CGF型宽粒级机械搅拌式浮选机研制及应用.pdf

5 0 有色金属 选矿部分 2 0 1 3 年第5 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 牙．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 3 ．0 s ．0 1 4 C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机研制及应用 董干国，卢世杰，杨丽君，张明 北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 0 1 6 0 摘要c G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机是一种新型宽粒级机械搅拌式浮选设备，该机具有自吸空气、自吸矿浆、自 吸中矿泡沫等功能，能够水平配置，便于流程变更。浮选机清水动力学测试和工业试验结果表明c G F 型浮选机达到了设计 要求。工业生产应用表明，该型浮选机提高了粗、细粒级矿物的回收效果，拓宽了矿石入选粒度范围，提高了矿产资源利用 率，是一种高效的宽粒级浮选设备，能够广泛应用于锂云母、钾盐、石墨、石英等矿物的选别。 关键词宽粒级；浮选机；粗粒浮选；细粒浮选 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 3 0 5 0 0 5 0 0 4 D e V e l o p m 蚰t 锄dA p p l i c a 廿o no fC G FW i d eS i z eF m c 廿o nI i l o t 娟仰M a c h i n e D ∞陋仇哪l D ，L US h 批，翻ⅣGL 洳n ，Z 础ⅣG 尬叼 S 纽t eK 匆L 曲o m ￡D 俘D 厂且我n e r 川j h c e 豁讥9 ，B e 莎叼G k n e m ZR e S e 啪hI h S 蹴I l 钯D 厂 且矗n i 叼田以胁t 越Z u 恻，B 嘣￡叼j D O l 6 D ，C h 机n A b s t r a c t C G Fn o t a t i o nm a c h i n ew h i c hi san e wt y p eo fw i d es i z ef h c t i o nm a c h i n e r yn o t a t i o n e q u i p m e n th a st h ef u n c t i o n so fs e l f s u c t i o no fg a s ，p u l pa n df b ￡h o fm i d d l i n g s ，a n di ta l s oc o u l dr e a l i z e t h eh o r i z o n t a ll a y o u to fe q u i p m e n t sa n dn ．a n s f b n n a t i o no fpr _ o c e s sn o w s h e e t ．H y d r o d y n 啪i ct e s ta n di n d u s t r i a l t e s ts h o w st h a tC G Fn o t a t i o nm a c h i n em e e t st h ed e s i g nr e q u i r e m e n t s ．T h ea p p l i c a t i o no fi n d u s t r 主a lp m d u c t i o n i n d i c a t e st h a tt h er e c o v e r yo fc o a r s ea n df i n e s i z ef h c t i o nh a sb e e ni m p r o v e db vt h i st y p eo fn o t a t i o n m a c h i n e ， a n dt h es i z er a n 擘r eo f { ．