CFC微细粒空化浮选机研究进展.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶 工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 C F C 微细粒空化浮选机研究进展① 黄光耀 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 0 1 2 摘要介绍了微细粒的空化浮选机工作原理及特点，针对不同种类微细粒矿物，对比了C F C 一1 0 0 实验室型空化浮选机与机械搅 拌浮选机的选矿性能。实验室研究表明，微细粒空化浮选机的技术指标优于X F D 机械搅拌浮选机；利用C F C 柱式浮选机从尾矿中 回收含金矿物的工业生产表明，其一次浮选作业既能获得含金8 2 ．8 6g ／t 的高富集比精矿，又能使回收率增加2 ．1 8 ％，实现了浮选工 艺流程简单化；因为其单位体积通过量大，降低了浮选能耗，未来将是一种具有广泛应用前景的新型浮选机。 关键词微细粒浮选；射流空化浮选机；浮选能耗 中图分类号T D 9 2 3文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．0 7 5 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 2 7 6 - 0 4 微细粒 P 舳 1 9I - L m 矿物的有效回收一直是困扰 矿物加工领域的难题，也是选矿工业生产中长期存在 的一个工程技术问题【1 ‘2 j 。伴随着我国工业经济的高 速发展，很多嵌布粒度较小的难选资源不得不开发利 用，为了提高矿产资源的综合利用水平，微细矿物颗粒 的高效回收正成为迫切需要解决的问题。对于各种分 选设备，试验研究认为其最优回收率存在一个合理粒 径分布区间。而从微细粒高效回收的角度来看，浮选 被公认为是效率较高的技术手段∞。4J 。随着对浮选分 离学科认识的不断深入，微气泡浮选技术成为微细粒 浮选装备研发的主要发展方向’5 | ，传统机械搅拌浮 选机其产生的气泡直径较大，对于P 舳 3 7 “m 微细粒 浮选的技术指标已经低于采用微泡浮选技术的新型浮 选装备∞』。加之空化技术有利于微气泡在矿物颗粒 的表面析出，并通过桥联效应增大气泡与矿物颗粒的 碰撞粘附。因此基于上述核心技术特征，开发了具备 自主知识产权的C R I M MF L O T A T I O NC E L L ／C O L U M N 简称C F C 微细粒空化浮选机。 1 实验室规格C F C 浮选机研制及试验 C F C 微细粒空化浮选机的技术原型来自 J A M E S O N EC E L L ，研究团队吸收了其核心技术，研制 了实验室规格的C F C - 1 0 0 柱式浮选机，其原理示意图 见图1 。有了实验室的原型机，针对原型机开展了气／液 和实际矿石的试验研究，结果见图2 ～4 。 通过上述研究可以得知C F C 空化柱式浮选机的 气含率随着矿浆压强的增大而增加，当矿浆压强增大 到一定值时，气含率增加的趋势不再明显；空气流量的 图1C F C 一1 0 0 柱式浮选机示意 动泵 矿浆压力／M P a 图2 矿浆压力与气含率的关系 空气流量， m 3 h ‘1 图3 空气流量与气含率的关系 ①收稿日期2 0 1 4 0 7 - 1 2 作者简介黄光耀 1 9 7 0 一 ，男，湖南津市人，博士，高级工程师，主要从事难选微细粒矿物资源高效分选工艺与设备研究。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 黄光耀C F C 微细粒空化浮选机研究进展 图4 气含率与泡沫携带水量的相关性 增加也会导致气含率的增加，当空气流量增加到一定 值时，气含率不再随之增加；气含率的大小与泡沫携带 水量呈现正向相关性，泡沫携带水量随着气含率的增 加而增加。 研究者在确认了研制设备的气含率基本完成了浮 选设备的要求后，以此为基础研制了C F C - 1 0 0 空化柱 式浮选机，并利用实验室规格的C F C 一1 0 0 空化柱式浮 选机，针对不同的微细粒物料分别开展了其与X F D 机 械搅拌浮选机的对比试验。 1 ．1 微细粒赤铁矿【尸8 0 4 5u m 对比试验 入选矿样为工业现场浮选综合样，矿浆经脱药处理 后，确定粗选抑制剂淀粉用量3 7 5g ／t ，捕收剂G E 一6 0 9 用量1 2 5g , ／t ，进行C F C 新型微细粒浮选机与X F D 浮 选栅陛能对比试验研究，试验结果见表1 。 表1C F C 浮选机与F D 浮选机对比试验结果 由表1 可知，对于脱药后的工业现场浮选综合样， 经过一段粗选流程，采用C F C 新型微细粒浮选机，矿 化方式为管流矿化，可以获得铁品位5 4 ．8 6 ％、回收率 7 4 ．5 0 ％的粗铁精矿，而采用X F D 浮选机只能得到铁品 位5 2 ．3 1 ％、回收率6 8 ．5 0 ％的粗铁精矿，铁品位提高了 2 ．5 5 ％，回收率提高了6 ．0 ％。 1 ．