔后长而缓。
第 III 阶段 —— 水流加速下降时期或称下降初期
在下降初期，应使水流加速度较小,时间宜长些为佳，即下降初期水
流特点应是长而缓。
吸啜作用是必不可少的 。它既是按密度分层过程的延续，又是分层过
程的补充。为了加强吸啜作用，水流应是短而速。顾及两方面要求，下降
初期水流长而缓应适度。
第 IV 阶段 —— 水流减速下降时期或称下降末期
在下降末期，吸啜作用应加以适当控制。
3
t
1
t
2
t
水流在整个下降期间，它所肩负的任 务，是使床层的松
散时间尽可能延长让分层过程得以充分进行；但当分层完毕
后，下降水流也应尽快停止，既可防止低密度物混入高密度
物中去又可避免使床层过度紧密。故整个下降水流，初期应
适度长而缓，末期应尽量短而速。原有跳汰周期一旦完结，
应立即开始一个新的跳汰周期。
从上述跳汰周期特性对床层 松散与分层的作用可以看出，
活塞跳汰机水流运动特性，并非是理想的跳汰周期。因为判
断一个跳汰周期的水流特性是否合理，一般要从三个方面看，
一是对床层的尽快松散是否有利；二是对按密度分层作用的
效果；三是针对原料性质的特点，对吸啜作用的影响。
图 2 — 5 — 6 工业上使用的几种典型跳汰周期特性曲线
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（三）几个典型跳汰周期的分析
1,活塞跳汰机的对称跳汰周期特性曲线
2,上升水速大、作用时间长的跳汰周期特性曲线
3,上升水速大于下降水速但作用时间相等的跳汰周期
4,上升水速大但作用时间短的不对称跳汰周期
5,上升水速较缓但作用时间较长的不对称跳汰周期
实践证明：跳汰周期曲线形式是获得良好选别效果的
重要因素之一。合理的跳汰周期曲线应与被选物料性质相
适应，使床层呈适宜的松散状态，颗粒主要借重力加速度
差相对运动，这是选择跳汰周期曲线的基本原则。
第三节 跳汰机
国内外采用各种类型的跳汰机,根据设备结构和水流运动方式不同,大
致可以分为以下几种：（ 1 ）活塞跳汰机；（ 2 ）隔膜跳汰机；（ 3 ）空气
脉动跳汰机；（ 4 ）动筛跳汰机。
活塞跳汰机是以活塞往复运动，给跳汰机一个垂直上升的脉动水流，
它是跳汰机的最早型式。现在基本上已被隔膜跳汰机和空气脉动跳汰机所
取代。
隔膜跳汰机是用隔膜取代活塞的作用。其传动装置多为偏心连杆机构，
也有采用凸轮杠杆或液压传动装置的。机器外形以矩形、梯形为多，近年
来又出现了圆形。按隔膜的安装位置不同，又可分为上动型（又称旁动
型）、下动型和侧动型隔膜跳汰机，隔膜跳汰机主要用于金属矿选矿厂。
空气脉动跳汰机（亦称无活塞跳汰机），该跳汰机是借助压缩空气，
推动水流作垂直交变运动。按跳汰机空气室的位置不同，分为筛侧空气室
（侧鼓式）和筛下空气室跳汰机。该类型跳汰机主要用于选煤。
动筛跳汰机有机械动筛和人工动筛两种，手动已少用。机械动筛是一
种槽体中水流不脉动，直接靠板上的物料造成周期性地松散。目前为大型
选煤厂尤其是高寒缺水地区选煤厂的块煤排矸提供了有效设备。
下面根据使用范围，区分为选煤用跳汰机和选矿用跳汰机两大类。
一、选煤用跳汰机
（一）筛侧空气室跳汰机（鲍姆式跳汰机）
据其结构与用途筛侧空气室跳汰机可分为不分级煤用跳
汰机、块煤跳汰机和末煤跳汰机三种。
筛侧空气室跳汰机的基本结构如图 2 — 5 — 7 所示。
图 2 — 5 — 7 筛侧空气室跳汰机结构
1 — 机体； 2 — 风阀； 3 — 溢流堰； 4 — 自动排矸装置的浮标传感器； 5 — 排矸轮；
6 — 筛板； 7 — 排中煤道； 8 — 排矸道； 9 — 分隔板； 10 — 脉动水流；
11 — 跳汰室； 12 — 空气室； 13 — 顶水进水管
1,跳汰机的机体
跳汰机的机体是承受跳汰机全部重量和脉动水流产生
的动负荷。
1 ）机体的段数和隔室
2 ）机体的形状
图 2 — 5 — 8 机休形状与其对水流波动的影响
a — 半圆形； b — 角锥形； c — 过渡形
3）空气室与跳汰室宽度的比例
空气室的宽度 与跳汰室的宽度之比值（即冲程系数）：块
煤跳汰机约为 0.7~1.0,末煤跳汰机和混合入选跳汰机约为
0.45~0.8。
国外把跳汰机的背靠背或面对面地合并制造成双室跳汰机。
如图 2— 5— 9所示。
图 2— 5— 9 双室跳汰机示意图
a— 原联邦德国维达格型； b— 美国麦克纳利型
2,跳汰机筛板
1 ）筛板的型式
2 ）筛板的倾角
3 ）筛孔尺寸
表 2 — 5 — 2 筛板的孔径和倾角
图 2 — 5 — 10 跳汰机筛板结构型式
块煤和不分级煤用跳汰机 末 煤 跳 汰 机 机 别
项 目 矸 石 段 中 煤 段 人工床层 自然床层
筛孔直径 mm 1 0 ~ 2 0 1 0 ~ 1 5
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筛板倾角（
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） 2 ~ 5 1 ~ 2, 5 0 0 ~ 2, 5
图 2 — 5 — 1 1 滑动风阀工作原理
1 — 外壳； 2 — 空心滑阀； 3 — 进气管；
4 — 进气孔； 5 — 排气孔； 6 — 拉杆
3,风阀
1 ）滑动风阀（即立式风阀）
2 ）旋转风阀（即卧式风阀）
图 2 — 5 — 12 旋转风阀的结构
1 — 阀座； 2 — 排气端盖； 3 — 转子； 4 — 排气调整套；
5 — 阀盖； 6 — 手把； 7 — 进气调整套； 8 — 进气端盖；
9 — 蝶阀
图 2 — 5 — 13 旋转风阀的工作特性曲线
3 ）电磁风阀
（ 1 ）气路系统。包括高压风管至气缸的气动管路；
（ 2 ）数控装置。通过控制电磁阀的通、断电时间，实现大范围内无极
调节频率与跳汰周期特性；
（ 3 ）进、排气阀。进、排气阀由气缸和阀盖组成 。
图 2 — 5 — 1 4 活门电磁风阀工作系统示意图
1 — 进气电磁风阀； 2 — 进气阀； 3 — 分配箱； 4 — 油雾器； 5 — 排气电磁风
阀； 6 — 排气阀； 7 — 排气管； 8 — 进气管；
9 — 滤气器； 10 — 调压阀； 11 — 电子数控系统； 12 — 高压风管
4,跳汰机排料装置
1 ）轻产物溢流堰排料装置
图 2 — 5 — 15 溢流口的结构
（ a ） 高溢流堰结构；
（ b ） 无溢流堰结构；
