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7 8 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 1 ．0 1 8 粗细粒级差异化给矿对浮选柱选别性能的影响 卢世杰，张跃军，史帅星，韩登峰，张福亚 北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室北京市高效节能矿，台 技术装备工程技术研究中心，北京1 0 0 1 6 0 摘要粗细粒级矿物具有不同的浮选特性，浮选柱主要应用于精选作业的细粒级矿物分选，对粗颗粒矿物回收率较低，限 制了浮选柱的应用。，在泡沫层分选理论的基础上，以纯石英矿物 纯度大于9 9 ％ 为代表矿样，将其分成1 5 0 ～2 8 0 仙m 和一1 5 m 粗细粒级两个组分，采用西1 0 0m m 20 0 0m m 浮选柱开展试验考察粗细粒级差异化给矿对选别性能的影响。在一个试验 中将粗细粒级矿物混合给入浮选柱泡沫层之下进行常规浮选，在另一个试验中将粗细粒级矿物差异化给入浮选柱泡沫层之 上和泡沫层以下分别进行泡沫层分选和常规浮选。试验对比结果表明，粗细粒级差异化给矿提高了浮选柱精矿回收率，对粗 颗粒矿物回收效果提升更为显著。 关键词浮选柱；给矿方式；粒级差异化；回收率 中图分类号T D 4 5 6 文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 O l - 0 0 7 8 - 0 4 E f f e c to fF e e dW a yf o rD i f f e r e n tP a r t i c l eS i z eM i n e r a lo nF l o t a t i o nC o l u m nP e r f o r m a n c e L US h i j i e ，Z H A N GY u e j u n ，S H IS h u a i x i n g ，H A ND e n g f e n g ，Z H A N GF u y a B e i j i n gE n g i n e e r i n gR e s e a r c hC e n t e ro nE f f i c i e n ta n dE n e r g yC o n s e r v a t i o ne q u i p m e n to f M i n e r a lp r o c e s s i n g ，S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ，B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c h I n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e o i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a A b t r a c t D i f f e r e n tp a r t i c l es i z em i n e r a lr e q u i r e sd i f f e r e n tf l o t a t i o ne n v i r o n m e n t ．G e n e r a l l v ．f l o t a t i o nc o l u m n s a r eu s e di nc l e a n e rb a n ka n ds u i t a b l ef o r f i n em i n e r a lp a r t i c l ep r o c e s s i n gb u tn o tv e r ya p p l i c a b l ef o rt h ec o a r s e p a r t i c l e ．B a s e do nt h et h e o r yo ff r o t hl a y e rs e p a r a t i o n ，p u r eq u a r t zw a st a k e na ss a m p l et od or e s e a r c ht oi n v e s t i g a t e t h ee f f e c to ff e e dw a yf o rd i f f e r e n tp a r t i c l es i z em i n e r a lo nf l o t a t i o nc o l u m n ①1 0 0m m 20 0 0m m p e r f o r m a n c e ．T h e m i n e r a lp a r t i c l es i z ew a sc l a s s i f i e dt o2f r a c t i o n s - t h ec o a r s e 15 0 ～2 8 0 “m a n dt h ef i n e 一15 0I x m ．