2 含金硫化矿尾矿再磨 尸8 0 4 5 m C F C ～1 0 0 浮 选试验 针对某含金尾矿再磨样品分别进行了C F C 浮选 机及X F D 机械搅拌浮选机浮选试验研究，其中精选段 由于量少，采用X F D 浮选机操作；试验结果对比见表 2 。C F C 浮选机的核心操作参数压强为1 ．7 ～1 ．8 个大 气压。 表2 含金尾矿再磨G F C 与X F D 对比试验结果 精矿 中矿2 X F D 浮选机中矿1 尾矿 给矿 2 ．0 3 3 ．4 0 1 3 ．1 2 8 1 ．4 5 1 0 0 ．0 0 2 4 ．2 7 1 ．8 0 O ．8 0 O ．3 7 O ．9 6 5 1 ．2 2 6 - 3 9 1 0 ．9 5 3 1 ．4 4 1 0 0 ．0 0 由表2 可知，针对某含金尾矿再磨样，C F C 浮选机 经一粗二精二扫，获得了金精矿金品位4 3 ．1 0g ／t ，回收 率3 7 ．9 0 ％，尾矿品位O ．3 3g ／t ，金属分布率2 0 ．2 9 ％的 指标。X F D 浮选机经“一粗二扫”后，尾矿品位高于 C F C 浮选机，并且其尾矿金属分布率比C F C 浮选机高 1 1 ．1 5 ％。通过有效调整C F C 浮选机的工作参数，试验 型C F C 浮选机可以获得X F D 浮选机更好的试验指 标，相比X F D 浮选机，C F C 浮选机获得的精矿质量高， 同时回收率也高。 1 ．3 铜钴混合矿 尸8 0 3 8u m 实验室对比试验 因为铜钴混合矿的原矿品位较低，实验室对比试 验时其技术指标较为接近，但浮选捕收剂的用量有较 大的减少，结果分别见表3 和表4 。由表3 结果可知， 采用浮选机进行全流程开路浮选试验，可获得含铜1 5 ． 2 5 ％、含钴2 ．4 5 ％的铜钴混合精矿，铜、钴回收率分别 为5 9 ．6 7 ％和6 2 ．7 4 ％。损失在尾矿中铜、钴分别为1 2 ． 6 1 ％和2 5 ．1 4 ％，也就是说，铜的总回收率达8 7 ．3 9 ％，钴 总回收率7 4 ．8 6 ％。 表3 机械搅拌浮选机全流程开路试验结果 由表4 试验结果可知，采用C F C 浮选机进行全流 万方数据 矿冶工程第3 4 卷 程开路浮选试验，可获得含铜1 5 ．0 6 ％、回收率 6 1 ．0 4 ％，含钴1 ．9 7 ％，回收率5 5 ．0 8 ％的铜钴混合精 矿，铜的总回收率达8 8 ．6 9 ％，钴总回收率7 4 ．7 4 ％。 表4C F C 一1 0 0 浮选机全流程开路试验结果 同时开展了C F C 浮选机不同浓度下的浮选试验， 结果如表5 所示。从表5 可以得知，C F C 浮选机适宜 的浮选浓度为2 5 ％～3 0 ％，但即使在浮选浓度下降为 1 2 ％，其作业回收率仍维持在较高水平。 表5 不同矿浆浓度条件下的C F C - 1 0 0 浮选机试验结果 1 ．4 磷灰石 P 9 4 3 7u m C F C - 1 0 0 浮选试验 人选矿石为某低品位磷灰石原矿品位为2 0 ％左 右，要求细磨至P 舛 3 7I x m 才能有效单体解离，磷灰 石浮选的药剂制度和工艺流程由委托方提供，实验室 开展了C F C 一1 0 0 柱浮选的开路试验，试验结果如表6 所示。从开路试验可以得到含P 0 ，3 4 ．4 4 ％的高品质 磷精矿，委托方在实验室用机械搅拌浮选机没有获得 如此高品位的磷精矿。 表6C F C 一1 0 0 柱式浮选机全流程开路浮磷试验结果 2 C F C 浮选机及工业试验 某金矿选矿厂主厂尾矿中粗颗粒部分金品位较 高，因此开展了尾矿再回收金的试验研究，现场回收粗 粒尾矿中的金工艺流程如图5 所示。浮选采用一次粗 选、一次扫选、三次精选工艺流程，再磨后浮选的给矿 粒度为P ∞ 4 5I x m ，工业试验结果如表7 8 所示。 主厂浮选金尾矿 精矿尾矿 图5 从浮选尾矿中的沉砂再磨后回收金工艺流程 表7C F C 一6 0 0 微细粒空化浮选机工业试验指标 2 3 ．4 61 ．6 5 1 2 1 ．2 00 ．3 08 2 ．0 2 2 2 ．1 11 ．8 0 6 7 ．7 00 ．3 58 0 ．9 7 2 3 ．2 31 ．5 0 7 0 ．6 00 ．4 07 3 ．7 5 2 4 ．4 4 1 ．5 06 6 ．7 00 ．2 08 6 ．9 3 3 0 ．2 1 2 ．3 53 7 ．2 00 ．2 58 9 ．9 7 2 9 ．6 1 1 ．8 09 4 ．8 00 ．4 07 8 ．1 1 2 6 ．0 42 ．1 59 6 ．7 00 ．3 5 8 4 ．0 3 2 3 ．2 41 ．8 31 0 8 ．0 00 ．2 0 8 9 ．2 4 2 5 ．2 91 ．8 28 2 ．8 6 0 ．3 18 3 ．1 3 表8 机械搅拌浮选机工业生产指标 原矿处理量 ／t 原矿精矿尾矿 回收率 ／％ 1 9 ．2 91 ．5 28 4 ．3 0 0 ．2 58 3 ．8 0 2 1 ．3 11 ．1 58 0 ．8 0 0 ．3 56 9 ．8 7 2 6 ．0 72 ．2 011 4 ．5 0 0 ．3 58 4 ．3 0 2 7 ．8 91 ．5 08 6 ．6 0 0 ．3 08 0 ．2 8 1 8 ．7 71 ．1 0 4 2 ．8 00 ．2 57 7 ．7 3 2 5 ．