（ c ） 半溢流堰结构
2 ）重产物筛上排料装置
（ 1 ）排料装置：
图 2 — 5 — 16 跳汰机中排料装置的位置
（ 2）排料机构型式
图 2— 5— 17 跳汰机筛上排料机构型式
1— 叶轮； 2— 挡板； 3— 链条； 4— 扇形闸门；
5— 带活塞的气缸； 6— 垂直闸门；
7— 坎板； 8— 阀门； 9— 浮标闸门
3 ）透筛排料
4 ）排料装置自动化
（ 1 ）浮标装置,
图 2 — 5 — 18 浮标的形状
（ 2 ）测压管装置,
图 2 — 5 — 19 可控硅自动排料装置
1 — 排料轮； 2 — 测压管；
3 — KZD 可控硅直流调速装置； 4 — 排料轮传动装置
图 2 — 5 — 20 测压管装置 图 2 — 5 — 21 测压管装置
1 — 调整手轮； 2 — 盖子； 1 — 电容液面计探头； 2 — 盖子；
3 — 测压管； 4 — 电极； 3 — 测压管； 4 — 减振阀
5 — 减振阀
（ 3 ）放射性同位素装置：
图 2 — 5 — 22 同位素检测装置
1 — 放射源； 2 — 辐射计； 3 — 溢流堰； 4 — 筛板
筛侧式空气室跳汰机
国产筛侧式空气室无活塞跳汰机有 WT, LTW 和 LTG
三种系列。 WT 系列有块煤跳汰机（ WT - 8K, WT - 10 K ） 和
末煤跳汰机（ WT - 10 M, WT - 16 M ） 各两种，末煤跳汰机也
可用作不分级煤（ 5 0 ~ 0 mm ） 混合入选用。 LTW 系列中有
LTW - M 12.6 和 LTW - 15 两种型号，都是末煤跳汰机。 LTG
系列目前只有一种 LTG - 15 型，是混合入选的跳汰机。
LTG - 15 型筛侧空气室跳汰机的机体为半圆型（图 2 — 5 —
23 ）。机身分为第一段和第二段，排料装置采用测压管自动
排料装置，通过可控硅直流调速装置调节、驱动排料轮电机，
改变转数调节排料量。用垂直闸板控制重产物床层的厚度。
图 2 — 5 — 23 LTG - 15 筛侧空气室跳汰机（左式）
（二）筛下空气室跳汰机
图 2 — 5 — 24 筛下空气室跳汰机构造示意图
筛下空气室跳汰机，除了把空气室移到筛板下面以
外，其它部分与筛侧空气室跳汰机结构基本相同。它的工
作原理也是压缩空气经风阀控制，交替地压入和排出筛板
下面的空气室，使其中水位交替地下降和上升，从而形成
穿过筛板的脉动水流。所产生的脉动水流特性，实测结果
与一般筛侧空气室跳汰机的典型特性相似。
LTX 系列跳汰机是我国自行设计制造的筛下空气室
跳汰机，这个系列共有七种规格。目前生产使用的主要有
LTX - 8 型,LTX - 14 型,LTX - 35 型和 S K T 系列等几种。
图 2 — 5 — 25 LTX - 14 筛下空气室跳汰机
图 2 — 5 — 26 LTX - 35 筛下空气室跳汰机
图 2 — 5 — 27 各种筛下空气室形状示意图
图 2 — 5 — 28 S K T 系列跳汰机
1 — 数控气动风阀； 2 — 侧壁； 3 — 出料端； 4 — 浮动闸门； 5 — 上机体； 6 —
蝶阀； 7 — 中煤机体； 8 — 总水管； 9 — 接管； 10 — 分水管；
11 — 排料装置； 12 — 矸石锥体； 13 — 浮标； 14 — 进料端
图 2— 5— 30 数控气动立式滑阀工
作系统
1— 高压风管； 2— 气源三连体；
3— 电磁阀； 4— 气缸； 5— 定套；
6— 低压风箱； 7— 排气风箱；
8— 阀芯； 9— 手动蝶阀； 10— 空气室
图 2— 5— 29 SKT跳汰机机
体结构简图
图 2 — 5 — 31 排料系统图
筛下空气室跳汰机与筛侧空气室跳汰机相比较，具有以下几个
特点：
（ 1 ） 筛下空气室跳汰机的空气室在跳汰室筛下，结构紧凑、重量轻、占
地面积小。
（ 2 ） 筛下空气室跳汰机的空气室沿跳汰室的宽度布置，能使跳汰室内沿
宽度各点的波高相同，有利于物料均匀分选，适于跳汰机大型化。这是筛
下空气室跳汰机的主要优点。
（ 3 ） 筛下空气室跳汰机的空气室的面积为跳汰室的面积的二分之一，即
空气室内水面脉动高度为 200 mm 时，跳汰室水面脉动高度为 100 mm 。
（ 4 ） 筛下空气室跳汰机的脉动水流没有横向冲动力。
由于筛下空气跳汰机的空气室水位比筛面水位低，而且空气室内有
0, 0 2 1 M P a 的空气余压，压缩空气推动液面运动，比筛侧空气室跳汰机要多
克服一段静压头和空气余压，所以压缩空气的风压比一般筛侧空气室跳汰
机所要求的为高，大约是 0, 0 2 5 ~ 0, 0 3 5 M P a 。
筛下空气室跳汰机和筛侧空气室跳汰机分选效果相近。我国筛侧式跳
汰机的不完善度 I 一般为 0, 2 左右，邢台选煤厂使用筛下空气室跳汰机 L TX -
14 型，跳汰机第一段 I = 0, 1 2 7, 第二段 I = 0, 2 5 5, 与筛侧式跳汰机效果相当,
（三）动筛跳汰机
1,动筛跳汰机的工作原理
2,液压传动动筛跳汰机
3,机械驱动动筛跳汰机
图 2 — 5 — 32 动筛跳汰机结构简图
图 2— 5— 33 机械驱动动筛跳汰机结构简图
1— 槽体； 2— 提升轮； 3— 挡； 4— 托轮； 5— 动筛； 6— 溜槽；
7— 排料轮； 8— 销轴； 9— 拉杆（驱动机构）
（四）国外跳汰机简介
1,筛侧空气室跳汰机
图 2 — 5 — 3 4 维达克双侧跳汰机 图 2 — 5 — 3 5 洪堡尔特体连体跳汰机
1 — 跳汰室； 2 — 空气室； 1 — 风阀； 2 — 跳汰筛板； 3 — 空气室；
3 — 筛下水管； 4 — 卧式风阀 4 — 水管； 5 — 斗式提升机
图 2 — 5 — 3 6 蒙塔型块煤连体跳汰机 图 2 — 5 — 3 7 蒙塔型末煤连体跳汰机
图 2 — 5 — 38 波兰 ODM 型连体跳汰机
1 — 风阀； 2 — 空气室； 3 — 跳汰室
图 2 — 5 — 39 麦克纳利巨型跳汰机
2,筛下空气室跳汰机
1）高桑跳汰机
图 2— 5— 40
两段三产品高
桑跳汰机
2 ）德国巴达克跳汰机
图 2 — 5 — 41 巴达克跳汰机示意图
二、选矿用跳汰机
（一）上（旁）动型隔膜跳汰机
图 2 — 5 — 4 2 上动隔膜跳汰机
1 — 传动部分； 2 — 电动机； 3 — 分水阀； 4 — 摇臂； 5 — 连杆； 6 — 橡胶隔膜；
