浮选过程差异性的气泡负载特性对比分析.pdf

1 1 4 - 有色金属 选矿部分 2 0 1 7 年增刊 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 ．z 1 ．0 2 4 浮选过程差异性的气泡负载特性对比分析 韩登峰，史帅星，吴峰，陈飞飞，刘国蓉 北京矿冶研究总院，北矿机电科技有限责任公司，矿物加工科学与技术国家重点实验室， 北京市高效节能矿冶技术装备工程技术研究中心，北京1 0 0 1 6 0 摘要介绍了气泡负载测量在矿物浮选过程评价中的意义。采用改进型的气泡负载测量装置在江西某铜矿粗选、扫选 作业两台浮选机内进行气泡负载特性测量和评价。测试数据显示随着测量深度的降低，粗I - 2 浮选机内的气泡负载率在各深 度层略有降低，在近液面处达7 ．5 ∥L ，而扫I - 2 浮选机内，气泡负载率则降低明显，近液面处仅约3 ．5g ／L 。测试结果表明，气 泡与矿物颗粒在粗I - 2 浮选机内粘附较为稳定；在扫I ．2 浮选机内粘附则不够稳定，在上升过程中存在明显脱落。最后针对测 试结果给出了不同作业浮选动力学优化建议。 关键词浮选过程；气泡负载；测量分析 中图分类号T D 9 2 3文献标志码A 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 S 0 - 0 1 1 4 艄 C o m p a r i s o na n dA n a l y s i so fB u b b l eL o a dC h a r a c t e r i s t i c si nt h eP r o c e s so fF l o t a t i o n H A ND e n g f e n g ，S H IS h u a i x i n g ，形UF e n g ，C H E NF e i f e i ，L I UG u o r o n g B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g M e t a l l u r g y ，B G R I M MM a c h i n e r ya n dE l e c t r i c sT e c h n o l o g y C o ．，L t d ．，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 n E q u i p m e n to fM 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 g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h es i g n i f i c a n c eo fb u b b l el o a dm e a s u r e m e n ti nt h e e v a l u a t i o no fm i n e r a lf l o t a t i o np r o c e s si S i n t r o d u c e d ．T h e n ．t h ei m p r o v e db u b b l el o a dm e a s u r e m e n td e v i c ei su s e dt om e a s u r ea n de v a l u a t et h eb u b b l el o a d c h a r a c t e r i s t i c si nt w of l o t a t i o nm a c h i n e si nac o p p e rp l a n to fr o u g h e ra n ds c a v e n g e ri nJ i a n g x iP r o v i n c e ．T h et e s td a t a s h o wt h a tt h eb u b b l el o a di nt h er o u g h e d ．2f l o t a t i o nm a c h i n ei ss l i g h t l yl o w e ra te a c hd e p t hl e v e la n d7 ．5g ／La tt h e n e a rs u r f a c ea st h ed e p t ho fm e a s u r e m e n td e c r e a s e s ，w h i l ei nt h es c a v e n g e rI - 2f l o t a t i o nm a c h i n e ，t h eb u b b l el o a d d e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y ．n e a rt h es u r f a c eo n l ya b o u t3 ．5g ／L ．T h et e s tr e s u l t ss h o wt h a tt h ea d h e s i o nb e t w e e nt h e b u b b l e sa n dt h em i n e r a lp a n i c l e si nt h er o u g h e rI - 2f l o t a t i o nm a c h i n ei sr e l a t i v e l ys t a b l e ，b u tt h e r ei s as i g n i f i c a n t l o s si nt h es c a v e n g e rI - 2f l o t a t i o nm a c h i n e ．