I no n et e s t ， t h ec o a r s ea n df i n ef r a c t i o n sa r ef e e dt o g e t h e ri n t of l o t a t i o nc o l u m nb e l o wt h ef r o t hl a y e rt o p e r f o r mc o n v e n t i o n a l f l o t a t i o n ，i na n o t h e rt e s t ，t h ec o a r s ea n dt h ef i n ea r ef e di n t of l o t a t i o nc o l u m no na n db l o wt h ef r o t hl a y e rt op e r f o r m f r o t hl a y e rs e p a r a t i o na n dc o n v e n t i o n a lf l o t a t i o nr e s p e c t i v e l y ．T h et e s tr e s u l t sp r o v et h a tt h ef e e dw a yd i f f e r e n t i a t e db y m i n e r a lp a r t i c l e ss i z ei s s i g n i f i c a n ti nf l o t a t i o nc o l u m np e r f o r m a n c ei m p r o v e m e n to fc o n c e n t r a t er e c o v e r y ，e s p e c i a l l y f o rt h ec o a r s em i n e r a lp a r t i c l e ． K e yw o r d s f l o t a t i o nc o l u m n ；f e e dw a y ；p a r t i c l es i z ed i f f e r e n c e ；r e c o v e r y 适宜的矿物浮选粒度具有上、下限，超出最佳粒 度范围的矿物，其可浮性和选择性变差，粗细颗粒矿 物具有完全不同的选别环境需求’1 引。大量的生产 数据及实验室观察表明，浮选矿物粒度过大或过小 均会导致浮选速率系数变小，恶化浮选效果。在生 产实践中，应充分矿物颗粒粒级分布特征，选择适宜 的工艺与设备‘3 i 。 浮选柱技术是2 0 世纪5 0 年代发展起来的，一 般用于有色金属、黑色金属和非金属矿等细粒级矿 物的分选。与浮选机相比，浮选柱具有富集比高、能 耗低、流程短、占地面积小等特点。矿浆从中上部或 顶部一次性给人浮选柱，采用逆流碰撞矿化或者紊 流矿化的方式，或两者兼而有之的方式对目的矿物 进行回收。传统浮选柱体现了矿化方式的多样性， 但矿化过程全部在矿浆中进行，矿浆的扰动使浮选 柱局限于对细粒级矿物的浮选，很难用于处理粗、扫 选作业中较粗粒级矿物。提高浮选柱的浮选粒级上 下限，尤其是增强其对粗颗粒矿物的选别效果，是浮 选柱技术水平提升的重要举措。 收稿日期2 0 1 6 - 0 8 ．1 6修回日期2 0 1 6 1 1 - 2 5 作者简介卢世杰 1 9 7 2 ． ，男，河北衡水人，硕士，教授，主要从事矿物加工设备设计、优化等方面的研究。 万方数据 兰Q 旦午簦1 期卢世杰等粗细粒级差异化给矿对浮选柱选别性能的影响 7 9 2 0 世纪7 0 年代前苏联于提出了泡沫层分选方 法，该方法是将矿物直接给到泡沫层，基于矿物的疏 水性不同，泡沫层对各种矿物的选择作用不同，疏水 性好的矿粒可以很容易粘附于泡沫而进入精矿，疏 水性差的矿物则由于矿物的重力作用穿透泡沫层而 进入矿浆，随尾矿排出。这种方法的优点在于1 泡 沫中空气一水界面面积大，疏水矿粒可以与大量密 集的气泡充分的长时间接触，甚至可以附着在几个 气泡上；2 泡沫层无湍流脉动，大大降低了矿粒从气 泡上脱落的可能性；3 泡沫层对矿浆起过滤作用，保 证疏水矿粒与亲水矿粒的良好分离；4 泡沫分选法 具有极高的分选速度，疏水矿粒可在3 ～5s 内回收； 5 泡沫分选法可用于处理任意浓度的矿浆，一般以 高浓度给矿为宜”剖。上述技术特征体现了泡沫层 分选方法对粗颗粒矿物回收的高效性，将该方法引 入浮选柱，浮选柱给矿按粒级差异分开，粗粒级矿物 直接给入泡沫层，细粒级仍按传统方式给人矿浆中， 笔者认为这种粒级差异化给矿方式是增强浮选柱工 艺适应性的有效途径。 1 试验内容与方法 1 ．1 矿石性质与矿浆制备 以纯石英砂为代表性矿物，矿石密度2 ．6 ，纯度大 于9 9 ％。取样品1 0k g 将样品均匀混合，缩分成4 份。 开展批次试验。每次试验配置浓度为2 0 ％的矿浆 1 1L 。原矿粒级分析结果见表1 。原矿粒级较粗，1 5 0 皿以上粒级占1 1 ．6 ％，对浮选柱性能提出了挑战。 