7 — 机架； 8 — 排矿阀门； 9 — 跳汰室； 10 — 隔膜室； 11 — 网室
图 2 — 5 — 4 3 筛上精矿中心排矿装置
1 — 锥形阀,2 — 外套筒； 3 — 轻矿层； 4 — 重矿层；
5 — 筛上精矿导管（内套筒）； 6 — 筛下精矿阀门
（二）下动型圆锥隔膜跳汰机
图 2 — 5 — 4 4 双室下动型圆锥隔膜跳汰机
图 2 — 5 — 4 5 下动型圆锥隔膜跳汰机工作示意图
1 — 传动装置； 2 — 隔膜； 3 — 筛面； 4 — 机架
（三）侧动型隔膜跳汰机
图 2 — 5 — 4 6 梯形跳汰机
1 — 给矿槽； 2 — 中间轴； 3 — 筛框； 4 — 机架； 5 — 鼓
动隔膜； 6 — 传动装置
（四）圆形跳汰机和复振跳汰机
第四节 跳汰机的操作工艺与制度
影响跳汰过程的因素很多，主要有物料性质、机械结构、操作因
素三大类。对于一定的物料和跳汰机，确定合理的操作制度是获得良
好分选效果的保证。
一、跳汰机的给料
二、跳汰频率和跳汰振幅
三、风量和水量
跳汰机配套的风机，我国设计部门推荐的用风量指标见表 2 — 5 — 6 。
通常侧鼓式跳汰机用的风压为 0, 0 1 8 ~0, 0 2 5 M P a ； 筛下空气室跳汰机用
的风压为 0, 0 2 5 ~ 0, 0 3 5 M P a 。
表 2 — 5 — 6 跳汰机的风量指标
机 别
单位筛面空气消耗量
m
3
/ （ m
2
2 m i n ）
筛下空气室跳汰机 5 ~ 6
筛侧空气室
跳汰机
混合入选
选块煤
选末煤
5 ~ 6
5 ~ 6
3 ~ 4
四、风阀周期特性
表 2 — 5 — 7 分选各种粒度原煤的风阀周期
煤 种
周 期
块 煤 末 煤 不 分 级 煤
进气期，（
0
） 140~200 1 1 0 ~ 1 4 0 160~125
膨胀期，（
0
） 63~0 1 1 0 ~ 5 5 35~90
排气期，（
0
） - 160 140~165 165~145
五、床层状态
六、产物的排放、分离
复 习 题 五
1,基本概念
（ 1 ）跳汰选矿 （ 2 ）床层 （ 3 ）跳汰周期 （ 4 ）水流冲程及冲程系数
2,阐述按密度分层的位能学说。
* 3, 矿粒在垂直交变水流中可以建立以下运动微分方程：
（ 1 ） 分析上式，指出矿粒运动加速度由哪几项组成？
（ 2 ）试对上式诸项进行简要分析，并指出如何使得跳汰过程更突出
体现按密度分层。
*4,评论跳汰周期特性是否合理，主要看哪三方面？为使跳汰过程更好地
按密度分选，对跳汰周期四个阶段水流特性如何要求为好？请简要分析。
5, 具有垂直升降交变水流的跳汰机的两股水流及其作用。
6, 几种跳汰机风阀的特点及工作原理。
* 7, 几种主要的筛下和筛侧空气室跳汰机的基本结构及各部分的作用。
8, 筛下空气室跳汰机与筛侧空气室跳汰机相比较有哪些特点？
dt
d
ju
d
g
dt
d
c
V
c
?
?
?
?
?
??
???
?
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2
6
作 业 三
1, 矿粒在垂直交变水流中可以建立以下运动微分方程：
（ 1 ） 分析上式，指出矿粒运动加速度由哪几项组成？
（ 2 ）试对上式诸项进行简要分析，并指出如何使得跳汰
过程更突出体现按密度分层。
2,评论跳汰周期特性是否合理，主要看哪三方面？为使跳汰
过程更好地按密度分选，对跳汰周期四个阶段水流特性如何要
求为好？请简要分析。
3,几种主要的筛下和筛侧空气室跳汰机的基本结构及各部分
的作用。
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6
第五章
流膜分选技术
教 学 重 点
第一节 概述
第二节 溜槽选矿
第三节 螺旋选矿
第四节 离心选矿
第五节 摇床选矿
第一节 概 述
在现有重力选矿法中，除利用矿粒在垂直介质流中运动
状态的差异来实现分选过程外，还有利用矿粒在斜面水流中
运动状态的差异来进行分选的方法，这种方法称为斜面流选
矿。斜面流选矿有两种：即溜槽选矿与摇床选矿。它们在重
力选矿工艺中占有重要地位。斜槽中的水层厚度可有很大不
同。处理粗粒级矿石的溜槽选矿，水层厚度从十数毫米到数
百毫米，给矿粒度也由数毫米到数百毫米。这类设备过去应
用较多，目前已逐渐被淘汰。另一类处理细粒级（ 3~5mm以
下）及矿泥（ -0.074mm） 的斜槽，矿浆呈薄层状流过设备表
面，水层厚度大者数毫米，小者 1 mm左右，是处理细粒和
微细粒级矿石的有效手段，如摇床选矿，习惯上亦称作流膜
选矿。现在得到了广泛应用。
一、溜槽选矿
溜槽选矿利用沿斜面流动的水流进行选矿的方法。
在溜槽内，不同密度的矿粒在水流的流动动力、矿粒重
力（或离心力）、矿粒与槽底间的磨擦力等的因素作用
下发生分层，结果使密度大的矿粒集中在下层，以较低
的速度沿槽底向前运动，在给矿的同时排出槽外（这种
溜槽称为无沉积型溜槽）；或者是滞留于槽底（这种溜
槽称为沉积型溜槽），经过一段时间后，间断地排出槽
外，密度小的矿粒分布在上层，以较大的速度被水流带
走。由此，不同密度的矿粒，在槽内得到了分选，矿粒
的的粒度和形状也影响了分选的精确性。
根据溜槽结构和选别对象的不同，大致可
分为粗粒溜槽和细粒溜槽两类。
粗粒溜槽通常是由木制或钢板焊成的窄而
长的斜槽，在槽底装有挡板或粗糙的铺物，槽
中水层厚度达 10~100毫米以上，水流速度较快
，给矿粒度也由数毫米到数十毫米。这种溜槽
主要用于选别砂金、砂铂、砂锡及其它稀有金
属砂矿。在过去工业不发达时期，这类设备应
用较多，目前除选金尚有应用外，其它已多被
跳汰机所取代。
细粒溜槽长度不大，槽底上一般不设挡板，少数情
况铺置粗糙的纺织物或带格的橡皮板，多数即直接在
木制底板、塑料板或水泥面上进行选别。槽内水深较
薄，大者数毫米，小者 1毫米左右，矿浆速度很小，呈
薄层状流过设备表面，习惯上称作流膜选矿，它是处
理细粒和微细粒级矿石的有效手段，现在得到广泛应
用。
根据用途划分，可分为选煤溜槽和选矿溜槽。多数
溜槽选矿分选设备，其分选过程仅在重力场中进行，
但也有的设备，除重力场外，还同时提供离心力场，
如螺旋选矿机、螺旋溜槽及离心选矿机等，更适宜细
粒级及矿泥的分选。
二、摇床选矿
摇床选矿法是分选细粒物料时应用最为广泛的一
种选矿法。由于在床面上分选介质流流层很薄，故摇