F i n a l l y ．t h eo p t i m i z a t i o ns u g g e s t i o n so ff l o t a t i o nd y n a m i c sf o rd i f f e r e n t o p e r a t i o n sa r eg i v e nf o rt h et e s tr e s u l t s ． K e yw o r d s f l o t a t i o np r o c e s s ；b u b b l el o a d ；m e a s u r e m e n t a n a l y s i s 浮选法是当前世界上最主要的选矿方法，即使 相同的浮选工艺流程，其分选效果也存在差异性，甚 至非常明显。生产中一般通过给矿、泡沫和尾矿的 取样来分析品位和回收率，并对分选效果进行评价， 然而这些数据指标反映的都是最终结果，没能反映 出浮选的过程特点，因此无法判断指标差异性的原 因。为此，人们通过尝试多种手段对浮选过程和设 备的性能进行评价，如粒级回收率、充气量、气泡大 小等。] 。这些都是间接反映出浮选过程的条件优 劣，而气泡浮选的本质是通过气泡携带粘附在其上 的矿物颗粒进入泡沫层实现回收。气泡负载率是指 单位气泡面积所携带矿物颗粒的多少，一般单位为 g ／m 2 ，由于气泡直径在实际中不易测定，故多采用 g ／L 为单位进行计量。为此，研究气泡负载情况 也 就是气泡的粘附性能 有助于更直接地了解浮选的过 程机制，进而通过优化影响参数指导回收率的提升。 国外的S e a m a n 、M o y s 、D y e r 、M o h s e n ”刮等人先后 设计了不同结构特征的气泡负载测量装置或系统， 以获取和分析气泡负载特性，如图1 所示。气泡负 载取样的基本原理首先是向测量装置内装满清水， 然后封闭各个阀门，将其插人到浮选机或浮选柱液 面以下 即矿浆内 ，然后打开上升管道底部的采样 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 1 6 0 4 0 2 8 、5 1 5 7 4 0 3 5 ；北京矿冶研究总院科研基金项目 Y J Z 2 0 1 7 0 1 榨薯屠霁；嚣星翟 1 0 9 8 4 ． ．男．陕西蒲城人，硕士，高级工程师，主要从事固液分离设备研究设计及技术推广工作。作者简介韩登峰一 ，男．陕西蒲城人，硕士，高级工程师，主要从事固液分离设备研究设计及技术推广工作。 万方数据 2 0 1 7 年增刊韩登峰等浮选过程差异性的气泡负载特性对比分析 1 1 5 口，这时矿化气泡就可以通过采样口进入测量装置 内，上升至上部腔室，矿化气泡在上升到腔室内的气 液界面处时破裂，气泡附着的矿物颗粒就会脱离并 沉积至容器底部，气泡上挤占原腔室中清水的位置， 这部分清水最终由采样口排出。采样管的上端出口 上方设置有导流锥或缩口，避免脱离颗粒回落至采 阀门 气泡一颗粒聚合体 导流装置 先前的粘附颗粒 收集腔室 上导管 隔离阀 人口 悬浮颗 S e a m a n _ l 贝l J 量装置 样管内。气泡负载测量装置实现了对矿浆中气泡负 载的取样，为人们研究浮选过程机制提供了一种新 的手段。然而，由于此类装置本身的一些技术局限 性，一直未能被广泛利用。本文中的气泡负载测量 装置，是在S e a m a n 描述的装置基础上做了较大的技 术改进，满足了工业实际测量的需求。 人口盖i 互． M o 、s 测量装置 图1 气泡负载测量装置 F i g ．1 B u b b l el o a dm e a s u r e m e n td e v i c e 江西某铜矿采用两次粗选、两次扫选作业回收 铜金属，近年来，粗扫选作业中回收率偏低，造成尾 矿中还含有大量可回收的有用矿物。为了提升回收 率，进一步实现矿山对有用金属的吃干榨尽。开展 了一系列动力学测试，同时第一次在国内引入气泡 负载测量分析方法，对浮选过程进行研究探索，开创 了我国气泡负载测量优化浮选过程的先例。 1 测试装置与方法 1 ．1 测试装置 试验采用的气泡负载测量装置包括取样管、集 样器、导气管和充气测量筒，本装置采用动态平衡 法，即采样装置内的液位保持在一定位置，进而解决 了清水下流夹带和容积不够等问题，区别于图1 中 的两种气泡负载测量装置。测试系统如图2 所示。 1 ．2 测试方法 测试对粗选I 第2 台浮选机和扫选I 第2 台浮 选机不同深度气泡表面负载率进行了测试，每台浮 选机测量液位为以下4 个不同深度。每次连续取样 时间约3 0m i n ，同时在取样过程中对充气量进行多 次测量记录。每个测点所得矿样经筛分、烘干、称重 和品位分析。 吸 气量测{ 清水池 图2 气泡负载测量系统示意图 F i g ．2 S c h e m a t i cd i a g r a mo ft h eb u b b l e l o a dm e a s u r e m e n ts y s t e m 2 结果与分析 2 ．1 气泡负载率分析 不同深度气泡表面负载率测试结果如图3 所 示，可以看出，在最深测点处，粗I - 2 和扫I - 2 浮选机 的气泡负载率大小相等，约8g ／L 。随着测试深度的 降低，粗I - 2 浮选机的气泡表面负载率略有降低，在 近液面处达7 ．5 ∥L 。且各深度层气泡负载率变化 不大，说明气泡与矿物颗粒在粗I ．