KYZ4380B型浮选柱系统研究与应用.pdf

4 2 有色金属 选矿部分 2 0 1 1 年第3 期 D O I 1 0 ．3 9 6 9 ，j ．i s s n A 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 11 ．0 3 ．0 1 0 K Y Z 4 3 8 0 B 型浮选柱系统研究与应用 卢世杰，史帅星，周宏喜，刘承帅 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 7 0 摘要探讨矿物分选对大型浮选柱的要求，分析大型浮选柱工业应用的结构参数，主要对K Y Z 4 3 8 0 B 型浮选柱系 统的发泡特性及浮选动力学特性进行研究，同时还对浮选柱的液位和充气量自动控制进行评价。该大型浮选柱系统在某选 矿厂的工业应用，取得良好的生产指标。 关键词浮选柱；大型；细粒；工业应用 中图分类号T I M 5 6文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 1 0 3 - 0 0 4 2 - 0 4 R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o no fL a r g e - s c a l eC o l u m nF l o t a t i o nS y s t e m - K Y Z 4 3 8 0 B L US h i j i e ，S I - HS h u a i x i n g ，Z H O UH o n g x i ，L I UC h e n g s h u a i B e U 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 e r a la n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g10 0 0 7 0 ，C h i n a A b s t r a c t I nt h i sp a p e r ，t h ed e m a n d so fm i n e r a lp r o c e s s i n gf o rt h el a r g e - s c a l ef l o t a t i o nc o l u m na r e s t u d i e da n dt h es t r u c t u r ep a r a m e t e r so fi n d u s t r i a la p p l i c a t i o n so fl a r g e s c a l ec o l u m nf l o t a t i o na r e a n a l y z e d ． T h i sp a p e rm a i n l ys t u d i e st h ef o a m i n gm e t h o da n df l o t a t i o nk i n e t i c so fK Y Z 4 3 8 0 Bl a r g ec o l u m nf l o t a t i o n s y s t e m ，m e a n w h i l e ，l e v e la n d i n f l a t e dc o n t r o ls y s t e mo fc o l u m nf l o t a t i o na r ee v a l u a t e d ．T h el a r g e - s c a l e c o l u m nf l o t a t i o ns y s t e mi ss u c c e s s f u l l yo p e r a t i n ga ta ni n d u s t r i a ls c a l ei nap r o c e s s i n gp l a n ta n dh a sa c h i e v e d ag o o dp r o d u c t i o nt a r g e t ． K e yw o r d s c o l u m nf l o t a t i o n ；l a r g e - - s c a l e ；f i n e - g r a i n e dm i n e r a l ；i n d u s t r i a la p p l i c a t i o n 随着矿物加工工业的发展，品位低、嵌布粒度 细、矿物组成复杂的难选矿石所占的比例日益增 大，矿物加工行业面临着前所未有的挑战，对选矿 工艺方法、选矿设备的研究提出了更高的要求。