床属于流膜选矿类的设备。它是由早期的固定式和可
动式溜槽发展而来。直到本世纪 40年代，它还是与固
定的平面溜槽、旋转的圆形溜槽及振动带式溜槽划分
为一类，统称淘汰盘。到了 50年代，摇床的应用日益
广泛，而且占了优势，于是便以不对称往复运动作为
特征，由众多溜槽中独立出业，自成体系。故过去也
曾把摇床称为淘汰盘。
摇床的给料粒度一般在 3mm以下，选煤时可达 10
mm,有时甚至可达 25 mm。
摇床的分选过程，是发生在一个具有宽阔表面的
斜床面上，床面上物料层的厚度较薄。
根据分选介质的不同，有水力摇床和风力摇床两
种，但应用最普遍是水力摇床。
摇床选煤迄今已有整整百年的历史了。 1890年美
国制造了第一台选煤用的打击式摇床，随着不断地革
新与改进，已逐渐发展成为选矿和选煤工业中一种主
要的重力分选设备。由于煤与其伴生的硫化矿物密度
差大，所以用以对细粒煤脱硫（选出硫黄铁矿）效果
较好。所以，美国、澳大利亚和前苏联等国，目前还
有不少选煤厂用摇床分选细粒级煤 。
1957年以前，座落式单层摇床，因其单位面积处
理量低，占面积大，对基础的冲击大等缺点，所以在选
煤中使用受到限制，未能更普遍地应用。 1957年以后，
由于新型摇床传动机构研制成功，多层悬挂式摇床的出
现，使单机处理能力得到了提高，摇床选煤得以较快的
发展。
选矿用的摇床出现稍晚，至今也有 90余年的历史。
选矿用摇床是在 1896~1898年由威尔弗利（ A.Wilfley）
研制成功，采用偏心连杆机构推动床面作往复运动。该
摇床一直沿用至今，习惯上称为威氏摇床。随着在选矿
中使用范围的扩大，现在摇床的型式已经多样化了。
摇床主要用于处理钨、锡、有色金属和稀有金属矿
石。多层摇床和离心摇床用以分选煤炭和黑色金属矿石
，在金属选矿中，摇床常作为精选设备与离心选矿机、
圆锥选矿机等配合使用。
第二节 溜槽选矿
在溜槽中，借助水流的冲力和槽的摩擦力利用颗
粒密度、粒度和形状的差异进行分选的方法，称溜槽
选矿。这种方法在很久以前已被采用，广泛地用于处
理钨、锡、金、铂、铁、某些稀有金属矿石及煤等。
目前在选别 2~3 mm以上粒级的粗粒金属矿溜槽已很少
使用了，处理 2~0.074 mm的矿砂溜槽及处理粒度小于
0.074的矿泥溜槽还在广泛应用着。在选煤上,溜槽选煤
由于分选效率低，用水量大，因此新设计的选煤厂已
基本上不再采用,只在一些小型选煤厂中还保留着这种
简单的、动力消耗少的选煤方法 。
一、选煤溜槽
溜槽选煤的所用设备叫选煤溜槽，选煤溜
槽分为块煤溜槽和末煤溜槽。目前，块煤溜槽
还在个别选煤厂使用；未煤溜槽由于结构复杂
、操作困难，已不使用了。
选煤溜槽主要应用于粗、中块（ 100~10
mm） 的无烟煤及烟煤的分选，末煤用的较少
。用于处理 60（或 50） mm以下的不分级原煤
分选时，则需要将精煤产物中所含的不合格的
粒级筛出，送入末煤溜槽或跳汰机中再选。
（一） 块煤选煤溜槽的构造
图 2-6-1 粗粒选煤溜槽示意图
图 2-6-1是粗粒选煤溜槽结构示意图。
它由槽身 1,2,3,4及排料箱 5,6组成。
槽身断面为矩形或梯形，槽面里面衬以
耐磨衬板。在水槽头部有主水管，在每
个排料箱下接有顶水管，排料箱 5,6分
别与产物脱水斗子提升机 7,8连接在一
起。
图 2-6-2 排料箱构造
1— 排料口； 2— 倾斜板； 3— 小轴；
4— 扇形闸门； 5— 角板闸门； 6— 手柄
图 2-6-2表示排料箱的构造。排料箱的上口与溜槽
槽底相接，下口与脱水斗式提升机相接。在排料箱内
沿流动方向装有一块倾斜板，在它对面设有角板闸门，
借助手柄可改变角板闸门的位置和排料口的大小。从
倾斜板给入顶水，以阻止轻产物进入排料口，并使其
沿溜槽继续向前移动。此外，它还能改善物料的松散
状况，促进物粒在继续运动中 按密度分层。在倾斜板
下部和角板闸门之间装有扇形闸门，用以控制重产物
的排放速度。在扇形闸门上开有许多孔，使顶水能够
通过。扇形闸门装在一根水平轴上，轴的一端与带重
锤的杠杆相连，后者用铁链悬挂在上下摆动的杠杆机
构上，使扇形闸门往返摆动。调节扇形闸摆动幅度、
摆动次数及角板闸门的位置，都可以改变重产物的排
放速度。
表 2-6-1为块煤溜槽的技术规格
规 格名 称
主选溜槽 再选溜槽
溜槽长度（ mm）
溜槽上宽（ mm）
溜槽下宽（ mm）
溜槽高度（ mm）
溜槽前部倾角（ 0）
溜槽后部倾角（ 0）
排料箱间的距离（ mm）
排料箱的上冲水速（ m/min）
排料箱的上冲水量（ m3/min）
排料箱的数目 (个 )
入选原煤的粒度（ mm）
设计处理能力（ t/h）
8900
900
650
594
12040′
3030′
3000
105
18
2
<60
125
9600
650
650
594
14040′
3050′
3000
101
13
2
<60
50
（二）分选原理
溜槽选煤是利用煤和矸石在斜面水流中运动的速
度差进行分选的。煤和水一起从溜槽头部给入，由于
槽身第一段倾角较大（ α = 13 度 ），煤和矸石都具
有较大速度。第一段使矸石很快沉落到槽底，在流变
层缓慢移动；当物料进入到平缓的第二段槽身后，矸
石的速度更加缓慢，并逐渐堆积起来形成矸石床层；
矸石床层继续向前移动，到达矸石排料口时排出槽外
。在矸石床层以上的轻产物则以较快的速度随水流越
过矸石排料口继续向前移动，进入第三段槽身。在第
三段槽身中重复上述分层过程，中煤很快落入槽身流
变层中，并从第二个排料箱中排出；精煤随水流越过
中煤排煤箱进入溜槽的第四段，随后经过脱水筛排出
溜槽。
（三）块煤选煤溜槽的工艺操作因素
1、给煤
给入的原煤数量和质量应保持稳定，给料要沿槽
宽均匀分布，否则会出现跑偏现象，破坏正常分层。
2、冲水
从溜槽头部给入的冲水决定着矸石床层的长度和
厚度。矸石床层的起点可由水流浪花的位置看出，其
厚度可用探杆探测。矸石床层厚度一般为 200~300 mm
。
3、顶水
顶水太大时，重产物容易混入中煤和精煤中，分
选下限提高，但如果顶水太小，将降低选煤槽的生产
率，轻产物易落入排箱中，增加轻产物的损失。
块煤溜槽的总用水量约为 6~7m3/t,其中主选溜槽
为 4~5m3/t,再选溜槽为 1.5~2m3/t。 从排料箱给入的
顶水量，每个约为 0.5~1.4m3/t。
4、排料
在扇形闸门和角板闸门之间应经常充满重产物。