2 浮选机内粘附较 为稳定；而对于扫I 一2 浮选机，随着测试深度的降低， 气泡表面负载率在明显地减少，近液面处仅约3 。5 万方数据 1 1 6 有色金属 选矿部分 2 0 1 7 年增刊 ∥L ，说明气泡与矿物颗粒在扫I ．2 浮选机内粘附不 够稳定，在上升过程中有明显脱落。 I u’、 萎8 一，、一、一；⋯⋯也～～ _ ＼ ’、⋯～ 蔫4一 } 【1 一二氇～～～善～～～～崤熹 4 8 。州一二 ～～一饕～～～～崤 ；礴一fl 一2 、。0， 6 7 06 0 0j 二n4 5 1 13 8 03 0 02 3 5 Ⅲir 一∽一【f i 『深l 复m ⋯1 图3 粗、扫选作业不同深度气泡负载率 F i g ．3 B u b b l el o a d a td i f f e r e n td e p t h so fr o u g h e r ， s c a v e n g e rc i r c u i t 2 ．2 气泡负载粒级分布特征分析 图4 和图5 是粗、扫选两台浮选机气泡负载率 测试过程中不同深度的粒级产率分布。从图4 可以 看出，随着测试深度的降低，粗I ．2 浮选机各测试深 7 0 ， 6 0 } 窆5 0 } 簪4 0 } 熹3 0 } 要2 0 } 1 0 } 0 o ～／ 孟 ●卜一1 2 5I x m 7 4u 矗一- 7 4 I x m 3 8 I x m ●●- - 3 8 I x m 酗’、、、_麓 舢叫”◆一．● 6 7 0 5 2 03 8 0 2 3 0 测点距液面深度／。m 图4 粗选I - 2 浮选机粒级产率分布 F i g ．4 Y i e l do fp a n i c l e sd i s t r i b u t i o ni nr o u g h e r I 一2f l o t a t i o nm a c h i n e 45 4 ．0 3 5 3 ．0 窆25 ．j 三2 ．0 一 1 ．5 0 0 ．5 ．O 擘S 蓁 ∥8 6 7 05 2 03 8 02 3 0 测点距液面深度／m m 7 0 6 0 5 0 萋。o t3 0 羹o 1 0 0 ＼／ 1 1 “ - - ＼ 12 5I x m , - 1 1 - ．一12 5I x m 7 4I x n 嘻，一- 7 4I x m 3 8 m 6 0 04 5 03 0 01 5 0 测点距液面深度／。。 图5 扫选I - 2 浮选机粒级产率分布 F i g ．5 Y i e l do fp a n i c l e sd i s t r i b u t i o ni ns c a v e n g e r I - 2f l o t a t i o nm a c h i n e 度粒级差异较明显，随着粒级的减小，其粒级产率在 增加。通过不同深度测点由深至浅的变化可以看 出， 3 8 m 以上粒级产率都有一定程度降低，而 一3 8 m 粒级产率明显增加。说明在粗I ．2 浮选机 内，矿化气泡所携带的矿物颗粒在上升过程中， 3 8 “m 以上相对粗粒级出现了脱落。由图5 和图3 可 以看出，扫选作业中虽然气泡表面负载率随着测试 深度的变浅而明显地降低，但各粒级产率在深度的 变化上不大，说明颗粒出现了非粒级差异的脱落。 2 ．3 气泡负载品位与金属量分析 由图6 a 可以看出，对于粗I _ 2 浮选机，随着测试 深度的变浅，各粒级的品位都具有相同的上升趋势 其中一3 8 斗m 在6 7 0m m 的数据应属异常点，不予 考虑 ，可见上升过程中的颗粒脱落以脉石为主，同 时可以看出粗粒级的矿石品位要大于细粒级矿石。 由于品位变化趋势相近，图6 b 显示的金属量分布与 粒级分布图相似，虽然粗粒品位较高，但金属量分布 还是粒度越细时越高。 r／tl k V ／ 1 2 5I x m 差。。} 川- 12 5 棚I x m 7 卜4 。I x “ 焉o } 建／“一‘～8 ～“争一；、；、一。 。4 ．一1 ■～．二 1 0 f ≤ ●I - , w1i1 6 7 05 2 03 8 02 3 0 图6 粗I 一2 浮选机不同深度品位与金属量分布 F i g ．6 G r a d ea n dm e t a ld i s t r i b u t i o ni nr o u g h e rI 一2 f l o t a t i o nm a c h i n ew i t hd i f f e r e n td e p t h 万方数据 2 0 1 7 年增刊韩登峰等浮选过程差异性的气泡负载特性对比坌堑 在图7 a 中，可以看出一7 4 m 以下粒级品位在 测点位置变浅时都有所增加，但在 7 4 斗m 粒级，其 品位基本保持不变，说明细粒在上升过程中仍是以 脉石脱落为主。查看图7 b ，与图6 b 相比存在着明显 4 4 0 5 『厂_ 二 1 - I X n l．} 中 z 3 3 ．5 } , - ．一, 1 1 - - 埘- 1 2 5 斗。I x 嘏m 7 肛4 。i x l 蓬曩 一却m 姜2 ．o } ◆一◆- ．_ ◆ 1 ．51 ．_ _ P 1 ．o } r 一一一8 n 5 } 一．一∥一 o ．oL 1 而石广■而百 3结论 的差异。相对粗粒 7 4 斗m 金属量含量较高，粗 颗粒连生体在这一作业的回收得到强化。但由于大 脱落概率的存在，造成粗粒金属量有明显降低，影响 总的金属回收率。 Ⅵ1 i L - - 一1 2 5i x m 7 4 ” 一Ⅻ一7 4i x m 3 8i x m 静_ 粥“m 4 5 03 0 01 5 0 测点距液面深度／m 。 图7扫I 一2 浮选机不同深度品位与金属量分布 F i g ．