我 国从2 0 世纪6 0 年代开始先后对顺流喷射型浮选 柱、机械搅拌式浮选柱和微泡浮选柱等几种类型的 浮选柱进行了研究，但与国外相比在浮选柱领域存 在着较大差距，仍不能满足我国矿山建设现代化、 大型化的需求。因此，开展大型细粒浮选柱技术研 究，提高多粒级的矿物回收率，开发出适合我国大 中型矿山矿物加工特点的浮选柱已经迫在眉睫，这 样不仅可以提高我国矿山装备的水平、降低能源和 金属消耗、减少选矿厂的基建投资费用，而且能够 提高我国矿产资源综合利用水平。 北京矿冶研究总院通过对以往的浮选柱内流体 动力学的特殊规律的研究，同时分析浮选柱内不同 粒级矿物与气泡的碰撞、黏附、脱落的过程及影响 这些过程的原因，将防止浮选过程短路、提高气体 分散度、优化气泡发生系统等方面作为研究重点， 研制开发出了多种大型浮选柱并获得了大量工业应 用，K Y Z 4 3 8 0 B 型浮选柱是其中之一。 1 系统结构和工作原理 K Y Z A 3 8 0 B 浮选柱的结构见图】所示，主要由 泡沫洗淋水系统l 、泡沫槽2 、液面控制系统3 、 柱体4 、气泡发生系统5 等构成。浮选柱的工作原 理是，空气压缩机作为气源，气体经总风管到各个 充气器产生微泡，从柱体底部缓缓上升；矿浆距顶 部柱体约l ／3 处给入，经给矿器分配后，缓慢向下 流动，矿粒与气泡在柱体中逆流碰撞，被附着到气 泡上的有用矿物上浮到泡沫区，经过富集后产品从 泡沫槽流出。未矿化的矿物颗粒随矿流下降经尾矿 萎垒项垦“十一五”国家科技支撑计划重点项目 2 0 0 6 B A B l l B 0 8 收稿E t 期2 0 l l 一0 l 一1 4 作者简介卢世杰 1 9 7 2 一 ，男，河北衡水人。研究员，主要从事浮选设备研究。 万方数据 2 0 11 年第3 期 卢世杰等K Y Z 4 3 8 0 B 型浮选柱系统研究与应用 4 3 精矿 图1 浮选柱结构示意图 F i g ．1 S c h e m a t i cd i a g r a mo fc o l u m nf l o t a t i o n 管排出。液位的高低和泡沫层厚度由液位控制系统 进行调节。 2系统工业应用研究 K Y Z 4 3 8 0 B 大型细粒矿物分选浮选柱的工业试 验及应用在河南某钼矿选矿厂进行。该选矿厂设计 处理能力3 ．0k t ／d ，随着开采的深入，钼金属人选 品位由最初的0 ．1 2 ％以上降到0 ．0 9 ％左右，并且矿 石性质越来越难选，导致整个选矿厂系统回收率很 难提高。为了提高资源回收利用率，拟采用大型浮 选柱对选矿厂尾矿进行再选，提高企业的技术竞争 力而且增加经济收益。 根据该选矿厂的尾矿处理量和所需的浮选时 间，选用4 4 ．3m 的大型浮选柱，原设计高度为 1 2m 。由于生产空间位置受限，浮选柱的高度设 计为8m 。因此采用K Y Z 4 3 8 0 B 型浮选柱进行工业 适应性应用研究，验证大型细粒矿物分选浮选柱的 设计技术及浮选柱的结构及运转参数，同时为该 选矿厂尾矿再选项目提供工程设计和关键设备的选 型依据。 2 ．1 浮选柱工业结构参数的确定 2 ．1 ．1 柱体结构 K Y Z 4 3 8 0 B 型浮选柱柱体为圆柱形，直径为 4 ．3m ，高8m ，有效容积1 0 0m 3 ，高度比原有设 计1 2m 减少了3 0 ％左右。柱体内部分为6 个功能 区，并在柱体下部配有稳流栅板。 2 ．1 ．2 浮选柱气泡发生器规格型号的确定 2 ．1 ．2 ．1 空气直接喷射式气泡发生器 喷射气泡发生器气流从喷嘴高速喷出，具有较 大距离的行程，一般在1 0 0 ～3 0 0m m ，考虑到气泡 稳流栅板的存在，喷射式气泡发生器的设计总长大 于6 0 0m m 。根据辉钼矿的工艺条件，所需要的充 气量在0 ．8 。1 ．5m 3 ／m L m i n ，设计采用了两种直径大 小不同的喷嘴。为了保证气泡的分散均匀，不同口 径气泡发生器上下两层呈交替布置。 2 ．1 ．2 ．2 气泡弥散系统整体参数设计 为了强化浮选柱内气泡的弥散效果，保证气泡 在沿浮选柱高度方向最小的距离内分布均匀，增大 浮选柱的容积利用系数，稳流栅板采用了双层设 计。喷射气泡发生器亦布置为两层，下面的一层从 浮选柱的大锥底斜边插入。其布置方式如图2 。 ／一一、～ l ，， 一●● ●● ● ●一Z 汪∑△／、A ／乞 朋H MM ⋯ ＼。 ＼ 图2 双层气泡稳流装置 F i g ．2 D o u b l eb u b b l es t e a d yf l o wd e v i c e 2 ．2 浮选动力学清水测试 浮选动力学测试在清水中进行，主要包括充气 量、空气分散度、空气保有量等有关参数的测定。 图3 充气量测量点分布图 F i g ．3 D i s t r i b u t i o no fm e a s u r i n gp o i n t si n f l a t e d K Y Z 4 3 8 0 B 型浮选柱的最大充气量为1 ．5m 3 ／m 2 r a i n ，充气量范围可在0 ．6 ～1 ．5m 3 ／m 2 m i n 之间 根据需要调节。B 型气泡发生器在0 ．6 。1 ．5m 3 ／m 2 m i n 之间不同的压力条件对空气分散情况、空气保 有量等的测定。在浮选柱4 ．3m 直径的截面上根据 万方数据 4 4 有色金属 选矿部分 2 0 1 1 年第3 期 对称情况布置了4 7 个测点，见图3 。试验数据见 表1 、表2 。 表1B 型喷射式气泡发生器清水条件下测试数据 T a b l e1 W a t e rt e s td a t au n d e rt h ej e t t i n ga i r s p a r g e r B t y p e 序号总风管压力／b a r 测髟℃气量枷。m 也m i n 。1 空气分散度气体保有星／％ 此次浮选柱用在尾矿再选上，需要较大的充气 量，主要考察了1 ．3 7m 3 ／m 2 m i n 条件下的充气情 况。但考虑到将来用在精选作业使用的可能性，同 期考察了小充气量条件下的情况。由于内置双层泡 沫槽，将浮选柱截面分为内圈、中圈和外圈i 个区 域。表2 为1 ．3 7m 3 ／m 2 m i n 情况下内外圈情况试验 数据对比。 表21 ．3 7m 3 ／m 2 ．m i n 情况下内外圈情况测试数据 T a b l e2T h et e s td a t ao ft h e i n s i d ea n do u t s i d e c i r c l ew i t h1 ．3 7m T m 2 m i n 从表l 可以看出1 ．3 7m 3 ／m 2 m i n 情况下空气 保有量较大，空气分散度达到了2 ．1 5 ，但充气压力 不高，未能达到产生激波效应的气泡弥散效果，后 将大口径喷嘴全部置换为小口径喷嘴。从表2 可以 看出由外到内充气量逐渐增大，同时可根据测量数 据对稳流栅板的锥角进行调整。 3l Y Z 4 3 8 0 B 型浮选柱的工业应用 3 ．1K Y Z 4 3 8 0 B 大型浮选柱独立应用研究 K Y z 4 3 8 0 B 大型浮选柱用于该钼选厂的尾矿ji 选项目中，在不改变原生产工艺条件，对该选矿厂 的尾矿进行再选。在流程中的位置见图4 所示。 工业应用期间采用了喷射气泡发生器供气并进 行测试，累计指标见表3 ，主要考察钼金属元素回 收率、选矿效率和富集比。 K Y Z 4 3 8 0 B 型浮选柱泡沫层控制在4 0 0 ～5 0 0 m m ，喷淋水根据实际情况进行开启。运行期间， 设备运转平稳，液位自动控制系统、充气量控制系 统工作正常，控制精度满足工艺要求，泡沫层稳定， 没有翻花现象。应用结果表明，浮选柱对于难选尾 矿具有较高选矿效率，选矿效率平均为2 2 ．5 7 ％。 给矿 粗选r K 3 0 浮选机 、I 精选I 暑芽号气 浮选柱毋1 ．6I I 精扫选 薪 高i 型矗 扫选Ⅱf 屠赢i 精矿尾矿 精矿 图4K Y Z 4 3 8 0 B 型浮选柱矿浆应用位置 F i g ．4 L o c a t i o no fa p p l i c a t i o nf o rK Y Z4 3 8 0 B c o l u m n 表3 钼元素累计生产指标 T a b l e3M oc u m u l a t i v ep r o d u c t i o nt a r g e t s ／％ 3 ．2K Y Z 4 3 8 0 B 大型浮选柱再选系统联合应用 再选系统的给矿仍为选矿厂原有的尾矿，采用 正浮选工艺，主要回收尾矿里所含的有用元素钼和 有价元素硫。根据前面的分析结果和测试结果，采 用了图5 浮选重选一浮选联合工艺配置方案给 矿为大小尾矿的混合尾矿，主要考虑到鳓3m 浮 选柱精矿里黄铁矿过多导致伽．