角板的位置、扇形闸门的摆幅和频率都应调节适当，
使重产物的排放量与其在入料中的含量相适应。排放
量太小，精煤就会受到重产物的污染，排放量太大，
床层会变薄，将增加精煤在矸石中的损失。
二、斜槽分选机
斜槽分选机是近年来研制成功的一种新型重力
选煤设备，具有结构简单，制作容易，操作维护方便
，基建和生产费用较低等优点，它是一种洗选脏杂煤
，劣质煤和跳汰机选矸，以提高产品质量，回收可然
体的洗选设备，已在我国兴安台、袁庄、新河等选煤
厂使用，并取得了较好的分选效果。
（一）槽体结构
斜槽分选机（图 2-6-3)槽体断面为矩形，整机
钢板焊接而成，分上、中、下三段，也称为轻产品段
，入料段和重产品段，在上、下段的槽体中各设一块
带有若干隔板的调节板，每块调节板的位置可根据工
艺要求通过与之相连的调节机构进行调整调节板的位
置，可以改变槽体内工作区的断面，从而造成适宜湍
流度的上升流，被选物料进入槽体中段后分成两股物
料流，轻产物由分选介质流带入上段，进一步分选后
排出槽体，重产物克服与之相逆的水流进入下段，由
脱水斗式提升机运出。
图 2-6-3 斜槽分选机的结构示意图
1— 上调节板； 2— 下调节板
项目
XSF
6003 550
XSF
5003 600
XSF
4003 650
XSF
3003 500
入选物料
粒度,mm
处理能力,t/h
外形尺寸（长 3 宽 3 高）,mm
斜槽重量,Kg
斜槽进水口压力,MPa
进水口直径,mm
调节板隔板高度,mm
调节板隔板间距,mm
电动机型号
转数,r/min
功率,KW
选矸石
＜ 100
40~50
5003 6003 550
2000
约 0.05
200
80~170
180
劣质煤
＜ 80
20~45
53003 5003 600
1342
约 0.05
JO3-2255-40
1480
5.5
原煤排矸
＜ 200
25~40
50003 4003 650
1400
0.04~0.05
150
110~170
250
劣质煤
＜ 50
~12
40003 3003 500
约 0.05
100~150
220
表 2-6-2 我国斜槽分选机的技术规格
（二）分选原理
水流以一定压力和流量从槽体底部给入，被选物斜
从槽体中部进入。在逆向上升水流作用下，颗粒运动方
向取决于水流上升速度和颗粒的下降速度。密度大的颗
粒下降速度大于水流上升速度,于是向下沉降，由斗式
提升机排出。密度小的下降速度小于水流上升速度,结
果被水流向上托起，从上部轻产品口排出。槽体内隔板
的存在使水流速度局部增加，在隔板间产物涡流，松散
物料，调节板是由多块隔板组成，那么物料流沿槽体长
度发生周期性的松散、密实。这样，就把混杂在其中的
错配物部分地释放出来，保证了最终产品的质量。
（三）斜槽分选机工艺操作
1．调节用水量
调节用水量，实际上是改变输送介质流的速度
使之造成适宜的湍动流。调节用水量包括调节从槽
体下部给入的水量和同原煤一起进入槽体的水量，
前一种水量决定重产品的段的水流速度；前后两种
水量共同决定轻产品段的水流速度，这两种水量应
与重产品段和轻产品段通过能力相适应。以保证工
作区内分选密度的相对稳定。
如果入料稳定，正常用水量为 3.5~4 m3/t,若入
料被波动程度较大，用水量应加大到 5~6 m3/t。
2．变换调节板位置
改变调节板位置，实际上是改变槽体内部通流区的断面大
小，从而改变轻、重物料流之间的接触面积，以利于各密度
级物料朝着各自密度区运动，并改变轻、重产品的排卸量。
一般而言，斜槽主要用排矸，为了减少煤的损失，操作中主
要调节下调节板，以控制矸石排卸的质量和数量。
总起来看，斜槽分选机的操作比较简单，在正常生产情
况下，是需根据产品质量的变化情况，略加调节用水量或改
变调节板位置。当矸石产品中带煤量较大时，可适当加大顶
水量或下调下调节板，减少矸石排放口，上提上调节板，扩
大轻产品排放口。减慢矸石排放速度，增加其它密度级物料
从中分离出来的机率。反之，如果精煤产品受污染过多，则
减少进水量或下调上调节板，上提下调节板，加速矸石排放
，防止重产物过多地进入精煤产品中去。
（四）分选效果
XSF5003 600型斜槽分选机分选粒度为 80~0mm的劣质煤当
入料灰分为 58%左右时，可获得灰分为 23~28%的商品煤和灰分
为 80%以上的矸石，处理能力每小时为 20~45 t。 循环水量大，
每小时达 200~320m3,不完善度 I为 0.16~0.18。
XSF4003 650型斜槽分选机分选粒度大于 20mm级原煤，入
料灰分为 45%左右时，可获得灰分为 23%左右的商品煤和灰分
为 80%以上的矸石。分选效率相当高，特别是大于 50mm级，数
量效率均在 95%左右，不完善度 I值为 0.12左右。小颗粒的各项
分选指标不如大颗粒的分选指标好，在小颗粒的矸石中，大于
1.8g/cm3含量低于 85%，跑煤较多，其质量有待进一步改善。
斜槽分选机是一种结构简单、操作维修方便、生产能力大
、无动力的选矸装置。具有投资少、收效快的特点。缺点是洗
水用量较大，但对洗水要求不严格。它可广泛地使用于处理劣
质煤、脏杂煤和代替人工拣矸，以充分回收、利用煤炭资源和
提高煤炭质量。尤其适用于没有选煤厂的中、小型动力煤煤矿
和地方煤矿。
第三节 螺旋选矿
将一个窄的溜槽绕垂直轴线弯曲成螺旋状，便构
成螺旋选矿机或螺旋溜槽。螺旋选矿机最早（ 1941年
）由美国汉弗莱（ I.B.Humphreys） 制成。故国外常称
作汉弗莱分选机。螺旋溜槽出现较晚，大约是在六十
代末期开始在工业上使用。它与螺旋选矿机不同之处
是具有较宽和较平缓的槽底，因而适于处理更细粒级
的原料。矿浆在这两种设备上回转流动所具有的惯性
离心加速度同重力加速度相比大约在同一数量级内，
均是影响选别的重要因素。我国近年来已研制回转运
动的螺旋溜槽，对某些矿石选别效果较好。
一,螺旋选矿机
螺旋选矿机的主体工作部件是一个螺旋形溜槽。
螺旋有 3~5圈，用支架垂直地安装起来，如图 2-6-4所
示。螺旋槽的断面为抛物线或椭圆形的一部分。槽底
在纵向（沿矿流流动方向）和横向（径向）均有相当
的倾斜度。矿浆自上部给入后，在沿槽流动过程中发
生分层。进入底层的重矿物颗粒趋于向槽的内缘运动
，轻矿物则在快速的回转运动中被甩向外缘。于是密
度不同的矿物即在槽的横向展开了分带。沿内缘运动
的重矿物通过排料管排出。由最上方第 1~2个排料管得