e e dh a sb e e ne x t e n d e d ，f ．u r t h e n l l o r et h ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no f m i n e r a lr e s o u r c e sh a sb e e nr e a l i z e d ．C G Fi san e wt v p eo fe 任i c i e n tw i d es i z ef } a c t i o nn o t a t i o ne q u i p m e n t w h i c hc o u l db ea p p l i e df ．o rt h eo r et I ．e a t n l e n to f1 e p i d 0 1 i t e ， p o t a s hg r a p h i t ea n dq u a r t z ，e t c ． K e yw o r d s w i d es i z ef h c t i o n ；n o t a t i o nm a c h i n e ；c o a r s ep a n i c l ef l o t a t i o n ；f i n ep a n i c l en o t a t i o n 研究表明，浮选不但要求矿物单体解离，而且 要求适宜的入选粒度。浮选的最佳粒度范围因矿物 种类、浮选工艺过程参数及浮选机的类型不同而不 同，矿物颗粒太粗太细均不适于浮选，即适宜的浮 选粒度是有上、下限的⋯。某些矿物如云母、石 英、石墨、钾石盐等，其粒度较粗，粒级分布范围 较宽，采用常规浮选机进行选别，需通过磨矿来降 低入选粒度，不仅增加磨矿能耗，还会造成矿物过 粉碎泥化，降低矿物回收率，造成资源浪费，某些 矿物的利用价值会降低。 由此可见，扩大矿物适宜的人选粒度范围，特 别是提高浮选粒度上限有着极其重要的经济意义， 收稿日期2 0 1 3 - 0 l 一2 9修回日期2 0 1 3 - 0 7 2 7 作者简介董干国 1 9 7 8 一 ，男，河南洛阳人，硕士，高级工程师。 提高入选粒度上限的有效途径之一是研制能够选别 粗粒矿物、同时兼顾细颗粒矿物的浮选机[ 2 ] 。北京 矿冶研究总院在认真分析粗、细颗粒矿物不同选别 特性的基础上，成功研制了一种既能保证常规粒级 选别指标，又能提高粗粒级和细粒级选别指标的 C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机，该浮选机具有自 吸空气、自吸矿浆、自吸中矿泡沫等功能，不需要 鼓风机和泡沫泵等辅助设备，能够水平配置，便于 流程变更。目前C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机 共有单槽容积为1 、2 、4 、8 、1 0 和1 6m 3 等6 种 规格投入工业生产，取得了良好的工艺指标和经济 效益。 万方数据 2 0 1 3 年第5 期董干国等C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机研制及应用 5 1 1c G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机 的研制 1 ．1 设计原则 浮选机是影响浮选过程三个独立因素之一，在 适宜的矿浆性质和药剂制度条件下，浮选技术经济 指标的高低主要取决于浮选机的性能。粗颗粒矿物 和细颗粒矿物有不同的浮选特性和矿化方式。粗颗 粒矿物质量大，矿粒与气泡的黏着牢固度弱，矿化 矿粒易脱落[ 3 1 ；细颗粒矿物质量小，动量低，与气 泡碰撞及黏附概率小，不易矿化[ 4 ] 。 因此，研制C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机 的关键在于同一个浮选机内创造出既能处理常规粒 级又能处理较粗粒级和较细粒级的浮选机流体动力 学条件。 