表1原矿粒级分析结果 T a b l e1F e e dm i n e r a lp a r t i c l es i z ea n a l y s i s 1 ．2 试验系统 本试验系统主体设备为q 1 0 0m ／nx12 0 0m l T l 规格浮选柱，其柱体高度可变，取样点多点设置，配 有完整的充气系统 含空气流量计、直充充气器 、给 矿器及蠕动泵。考虑到试验原矿样粒级较粗，蠕动 泵专用于浮选柱内的矿浆循环，循环矿浆经三通和 球阀分为两部分，一部分矿浆给入浮选柱2 ／3 高度 处，使矿物颗粒与来自浮选柱底部的气泡发生逆流 碰撞，实现矿化；另一部矿浆返回浮选柱底部，增加 该处矿浆流速，防止矿物颗粒下沉，见图1 。 图l浮选柱试验系统 F i g ．1 F l o t a t i o nc o l u m nt e s ts y s t e m l 一浮选柱；2 一充气器；3 一球阀；4 一空气流量计； 5 一底流泵；6 一三通；7 一球阀；8 一矿浆流量计 1 ．3 试验条件 浮选柱性能指标与工艺和设备参数密切相关， 工艺参数包括矿石性质、矿浆浓度、矿物粒度、药剂 类型及药剂量，设备参数包括给矿速率、充气速率、 喷淋水速率、泡沫层厚度。为顺利开展试验，需依据 浮选理论与实践经验对试验条件进行预设，见表2 。 表2浮选柱试验条件设置 T a b l e2T e s tc o n d i t i o n 依据原矿性质分析及上述试验条件设置，则1L 矿浆中约含有石英2 2 5g ，每次试验需石英干矿25 0 0 g ，胺类捕收剂0 ．2g 。 1 ．4 试验步骤 为确保试验系统稳定运行，试验分清水和带矿 两个步骤进行。 1 清水调试 向浮选柱内注入清水 约柱体高度的2 ／3 ，启 万方数据 8 0 - 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第1 期 动底流泵和充气器，调整阀门，使底流泵清水循环量 和空气流量达到预设值，保持阀门开度不变，关闭空 压机出气阀门，不需放空清水。 2 带矿试验 开展两组相同条件的试验，每组包含粗细粒级 混合给矿和粗细粒级差异化给矿两个类型试验。 ①粗细粒级混合给矿 维持清水调试状态下的底流泵循环量，向浮选 柱内注入2 0m L 浓度为1 ％的混合胺，随后将事先准 备好的矿样通过给料漏斗给人浮选柱，参见图2 。矿 样、清水与药剂在底流泵的作用下循环3r a i n 后开启 空压机出气阀门向浮选柱内注入空气，调整流量计 确保空气流量稳定在设定值。向浮选柱内补加部分 清水，使矿浆液面与溢流堰间距达到设定值。当泡 沫从浮选柱溢流堰流出时开始试验并计时，运行时 间维持1 0r a i n ，浮选柱溢流作为精矿产品全部称重。 图2粗细颗粒混合给入方式 h g ．2 d r s Pa 1 1 1f i n em i n e r a lp a r t i c l e s a r ef e dt o g e t h e ri n t of l o t a t i o nc o l u m n ②粗细粒级差异化给矿 维持清水调试状态下的底流泵循环量，向浮选 柱内注人1 8m L 浓度为1 ％的混合胺。以1 0 0 目 1 5 0 “m 筛网为粗细粒级划分点对原矿样进行筛 分，筛上物添加少量清水并与2m L 浓度为1 ％的混 和胺均匀混合。筛下物如①所述方法先给人浮选柱 内，矿样、清水与药剂在底流泵的作用下循环3m i n 后开启空压机出气阀门向浮选柱内注入空气，调整 流量计确保空气流量稳定在设定值。向浮选柱内补 加部分清水，使矿浆液面与溢流堰间距达到设定值。 当泡沫从浮选柱溢流堰流出时，通过专门设计的给 矿装置将调配好的筛上物直接给到浮选柱泡沫层之 上，参见图3 。开始计时，运行时间维持1 0m i n ，筛上 物给矿应保证均一、稳定且贯穿整个试验过程，浮选 柱溢流作为精矿产品全部称重。 2 结果分析 本试验主要考察浮选柱石英回收率及粗粒级矿 物在精矿中的产率。因原矿为纯石英矿物，精矿重 量与原矿重量的比值即为回收率。粗细粒级混合给 矿与差异化给矿试验结果对比见表3 。 图3 粗颗粒给矿装置示意图 F i g ．3 F e e dd e v i c ef o rc o a r s em i n e r a lp a r t i c l e s l 一浮选柱；2 一给矿装置 表3不同给矿方式浮选回收率对比表 T a b l e3C o n c e n t r a t e sr e c o v e r yc o m p a r i s o nb e t w e e n d i f f e r e n tm i n e r a lf e e dw a y s 试验组别 试蝴。原矿亍影精矿手影回≯ 从表3 可以看出，两组试验中，粗细颗粒混合给 矿时精矿平均回收率为3 2 ．5 ％，粗细颗粒混合给矿 时精矿平均回收率为3 6 ．6 ％，后者比前者高4 ．1 ％。 每组试验所得精矿粒级分析结果见图4 。可知， 粗细颗粒混合给矿时，精矿中一2 8 0 2 0 0 斗m 粒级 平均产率为4 ．4 3 ％，粗细颗粒差异化给矿时，精矿中 一2 8 0 2 0 0 斗m 粒级平均产率为1 5 ．