到的重产物质量最高，以下产物质量降低。在槽的内
缘给入冲洗水，有助于提高精矿的质量。尾矿由槽的
末端排出。
图 2-6-4 螺旋选矿机 图 2-6-5 螺旋溜槽内上下层流运动轨迹
1— 给矿槽； 2— 冲洗水导槽； 3— 螺旋槽；； 实线 — 上层液流运动轨迹；
4— 连接用法兰盘 5— 尾矿槽； 虚线一下层液流运动轨迹
6— 机架； 7— 重矿物排出管；
（一）螺旋选矿机的分选原理
螺旋选矿机内，物料之所以得到分选，主要是由于受水流特性的
影响。
液流的流动特性。液流自上端进入槽体，沿螺旋槽向下作回转运动
称为主流或纵向流。与此同时，液流又在横向作环流运动称为副流或横
向环流。该两种运动的合成即为螺旋流。如图 2-6-5所示。在螺旋槽上层
的液流既向上又向外便形成为上螺旋线，而下层的液流则既向下又向内
便成为下螺旋线。
从槽的内侧至外侧，它的流膜厚度逐渐增大，流速也逐渐加大，液
流由层液逐变为紊流。
液流的厚度和流速主要决于螺旋槽断面形状。当横向倾角和螺距一
定时，增大流量，湿周向外扩展，使流膜厚度增大，流速亦加大即紊动
度增大，但是对内缘流动特性影响不大。该流动特性使螺旋选矿机能够
在矿浆体积有较大变化时，对分选效果影响不大。
矿粒在螺旋槽内分选主要受水流运动特性的影响。
不同密度的粒群在螺旋槽面除主要受流体动力的 推动
外还受到重力，惯性离心力和摩擦力的作用。此 外，
还有横向环水中上层液流向外侧的动压力和下层 液流
向内侧的动压力以及环流的法向分速度与紊流的 脉动
速度所形成的动压力。
矿粒在螺旋槽内进行松散和分层的过程和一般 弱
紊流中的作用是一样的，矿粒群在沿螺旋槽底运 动过
程中，重矿物颗粒逐渐转入下层，而轻矿物颗粒 转入
上层，大约经第一圈后就能基本完成，如图 2 - 6 - 6 。
图 2-6-6 矿粒在螺旋槽面上的分层
1— 重矿物细颗粒； 2— 重矿物粗颗粒；
3— 轻矿物细颗粒； 4— 轻矿物粗颗粒； 5— 矿泥
分层后，即形成了以重产物为主的下部流动层和以轻产物为主的
上部流层。下层颗粒群密集度大，并与槽体接触，又受到上面的压力，
因而，其运动阻力大。处在上部流动层的颗粒恰好相反，所以它们所
受阻力较小。因此，增大了上、下流动层间的速度差，轻矿物颗粒位
于纵向流速高的上层液流中，因而派生出较大的惯性离心力，并同时
受到横向环流所给予的向外流体动压力，这两种力的合力大于颗粒的
的重力分力和摩擦力，所以轻矿物颗粒向槽的外缘移动。重矿物颗粒
处于纵向流速较低的下层液流，因而具有较小的惯性离心力，其重力
分力和横向环流所给予向内的流体动压力，这两项力也大于颗粒的惯
性离心力和摩擦力，所以推动重矿物颗粒富集于内缘。而悬浮在液流
中的矿泥被甩到了槽的最外缘，中间密度的连生体则占据着槽的中间
带。矿粒在螺旋槽面上的分层如图 2-6-7。
图 2-6-7 矿粒在螺旋槽面上的分带
1— 重矿物细颗粒； 2— 重矿物粗颗粒；
3— 轻矿物细颗粒； 4— 轻矿物粗颗粒； 5— 矿泥
（二）影响螺旋选矿机工作的因素
影响选别的因素包括结构因素和操作因素。前者
有螺旋直径、槽的横断面形状、螺距和螺旋圈数等；
后者有给矿体积、给矿浓度、冲洗水量以及矿石性质
等。
螺旋的直径 D是代表螺旋选矿机规格并决定其它结
构参数的基本参数。研究表明，处理 1~2毫米的粗粒级
原料，应当采用直径 1000毫米以上的螺旋；处理
1~0.074毫米的原料时，螺旋直径对选别影响不大。目
前常用螺旋选矿规格为直径 600毫米。
螺距 h决定了螺旋的纵向倾角，因此影响了矿浆在
槽内的流动速度与流膜厚度。选别细粒物料的螺距要大
于处理粗粒物料的螺距。工业型螺旋选矿机的螺距
（ h/D） 为 0.4~0.6。
螺旋槽横断面形状与横向倾角。常用的断面形状见
图 2-6-8。椭圆形断面用于矿砂的选别中，椭圆的水平半
径与垂直半径的比值（ B/A） 为 2∶ 1~4∶ 1,选别粒度
大的用小比值，选别粒度小的用大比值。
螺旋槽圈数决于矿石分层和分带所需运行的距离。
试验查明，水流由内缘运行到外缘行经的距离约为 1圈
半。但对矿粒来说则远大于此数，处理砂矿时螺旋槽有
4圈已足够用，处理难选的矿石则应增加到 5~6圈。为了
增加单位面积的处理量，可将螺旋槽嵌套组装，用增加
头数的办法解决。
图 2-6-8 常见的螺旋槽断面形状
（ a） 一椭圆形溜槽断面； (b)一立方抛物线形溜槽断面
给矿浓度和洗涤水的影响：螺旋选矿机可有较宽的
给矿浓度范围，在固体重量占 10~35%时，对分选指标影
响不大。而当浓度在适宜值时，给矿体积在较宽范围变
化对选别指标影响也不大。
由于受离心力作用常使槽的内缘矿粒脱水，为了改
善矿沿槽移动并提高精矿品位，常须在槽的内缘喷注冲
洗水，以清洗混入精矿带的轻矿物颗粒。加入的水量视
精矿质量要求与重矿物颗粒沿槽移动情况而定。
给矿性质：给矿粒度大小、矿石中轻、重矿物的密
度差别、形状差别等都对选别有明显影响。这些是不能
调节的因素，但在选用螺旋选矿机时，都是应该注意的
。
（三）螺旋选矿机的应用
螺旋选矿机具有结构简单、单位处理能力大（可达摇床
的 10倍）、本身不需动力、操作维护简单等优点。缺点是机
身高度大，给矿和循环的中矿需砂泵输送。可以用于处理锡
、钨、铬、钛、锆、铌、钽等有色及稀有金属砂矿与脉矿，
也可用于选别弱磁性及非磁性矿石、磷酸盐及含云母的非金
属矿石等。
螺旋选矿机最大给矿粒度允许到 12mm,但其中重矿物颗
粒则不宜超过 2mm,有效回收粒度范围是 7~0.075 mm,最低
可到 0.04mm。
螺旋选矿机在加拿大、美国和新西兰曾大量用于选别砂
铁矿石。在前苏联则用于处理低品位的有色和稀有金属矿石
。我国在 50年代用即用陶瓷、废轮胎制成了螺旋选矿机,用于
选别砂锡矿石。 60年代以后为适应红铁矿和稀有金属砂矿选
矿的需要又制造了复合随圆断面的铸铁及玻璃钢螺旋选矿机
。国产的螺旋选矿机的规格、技术性能列于表 2-6-3。
表 2-6-3 国产螺旋选矿机技术规格和性能
型号 FLX-1 FLX-2 FLX-3 XZLD XZLD
螺旋直径 (mm) 600 600 600 600 600
螺距 330 360 360 360 360
螺旋槽断面形状 两椭圆弧线与一条直线组成的复合椭圆 两椭圆弧线用一条与水平线成 1
01
夹角的长 36mm直线相连结构成
圈数 5 5 5 4 5