c G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机的设计原则是 1 叶轮浸没深度要小，使叶轮腔内形成足够 的负压来自吸空气和矿浆； 2 浮选机槽体要尽量浅，使粗颗粒矿物处于 浅槽浮选状态，缩短粗重颗粒矿物上升距离； 3 浮选机强搅拌区和分离区相对分开，降低 对已经矿化的粗重颗粒的干扰； 4 叶轮搅拌力要适中，循环量要大，既能保 证粗颗粒矿物的悬浮，又能强化细颗粒矿物的矿化； 5 难以浮选的特大颗粒能够及时排入尾矿中， 避免形成特大颗粒死循环； 6 有适宜的吸气量、适宜的气泡直径分布， 能够满足不同粒级矿物选别要求。 1 ．2 结构及工作原理 1 ．2 ．1 结构 C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机结构简图见图 1 ，主要包括叶轮、盖板、阻流栅板、中心筒、主轴、 吸气管、电机装置、大皮带轮、轴承体及槽体部件。 1 ．2 ．2 工作原理 C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机的工作原理 为叶轮旋转时，叶轮腔内的矿浆受到离心力的作 用向外甩出，在叶轮腔内形成负压区，空气经吸气 管及中心筒吸入叶轮腔上盘，与此同时叶轮下部矿 浆被吸人到叶轮腔下盘，矿浆和空气在叶轮叶片间 充分混合后，从叶轮上半部甩出，甩出的矿浆空气 混合物由盖板稳流和导向后，以一定的流速通过阻 流栅板上升，将粗颗粒矿物带到阻流栅板上方。由 于阻流栅板缝隙处矿浆流速较大，粗颗粒矿物难以 图lC G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机结构简图 F i g ．1 S t l l l c t u r ed i a 罢即mo fC G Fn o t a t i o nm a c l l i n e 1 一叶轮；2 一盖板；3 一阻流栅板；4 一中心筒；5 一主轴； 6 吸气管；7 一电机装置；8 一大皮带轮；9 轴承体； l 蝴体部件 下沉返回到阻流栅板下方，在阻流栅板上方形成粗 颗粒矿物悬浮层，保证了粗颗粒矿物处在浅槽浮选 状态，利于粗颗粒矿物的回收。阻流栅板上方的矿 化气泡上升到矿浆表面形成泡沫层，泡沫被刮板排 到泡沫槽内。浮选机前后隔板之间的内部区域矿浆 中含有大量气泡，而前后隔板与前后壁板之间的循 环通道内矿浆中含有极少量气泡或不含气泡，循环 通道内外矿浆就形成一定压差，在叶轮抽吸和压差 双重作用下，未矿化的较细矿粒则越过前后隔板经 循环通道进入叶轮区加入再循环，强化细颗粒矿物 的选别[ 5 l 。 1 ．3 清水动力学研究 为了考察C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机的 性能，需要在清水条件下对浮选机的动力学参数进 行测量，主要包括吸气量、空气分散度、空气保有 量、电机功率、气泡表面积通量等。C G F 一2 宽粒级 机械搅拌式浮选机动力学参数测量结果见表1 。 表1C G F 一2 宽粒级机械搅拌式浮选机动力学参 数测量结果 T a b l e1 M e 鹊u 弛m e n tr e s u l t s0 fk i n e t i cp 籼e t e l l s o fC G F 一2w i d es i z ef I ．a c t i o nm a c h i n e 万方数据 5 2 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第5 期 从表1 可以看出，C G F 一2 宽粒级机械搅拌式 浮选机的吸气量能够在0 ．3 ～1 ．0m 3 ，Ⅱl z m i n 调节，范 围较宽，能够满足不同浮选工艺对气量的要求；空 气分散度均大于2 ，空气弥散较好；空气保有量最 低为1 0 ．7 5 ％，能够满足浮选工艺对空气保有量的 要求。所有数据表明，C G F 一2 宽粒级机械搅拌式 浮选机浮选动力学参数达到了设计要求。 1 ．4 工业试验研究 C G F 一2 宽粒级机械搅拌式浮选机在江西某矿 山进行了工业生产试验，取得了良好的指标。 1 ．4 ．