7 G r a d ea n dm e t a ld i s t r i b u t i o ni ns c a v e n g e r I - 2 f l o t a t i o nm a c h i n ew i t hd i f f e r e n td e p t h 1 粗选、扫选作业两个浮选槽的气泡负载率测 试结果表明，粗选气泡负载稳定性较好，而扫选气泡 负载稳定性较差，随着气泡的上升，已粘附矿物颗粒 脱落明显。 2 粗选过程中，矿物的脱落以 3 8I x m 粒级为 主，一3 8 m 粒级脱落相对较少；扫选过程中， 3 8 I x m 各粒级矿物矿化效果较好，粗粒级金属量高于细 粒级，但大量的脱落仍以粗粒为主，造成金属回收率 下降。 3 矿化气泡所带矿物粒级越粗品位越高，矿化 气泡在上升过程中，各粒级品位均得到提升，即脉石 的脱落比例大于有用矿物。 在生产操作过程中，应从药剂添加、浮选流场特 性人手，有针对性地提高扫选作业气泡与矿物颗粒 的粘附效果，进而提升回收率。针对本次测试结果， 粗选作业气泡的粘附主要以细粒为主，且矿化气泡 稳定性较好，不易脱落。因此可以考虑通过增加转 速来提高矿浆循环量，进而减少沉槽现象的发生，高 的循环量也有助于提高细粒的矿化概率；扫选回收 主要以粗粒为主，回收过程中表现出易脱落的情况。 为此可从添加适当的药剂、强化矿物表面稳定性及 可浮特性和降低浮选槽内的紊流强度 降低转速 、 减小对矿化气泡的扰动进而提升总体金属回收率两 个方面着手考虑。 参考文献 [ 1 ] Z H A N GW ．E v a l u a t i o no fe f f e c t o fv i s c o s i t y c h a n g e so n b u b b l es i z ei nam e c h a n i c a lf l o t a t i o nc e l l [ J ] ．T r a n s a c t i o n s o fN o n f e r r o u sM e t a l sS o c i e t yo fC h i n a ，2 0 1 4 ，2 4 9 2 9 6 4 2 9 6 8 ． [ 2 ] B H O N D A Y IC ，M O Y SMH ．D e t e r m i n a t i o no fs a m p l i n gp i p e r i s e r d i a m e t e rf o raf l o t a t i o nb u b b l el o a dm e a s u r i n gd e v i c e [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 11 ，2 4 1 5 1 6 6 4 1 6 7 6 ． [ 3 ] C H E G E N IMH ，A B D O L L A H YM ，K H A L E S IMR ．B u b b l e l o a d i n gm e a s u r e m e n ti n ac o n t i n u o u sf l o t a t i o nc o l u m ／l [ j ] ． M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 1 6 ，8 5 4 9 5 4 ． [ 4 ] S E A M A NDR ，F R A N Z I D I SJP ，M A N L A P I GEV ．B u b b l e l o a dm e a s u r e m e n ti nt h ep u l pz o n eo fi n d u s t r i a lf l o t a t i o n m a c h i n e s - - an e wd e v i c ef o rd e t e r m i n i n gt h ef r o t hr e c o v e r yo f a t t a c h e dp a r t i c l e 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 l P r o c e s s i n g ，2 0 0 4 ，7 4 1 ／2 ／3 ／4 1 1 3 ． [ 5 ] M O Y SMH ，Y I A N A T O SJ ，L A R E N A SJ ．M e a s u r e m e n to f p a r t i c l el o a d i n g o nb u b b l e si nt h ef l o t a t i o np r o c e s s [ J ] ． M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 1 0 ，2 3 2 1 3 1 1 3 6 ． [ 6 ] Y I A N A T O SJ ，V I N N E T I “ L ，C A R R A S C OC ，e ta 1 ．E f f e c to f e n t r a i n m e n ti nb u b b l el o a dm e a s u r e m e n to nf r o t h r e c o v e r y e s t i m a t i o na ti n d u s t r i a ls c a l e [ J ] ．M i n e r , sE n g i n e e r i n g ， 2 0 1 5 ，7 2 3 1 3 5 ． 万方数据