外形尺寸 (mm) 8803 2430 8803 2460 8803 2354
处理能力 t/h 1~1.5 1~1.5 1~1.5
总重量 (t) 400 400 98
我国广西横县矿产站应用安装在 35 t/h的采砂船上的
φ 600mm螺旋选矿机，处理含钛铁矿的河谷砂矿，给矿粒度
为 4~0.1mm,分选指标见表 2-6-4。
表 2-6-4 螺旋选矿机处理钛铁矿的指标
产品 产率 (%) 品位 (%TiO2) 回收率 (%) 富集比倍 ( 作业条件
精矿
尾矿
18.11
81.89
30.48
0.28
96.01
3.99 5.3
给矿 100.00 5.75 100.00
处理量 1.88 t/
台 ·h 冲洗水
25L/min
给矿浓度
22~25%
螺旋选矿机, 也可用来分选煤炭,如 SML900螺旋分选机
是处理煤泥的分选设备, 其结构如图 2-6-9所示。
图 2-6-9 SML900螺旋分选机外形
1— 矿浆分配器；
2— 给料管；
3— 稳定槽；
4— 变径槽；
5— 中心柱；
6— 分选槽 ；
7— 排料槽 ；
8— 产品排料管
矿浆通过量不宜过大，否则产品质量下降。给料
浓度也适当,否则影响松散的分层和分带。 SML900螺
旋分选机的入料粒度以 2~0.1mm为宜。
螺旋分选机作为粗煤泥的精选设备，已取得了较
好的分选效果。如良庄煤泥，其可选性为易选；从粒
度特性来看，粗粒级灰分低，细粒级灰分高。入选煤
泥灰分为 13.2%~19.0% 。选后精煤灰分为
9.40%~11.90%,分选密度为 1.78g/cm3,数量效率可
达 86%~97%。可能偏差 E值为 0.15，不完善度 I值为
0.19，降硫率 18%~31%。分选粒度下限可达 0.1mm
,每台处理能力为 5~5.5t/h。
煤用 S M L 9 0 0 螺旋分选机的结构参数，
是以所处理的煤泥特性为依据而确定的。实
践表明，它具有结构简单、无运转部件、占
地面积少、基建投资 低、生产费用小、操作
管理方便优点，是一个用来处理煤泥的成功
设备。
二、螺旋溜槽
螺旋溜槽的结构特点是断面呈立方抛物线形状，底
面更为平缓。分选时在槽的未端分段取精、中、尾矿，
且在选别中不加冲洗水。矿浆在槽面上流动情况和分选
原理与螺旋选矿机基本相同。
我国已经制成直径为 400, 600, 900 和 1200 mm 的
螺旋溜槽,1989 年北京矿冶研究总院又制成了 φ 2000 螺
旋溜槽，材质均为玻璃钢，内表面涂以耐磨衬里，通常
是聚氨脂橡胶或渗混金刚砂的环氧树脂。工业应用的
φ 2000 四头螺旋溜槽外形的见图 2 - 6 - 10 。
图 2-6-10 φ 2000四头螺旋溜槽外形
1．螺旋滚筒选煤机工作原理及结构特点
螺旋滚筒选煤机结构如图 2-6-11。自生介质螺旋滚筒选煤机主
要由螺旋分选筒、滚筒驱动装置、进料溜槽、介质管道和机架等部
件组成。
螺旋分选机是由一段圆柱形筒体和一段圆锥形筒体组成。筒体内
壁等分均布三头螺旋隔条，螺旋隔条上开有长孔，这些螺旋隔条具
有双重功能：一方面是将矸石旋起来并排出筒外；另一方面又提供
了一个动力效应，即产生相对于下降流的上升或上推效应。滚筒由
胶轮支撑，筒体倾斜安装在机架上。为防止其轴向移动，筒体两侧
各装一个轴向止推胶轮，支撑在止推盘上。传动装置由电机驱动减
速机、主动支撑胶轮使滚筒回转。进料溜槽一直伸入螺旋分选筒内，
物料由溜槽送入筒内。介质管道平行布置在进料溜槽的一侧。
图 2-6-11 螺旋滚筒选煤机结构示意图
原煤随一定速度的介质流给入螺旋分选筒的中
部，滚筒在其驱动装置的带动下，作逆时针方向回
转，筒内物料及矿浆随筒体的回转，在筒内螺旋隔
条的作用下，作连续提升 — 跌落运动，由于精煤相
对于介质的密度差小，而矸石相对于介质的密度差
大，因此，在介质中矸石的沉降速度较精煤块。在
筒体的连续运转中，精煤和矸石得到充分的分层，
精煤处于流体上层，在介质流的携带下越过一道道
螺旋隔条，到排料端排出；而沉在流体下部筒壁上
的矸石，则被螺旋隔条输送到滚筒的另一端排出。
滚筒内精煤和矸石的分离是在分选介质、筒体旋转、
螺旋隔条的综合作用下连续进行的。
2, 技术特征
我国自行设计制造的系列螺旋滚筒选煤机主要技术特征见
表 2 - 6 - 5 。
表 2 - 6 - 5 螺旋滚筒选煤机主要技术特征
项 目 L Z T 1 4 / 8 0 L Z T 1 6 / 9 0
L Z T 1 8 / 9 0
滚筒直径（ mm ） 14 00 1600 1800
滚筒长度（ mm ） 8000 9000 9000
滚筒倾角（
0
） 5 ~ 7 8 ~ 1 0 8 ~ 1 0
滚筒转速（ r, m i n
- 1
） 1 4 ~ 2 2 8 ~ 2 0 8 ~ 2 0
入料粒度 （ mm ） 2 0 0 ~ 6 2 0 0 ~ 6 2 0 0 ~ 6
处理量（ t, h
- 1
） 2 5 ~ 3 5 4 0 ~ 5 0 6 0 ~ 8 0
3,应用效果
LZT18/90型自生介质螺旋滚筒选煤机在福建永
定矿务局选煤厂进行了工业试验。入选原煤为无烟煤
，灰分在 40%以上；当入选粒度为 100~13mm级时，
入选原煤属高灰、高硫煤，但灰分随粒度减小而逐渐
降低，煤质较脆；当精煤灰分要求小于 20%时，理论
分选密度大体在 2.3~2.4g/cm3之间，分选密度 ± 0.1含
量小于 10%，为极易选煤。
自生介质螺旋滚筒选煤机也能适应难选煤分选，
当分选密度 ± 0.1含量为 50.46%的原煤入选时，其数
量效率为 97.32%,E值为 0.053。
应用实践证明，该设备及工艺投资省，建厂快，
占地面积小，省水、省电，生产费用低，特别适合中
小选煤厂。
第四节 离心选矿
离心选矿是利用微细矿粒在离心力场中所受离心
力大大超过重力，加速矿粒的沉降，扩大不同密度矿
粒沉降速度的差别，从而强化分选的重选方法。利用
离心选矿法处理微细粒矿泥所用的主要设备就是离心
选矿机，它具有结构简单、单位面积处理量大、回收
粒度下限低等优点，目前已成为钨、锡矿泥重选的主
要设备之一。
一、离心选矿机的结构和分选过程
图 2-6-12是标准的 φ 8003 600离心选矿机结构图。
设备的主要部件为一截锥形转鼓 4，给矿端直径为 800毫
米，向排矿端直线增大，坡度（半锥角）为 3~5° 。转
鼓的斜长为 600毫米。借锥形底盘 5将转鼓固定在中心轴