1 ％，后者比前 者高1 0 ．6 ％。因一2 0 0 1 5 0 斗m 粒级在原矿中含量 仅为0 ．1 8 ％，因此两组试验对该粒级的回收效果差 别不明显。但总体而言，粗细颗粒差异化给矿对 一2 8 0 1 5 0 肛m 粒级矿物的回收效果提升显著。 万方数据 产if _ 【| 杰等粗细粒级差异化给矿对浮选柱选别性能的影响 8 1 图4 浮选柱精矿粒级对比分析 F i g ．4 C o n c e n t r a t e sp a r t i c l es i z ec o m p a r a t i v ea n a l y s i s 3结论 在粗细颗粒矿物混合与差异化两种给矿条件 下，开展了①1 0 0m m 12 0 0m m 规格浮选柱对纯石 英砂矿物的浮选试验，粗细粒级差异化给矿比混合 给矿获得了更高的精矿回收率，尤其是在粗颗粒矿 物回收方面效果提升十分显著，证实了在浮选柱中 引入泡沫层理论的可行性，为浮选柱用于粗扫选作 业处理较粗粒级矿物奠定了基础。但在后续研究工 作及工程转化过程应该注意对如下内容的考察 1 试验在纯石英矿物条件下开展，对浮选指标 因素的考察具有局限性，需要针对不同矿物类型及 粗细粒级划分方法做进一步研究； 2 泡沫层表面的粗颗粒矿物给人总量与给矿速 率不宜过大，以免破坏泡沫层稳定性； 3 粗细颗粒矿物差异化给矿对泡沫层状态反应 敏感，如泡沫层过薄，流动陛与稳定性太差则不宜采 用本方法。 参考文献 [ 1 ] B I A N C AN E W C O M B E ，B R A D S H A WD ，W I G H T M A NE ． F l a s hf l o t a t i o na n dt h ep l i g h to ft h ec o a r s ep a r t i c l e [ J ] ． M i n e r a l sE n g i n e e r i n g2 0 1 2 3 4 1 1 0 ． [ 2 ] W E L S B YSDD ，V I A N N ASM ，F R A N Z I D I SJP ．A s s i g n i n g P h y s i c a lS i g n i f i c a n c e t o F l o a t a b i l i t yC o m p o n e n t s [ J ] ． I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ，2 0 1 0 ，9 7 5 9 - 6 7 ． [ 3 ] W I E R I N KGA ，H E I S K A N E NK ，N I I T HT ，e ta 1 ．T h ed u a l o u t l e td e v i c e ．K e yt os i z e ．s e l e c t i v ef l o t a t i o n 『J1 ．M i n e r a l s E n g i n e e r i n g ，2 0 0 8 ，2 1 8 9 4 - 8 9 8 ． [ 4 ] 卢寿慈．粗粒浮选理论、工艺及设备[ M ] ．国外金属矿选 矿，1 9 8 2 1 0 4 7 - 5 3 ． [ 5 ] J ．0 ．列皮伦．粗颗粒浮选的有效技术一泡沫中分选[ J ] ． 国外金属矿选矿，2 0 0 4 9 9 ．1 4 ． 『61H E I N R I C HS C H U B E R T ．O nt l l et u r b u l e n c e ．c o n t r o l l e d m i c r o p r o c e s s e s i n f l o t a f i o n m a c h i n e s [ J ] ．i n t e r n a t i o n a l j o u r n a lo fm i n e r a lp r o c e s s i n g ，1 9 9 9 1 ．2 5 7 2 7 6 ． 上接第5 0 页 2 当前浮选生产的矿浆浓度较高，影响了浮选 机的工作状态；浮选药剂添加地点及分配比例不合 理，导致矿化时间较短和粗选回收率较低；浮选充气 量不足影响了泡沫的上浮速度和中矿在粗扫选作业 的有效循环；以上三个原因是导致目前浮选生产指 标不佳的主要原因。 3 浮选尾矿中存在3 0 ．1 7 ％的单体连生金和 2 4 ．2 6 ％的硫化物包裹金，表明浮选生产指标仍有进 一步提升的空间，如何有效回收这一部分金是下一 步工艺优化的重点。 4 针对流程考查中诊断出来的生产问题提出了 详细的改进方案，为下一步进行浮选工艺优化提供 了技术依据。本文还可为其他同类型矿山企业的浮 选工艺流程考查、生产流程评价和浮选工艺优化提 供借鉴经验。 参考文献 [ 1 ] 胡岳华，冯其名．矿物资源加工技术与设备[ M ] ．北京 科学出版社，2 0 0 6 6 0 - 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