1 矿浆悬浮能力测定 为考察浮选机的矿浆悬浮能力，在工业生产条 件下测定了浮选机内不同深度的矿浆浓度及粒度分 布情况。由于C G F 一2 宽粒级机械搅拌式浮选机阻 流栅板距溢流堰为0 ．4 2m ，因此在阻流栅板下取一 点，阻流栅板上附近取一点，以确定是否在阻流栅 板上形成粗颗粒悬浮层。因此在浮选机距槽体底部 0 ．3 5 、O ．5 0 、0 ．6 5 、0 ．8 0 、O ．9 5m 处5 个高度上进 行取样，并进行粒级分析和品位分析[ 引。C G F 一2 宽粒级机械搅拌式浮选机深槽取样分析结果见 表2 。 深槽取样结果表明，在C G F 一2 宽粒级机械搅 拌式浮选机阻流栅板上部形成了粗颗粒悬浮层，有 利于粗颗粒矿物的浮选；槽内无沉砂现象，粗颗粒 大部分集中在阻流栅板以上的槽子中部，而叶轮搅 拌区矿浆浓度低、粒度细。由此可见，C G F 一2 宽 粒级机械搅拌式浮选机采用特殊的阻流栅板，配合 矿浆大循环，在阻流栅板上方形成了粗颗粒悬浮 层，能够同时满足粗颗粒和细颗粒的选别，达到了 设计要求。 1 ．4 ．2 原精尾粒度及品位分析 为了进一步考察C G F 一2 宽粒级机械搅拌式浮 选机对某矿物的选别性能，对浮选作业的原矿、精 矿和尾矿进行取样分析，考察原矿、精矿和尾矿的 粒度分布及金属量分布。 取样结果分析表明，锂在精矿和尾矿中的分布 表2 T a b l e2 与原矿中的一致，主要分布在 O ．5 、一0 ．5 0 ．2 1 2 和一0 ．2 1 2 0 ．1m m 这三个粒级，浮选作业在一0 ．5 0 ．2 1 2 、一0 ．2 1 2 0 ．1 和0 ．1 O ．0 7 5m m 三个粒级的回 收率较高，一0 ．1 o ．0 7 5m m 的回收率最高，达到了 8 5 ．5 2 ％，锂云母的总体回收率达了7 3 ．6 1 ％，超过 了设计指标，这充分说明C G F 一2 宽粒级机械搅拌 式浮选机既保证了常规粒级浮选指标，又提高了粗 粒级矿物的选别指标。 2C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机 推广盔鼠 目前，北京矿冶研究总院共研制开发了1 、2 、 4 、8 、1 0 和1 6m 3 等6 种规格的C G F 型宽粒级机 械搅拌式浮选机，技术参数见表4 ，这些规格的浮 选机都投入了工业生产应用，给矿山企业带来了巨 大的经济效益。 表3C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机规格及技术参数 T a b l e3 S p e c i f i c a t i o l l 川l I 【e c h n i c a lp a r a m e t e r so f C G Fn o t a t i o nm a c h i n e／％ 2 ．1 锂云母浮选 江西某矿山尾矿中含有锂云母、长石和石英等 矿物，锂云母的嵌布粒度较粗，磨矿至 0 ．1 5m m 时，9 0 ％的锂云母已经单体解离。锂云母浮选时颗 粒较粗，矿浆浓度较低，常规浮选机无法满足浮选 工艺要求，尾矿只能排人尾矿库中，不仅浪费了资 源，还造成环境污染。 2 0 1 1 年该矿山选用c G F 一2 宽粒级机械搅拌式 浮选机进行锂云母浮选工业生产。工业生产统计指 标表明在浮选给矿品位为1 ．4 3 ％时，锂云母精矿 C G F _ 2 浮选机矿浆悬浮能力试验结果 A n a l y s i sr e s u l t so fs u s p e n s i o na b i l i t yo fp u l pi n C G F 一2c e Ub ody／％ 万方数据 2 0 1 3 年第5 期董干国等C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机研制及应用 5 3 品位达到了3 ．8 2 ％，尾矿品位仅为0 ．6 3 ％，浮选作 业回收率达到了7 0 ％，超过了设计要求，每年可为 该矿新增利润4 0 0 多万元。采用C G F 一2 宽粒级机 械搅拌式浮选机回收尾矿中的锂云母和长石实现了 整个选厂固体废弃物零排放，减轻了环境污染。 2 ．