上，并由电动机 12带动旋转。上给矿嘴 3和下给矿嘴 13
伸入到转鼓内，矿浆由给矿嘴喷出顺切线方向附着在鼓
壁上，在随着转鼓旋转的同时，并沿鼓壁的斜面流动，
构成为在空间的螺旋形运动轨迹。
图 2-6-12 φ 8003 600离心选矿机构造图
1— 给矿斗 2— 冲矿嘴； 3— 上给矿嘴； 4— 转鼓； 5— 底盘； 6— 接矿槽； 7— 防护罩；
8— 分矿器； 9— 皮膜阀； 10— 三通阀； 11— 机架； 12— 电动机； 13— 下给矿嘴；
14— 洗涤水嘴； 15— 电磁铁
矿浆在相对于转鼓内壁流动过程中发生分层，进入底层的重矿物
即附着在鼓壁上较少移动，而上层轻矿物则随矿浆流通过转鼓与底盘
间的缝隙（约 14 毫米）排出。当重矿物沉积到一定的厚度时，停止给
矿，由冲矿嘴 2 给入高压水，冲洗下沉积的精矿。
离心选矿机间断工作，但断矿、冲矿和分排精矿却是由指挥机构
和执行机构制自动进行的。指挥机构为一时间断电器，按规定时间向
执行机构通入或切断电流。执行机构包括给矿斗中的断矿管、控制冲
矿水的三通阀 10 和皮膜阀 9,精尾矿换向排送的分矿器 8 。它们分别由
电磁铁带动动作。当达到规定的选别时间时，断矿管摆动到回流管的
一侧，矿浆不再进入转鼓内，与此同时三通阀将低压水路切断，皮膜
阀上部的封闭水压被撤除，于是高压水即通过皮膜阀进入转鼓内，此
时下部的分矿器也摆动到精矿管一侧，将冲洗下来的精矿导致精矿管
道内。待冲洗完了（约 2 ~3 s ）,各执行机构分别恢复原位，继续进行
给矿选别。在离心机内还装有洗涤水咀 14,在给矿的同时向沉积物上
喷水以提高精矿质量，但这样做常导致较多的金属损失，故在粗选作
业中已很少使用，只在精选时尚有应用。
二、离心选矿机的分选原理
流膜在离心机内既随鼓壁作旋转运动，又沿鼓壁
倾斜作轴向运动。东北工学院曾以清水在 φ 4003 300
毫米实验室型离心机内作考查，得出液流沿鼓壁的运
动状态，如图 2-6-13所示。
图 2-6-13 流膜在转鼓面上的流动的情况
矿浆由给矿嘴喷出给到转鼓，由于喷出速度（ 1~2
米 /秒）大大低于转鼓线速度（ 14~15米 /秒或更高），
于是矿浆因惯性力而滞后于鼓壁运动出现了切向滞后
速度，随着流动时间的延长，粘滞力有力地克服惯性
力，使矿浆与鼓壁间的速度差愈来愈小。从给矿端到
排矿端，矿浆相对鼓壁的切向流速分布如示意图 2-6-
14所示。流膜沿厚度方向（径向）相对于鼓壁的流速
分布，见图 2-6-15。
图 2-6-14 流膜切线流速沿轴向图 2-6-15 流膜切线流速
的变化规律 沿径向的变化规律
矿浆沿轴向的运动主要是在惯性离心力作用下发
生。轴向流速沿厚度的分布与一般斜面流相同。
离心机内液流运动的合速度和方向即是上述切向
速度与轴向速度的向量和，相对于地面而言：矿浆质
点的运动的迹线表现为一空间螺旋线。由于流膜沿轴
向上下层运动速度的不同，上层与下层螺旋运动的螺
距并不相同。上层液流螺距将大于下层。因此分层后
位于上层的轻矿物可以很快被带到转鼓外，而位于底
层的重矿物则滞留在转鼓内。
据测定，离心机内液流的主要流态为弱紊流。由于
集中给矿，流膜厚度分布很不均匀。在离给矿嘴不远处，
流膜最厚，随着转鼓转动，厚的流膜逐渐散开，形成略
微突起并呈逐渐加宽的螺旋带向前推进，流态呈现明显
的紊流，厚度达 1~2毫米，这是流膜的主流带。它的前
锋带有微小的浪头，且有较高的推进速度。在主流峰过
后，流膜逐渐减薄，紊动性也减弱，形成薄流膜区，称
为付流带，它的流动层厚度只有 0.2~0.3毫米。这种主流
带和付流带交替出现，并在交接面处形成强力的剪切，
是有利于床层松散和在分层后促使重矿物沉积的。
离心选矿机的分选机理与重力场中弱紊流流膜
的分选机理大致相同，只是在这里由于矿粒受到了
比重力大得多的离心力作用，使重矿物沉积在鼓壁
上难以移动，故比重力溜槽多了一个沉积层。此外，
集中给矿和增加了强力离心力作用也给选别带来了
一些新特点。
由于离心加速度（ ω 2R） 比重力加速度（ g） 大
数十倍至百倍，使得颗粒的沉降作用力大为增加，
因而单位面积处理量大为提高。在离心力作用下，
颗粒的沉降速度增加要比矿浆的轴向流速增加幅度
更大，所以重矿物可以经过很短的距离便进入底层
被回收。而紊流脉动速度的增长则比颗粒的离心沉
降速度增长幅度为小，这便使得离心机可有更低的
回收粒度下限。
三、影响离心选矿机工作因素
影响离心选矿机工作的因素包括结构参数和操作参数，
结构参数是指其中转鼓直径与长度、转鼓半锥角。
转鼓直径与长度：单纯增大转鼓直径，可使处理量成正
比增大。但增大转鼓长度，则可使处理量有更大幅度的提高
（增大单位面积处理量），但回收粒度下限将升高。
转鼓的半锥角，一般为 3~5° 。随着半锥角的增大，精矿
品位可以提高，但精矿回收率将下降，而且在给矿嘴下方将
出现更宽的无矿带（即无精矿沉积层），使转鼓面积不能充
分利用。人们从重力溜槽的选别实践已认识到一种坡度的溜
槽很难同时兼顾回收率和精矿品位。于是近年来先后研制了
双坡，三坡、四坡的不同规格离心机，与单坡相比，选别指
标得到了明显的改善。
在操作方面影响离心机选别的主要因素有给矿体
积、给矿浓度和转鼓转速，另外选别周期时间也有一定
的关系。图 2-6-16标出处理锡矿泥时给矿体积对分选指
标的影响。随着给矿体积增加，矿浆层厚度增长，流速
加快，相应提高了设备处理量，精矿品位改善，但回收
率降低。
给矿浓度的影响与给矿体积相反，随着浓度的增加，
矿浆粘度增大，流速变缓，分层速度降低。结果精矿产率
及回收率增加而品位降低。在矿石含泥量少及在粗选作业
时，为了提高设备的处理能力，给矿浓度可大些。
图 2-6-16 离心机处理锡矿泥时给矿体积
对选别指标的影响
转鼓转速的影响与给矿浓度相似，它反映了离心
力大小的作用。随着转速的增加，颗粒的沉积量增多，
精矿回收率增加而品位降低，其影响关系如图 2-6-17
所示。转速的选择与矿物的粒度及相应的沉降速度有
关，处理钨、锡矿泥的离心机给矿粒度更细，因此比
铁矿石常需有更高的转速。
选别周期的影响在一定的范围内并不显著，随着
给矿时间延长，回收率降低，而精矿质量提高不大。
上述各项操作条件是互有影响的，增大给矿体积
和给矿浓度，同时适当降低转速，也可得到较好的分
选指标，虽然不如在低浓度、小体积和高转速时的指
标高，但却可大幅度提高设备处理能力，适于在粗选
作业时采用。