6m 浮选柱需要较 多的药剂抑制黄铁矿，增加4 台三螺旋的伽．6m 的螺旋溜槽预选抛掉黄铁矿，再经4 的．6m 浮选柱 直接产出精矿。螺旋溜槽的重产品为黄铁矿精矿， 多回收了一种有价矿物。系统设备配置见图5 。 试验数据统计了2 个月生产数据，累计平均生 产指标见表4 。 通过尾矿再选技术研究，形成了总尾矿柱式浮 选一重选再选技术。采用新型的K Y Z 4 3 8 0 B 短柱型 浮选柱回收尾矿里所含的有用元素钼，钼回收率为 1 2 ．5 8 ％；采用螺旋溜槽回收有价元素硫。结果表明。 黄铁矿产率1 1 ％左右，钼元素损失3 ．8 ％，黄铁矿 万方数据 2 0 1 1 年第3 刺卢肚杰等K Y m 3 8 0 B 喇浮选拄系统研究与I ⅡⅢ 4 5 图5 工艺流程配置囤 } i z5 h ⋯l a y o u l 密 ’胤{ - 矿 I ] | 卜＼Jm 寰4 尾矿再选累计指标 T a b l e4 R e l a i l i n gc u m u l a l i v eh ．1 e x ，％ 圈6 高位排矿结构示意田 兰生』禁生型些生』型些_ 唑兰二 F i g 6S c h e m a l l cc l i a g r a mo fd i s c h a r g eo fa h ，g h M D 0 0 22 mO 。0 1 7 5 】2％level s 1 35 4 15 91 02 23 I3 4 抛除草为3 13 4 ％，硫的毋终产品品f t 为4 15 9 ％ 4K Y Z 4 3 8 0 B 型浮选柱控制系统 } 殳籍的夫喇化崾求其具l J 较高H 稳定的自动控 制水半．便十‘k 产过程巾参数的调节和牛产指标的 提高．浮选柱系统的液位控制1 l } 点枉控制系统的硬 件结构形式和软件策略两个片哑． K 1 7 - 4 3 8 0 8 喇浮j 壶涟似控制系统采川高位排 矿驶7 曲 l U 功锥阀控制矗A ．高位排矿刚尼矿排 艘| _ I 较高t j i f 造f 1 内部液衙之间的落差较小．一 叫惮h F 尾矿竹内右足够的矿浆流述．不致f 矿装 僻堵塞} 6 矿忭．叉能使控制阀『』承受较小的月稠力． 埘一 【町- 时流速较缓．则流盈控制精度较高．浮 选液而比较平稳．同d t 较慢的流速也醯轻了矿浆肿 尾矿阉的癌损．高位排矿结构示意图见蹦6 。 F I 动控制路包含一部分浮子传感器，U D C 控击0 器．执行机构气功阎。气功锥阁址液f t 牲树的 执行机构，传感嚣榆测划的液位信号经控制器处理 衍将动作命令输送绐执行机构．E l l7 动锥阀的J 冶 控制尾矿排放 l ．从而达到控制浮进柱液位的H 的．电动锥阿则n 沩备用控制蝌，在必要时由操 作人员A 接进行控制。U D C 控制器采用P I I 控制 模式．鲐过在线多次参数群定后．控制效果良好。 液位设定位为3 6 0m m 时．宴际液位波动在3 5 5 4 6 5 ⋯保证r 液位的稳定． 对于危‘t 量的控制．缝过现场洲试．根批 K Y z 4 3 8 0 B 删得选柱系统动态性能．U D C 控制器采 川P I 拉捌模式。同时．经过在线多次整定得到了 P I D 上业血用参数．克7C 量没定位为1 9 2m ‰- r a i n 时，实际渡动在1 8 8 1 9 5m V m 2 ．r a i n ．控制器控斜 效果良”．保证了克气最的稳定 该系统连续运行9 0d ，满足了浮选T 艺的要 求．同时．该系统撵作i 昌『单．使州维护方便．町靠 性高．运行埘叫束发，L 一趺敞障， 5 结语 K Y 硝3 8 0 B 删浮选 t 居北京矿冶研究总院依据 多年的技术税蔡，结合’q 代的新材料和新技术、研 究开发适合我I q 科山矿物加] ‘特点的大犁细粒浮选 托 】 业试驻及应川表明．该设带运行平稳．控制 系统工作正常，控制{ i i 度满址没i l 婴求．实现了设 计门标浚设备的研制成功挺高了我同矿J IJ 装备的 水平、降低能源手金属潲牦．碱少选矿厂的纂建投 靠费用．提高我阿矿产资源综音干盯用水平 参考文献 I ] 洗歧H ，业帅幔，’7 世杰K Y Z n 目浮进札系统的设“ 日f R “f I 色鼠 逮r 目分 ．2 0 0 6 4 】2 0 - 2 4 2 ] 北京r 精研兜总院K Y 泓3 鲫E 浮连 I 业试骑报告 H 12 0 1 0 3 ] 卢世杰史呻耻．陈刚刚等大≈浮枉在钢矿扫进n n ∞『n E 聃研宽 ‘，] 订也盘属帑发腰地坛2 0 1 0 钾一5 4 万方数据