2 天然石英砂浮选 内蒙古某石英砂提纯企业以陆相沉积砂为原料 生产高纯度石英，陆相沉积砂含有长石等杂质，分 离含长石的天然硅砂最有效的方法是浮选法[ 引。原 采用氢氟酸作长石的活化剂，在酸性介质中用胺类 捕收剂浮选长石进行天然硅砂提纯，对浮选机的耐 酸防腐要求较高，含氟离子废水还污染环境。 2 0 0 3 年新建年产3 0 万t 浮选精砂生产线时， 采用无氟浮选工艺，选用C G F 一1 和C G F 一8 宽粒级 机械搅拌式浮选机，用常规药剂即可满足工艺要求， 生产出的石英精砂产品S i 0 2 ≥9 8 ％，A 1 2 0 3 ≤1 ．0 ％， F e 2 0 ，≤O ．1 ％，达到国家玻璃质量一级品标准，成 为浮法玻璃生产使用的主料。 2 ．3 铜钼分离浮选 江西某矿山铜钼分离选矿车间原采用常规浮选 机进行铜钼分离作业，工艺指标不理想。2 0 0 9 年 进行技术改造时选用C G F 一1 0 宽粒级机械搅拌式浮 选机共1 8 台，从2 0 0 9 年7 月投产至今，运行平 稳，搅拌力强，槽内矿粒分布均匀，无分层现象， 泡沫层稳定，没有翻花现象。 2 0 0 9 年7 月以来的生产指标统计表明，与改 造之前相比钼精矿综合回收率提高1 ．5 9 ％，平均每 年多回收钼精矿8 4 ．2 lt ，近三年给企业新增利润 21 3 4 ．7 6 万元[ 8 J ，给企业带来了巨大的经济效益。 2 ．4 钾盐浮选 国外某钾盐项目是我国第一个海外钾盐资源开 拓项目，处理钾石盐矿，原矿中N a C l 含量7 0 ％左 右，K C l 含量2 0 ％～2 5 ％。浮选作业入选粒度最大 1 2m m ，由于粒度较粗，粗粒浮选回路选用C G F 一 4 宽粒级机械搅拌式浮选机， 2 0 1 0 年2 月项目进入投料试车阶段，3 月打通 流程，选矿厂产出钾盐精矿产品，C G F 一4 宽粒级 机械搅拌式浮选机的工艺性能获得业主好评。 3 结论 1 工业试验表明，C G F 宽粒级机械搅拌式浮 选机吸气量调节范围宽，空气保有量高，空气弥散 效果好；阻流栅板配合矿浆大循环，显著加强矿浆 悬浮能力，能够同时满足粗颗粒和细颗粒的选别的 浮选动力学要求。 2 工业应用表明，在保障常规粒级的选别效 果前提下，C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机能够增 强粗、细粒级矿物的回收效果，拓宽矿石入选粒度 范围，提高矿产资源利用率。 C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机是一种新型自 吸气、自吸浆宽粒级机械搅拌式浮选设备。C G F 型 宽粒级机械搅拌式浮选机的研制成功填补了国内外 机械搅拌式浮选机在宽粒级浮选领域应用的空白， 整体技术性能和选别指标居国际领先水平，具有广 阔的推广应用前景。 参考文献 [ 1 ] 邱冠周，胡岳华，王淀佐．颗粒间相互作用与细粒浮选 [ M ] ．长沙中南工业大学出版社，1 9 9 3 1 ． [ 2 ] 沈政昌．粗粒浮选机研制[ D ] ．北京北京矿冶研究总院． 1 9 9 5 ． [ 3 ] 卢寿慈．粗粒浮选理论、工艺及设备[ J ] ．国外金属矿选 矿，1 9 8 2 1 0 4 7 5 3 ． [ 4 ] 周凌锋．细粒浮选设备结构设计原则的研究[ J ] ．中国钨 业。2 0 0 5 2 4 0 - 4 3 ． [ 5 ] 何庆浪．冶炼炉渣专用浮选机在贵溪冶炼厂的应用[ J ] ． 有色金属 选矿部分 ，2 0 0 7 4 2 9 3 1 ． [ 6 ] 余悦，董干国，杨丽君．c G F 一2 型宽粒级机械搅拌式浮 选机工业试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 4 6 9 7 3 ． [ 7 ] 郭银祥，张兄明，薛艳永，等．硅砂有氟浮选与无氟浮选 分离工艺研究[ J ] ．中国非金属矿工业导刊，2 0 0 3 6 3 2 3 6 ． [ 8 ] 北京矿冶研究总院．C G F 型宽粒级机械搅拌式浮选机研 究[ R ] ．北京北京矿冶研究总院，2 0 1 2 ． 万方数据