6 01 ．5 0 6 5 ．7 00 ．3 08 0 ．3 7 1 9 ．9 32 ．5 0 9 3 ．8 00 ．4 08 4 ．3 6 2 0 ．9 41 ．5 0 8 5 ．8 00 ．2 08 6 ．8 7 2 2 ．4 71 ．6 2 8 1 ．7 9O ．3 08 0 ．9 5 由表7 和表8 可以得出，C F C 高效微细粒浮选机 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 黄光耀C F C 微细粒空化浮选机研究进展 取得了较好的浮选指标，在同等药剂制度 该药剂制 度为现场机械搅拌浮选机生产药剂制度 ，和原矿量 处理稍高的条件下，C F C 一6 0 0 微细粒空化浮选机一次 精选精矿品位相当于机械搅拌浮选机三次精选的水 平，尾矿平均品位较机械搅拌浮选机尾矿品位低，另外 平均回收率相比机械搅拌浮选机提高2 ．1 8 ％。 3 结论 1 微细粒空化浮选机实验室气／液两相试验表 明，在压力0 ．1 2 0 ．1 5M P a 条件下浮选机含气率满足 浮选设备的基本要求，泡沫携带水量随着含气率的增 加而增加。 2 针对不同种类微细粒矿物的实验室对比浮选 试验表明，C F C - 1 0 0 型微细粒空化浮选机的技术指标 要优于X F D 机械搅拌浮选机。 3 C F C 系列浮选机的工业应用表明，其能够实现 短流程浮选，获得了高富集比的精矿，相比机械搅拌浮 选机流程回收率提高了2 ．1 8 ％。 参考文献 [ 1 ] D a n i e lC h i p f u n h u ，M a s s i m i l i a n oZ a n i n ．S t e p h e nG r a n o ．T h ed e p e n d e n c yo ft h ec r i t i c a lc o n t a c ta n g l ef o rf l o t a t i o no np a r t i c l es i z e m o d e l l i n g t h e l i m i t so f f i n ep a r t i c l ef l o t a t i o n [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 1 1 ， 2 4 5 0 - 5 7 ． [ 2 ] E l i z a v e t aF o r b e s ．S h e a r ，s e l e c t i v ea n dt e m p e r a t u r er e s p o n s i v ef l o c c u l a t i o n Ac o m p a r i s o no ff i n ep a r t i c l ef l o t a t i o nt e c h n i q u e s [ J ] ．I n t e m a t i o n a lJ o u r n a lo f M i n e r a lP r o c e s s i n g ，2 0 1 1 ，9 9 1 1 0 ． [ 3 ] T a t uM i e t t i n e n ，J o h nR a l s t o n ，D a n i e lF o m a s i e r o ．T h el i m i t so ff i n e p a r t i c l ef l o t a t i o n [ 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 4 2 0 4 3 7 ． [ 4 ] G r a e m eJJ a m e s o n ．N e wd i r e c t i o n si nf l o t a t i o nm a c h i n ed e s i g n [ 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 8 3 5 8 4 1 ． [ 5 ] H e i n r i e hS c h u b e r t ．O nt h eo p t i m i z a t i o no fh y d r o d y n a m i c si nf i n ep a t t i c l ef l o t a t i o n [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 0 8 ，2 1 9 3 0 9 3 6 ． [ 6 ] M a r t i n e z - C a r r i l l oD ，U r i b e S a l a sA ．A ne x p e r i m e n t a ls t u d yo ft h er e c o v e r o fh y d r o p h i l i cs i l i c af i n e si nc o l u m nf l o t a t i o n [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 0 8 ，2 1 1 1 0 2 1 1 0 8 ． 万方数据