新型电解微泡浮选柱的研制与试验研究.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 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 o l _ 3 2 A u g u s t2 0 1 2 新型电解微泡浮选柱的研制与试验研究① 朱超英，易峦，程建国，阳华玲，吴希明 长沙矿冶研究院有限责任公司矿产资源开发利用技术研究所，湖南长沙4 1 0 0 1 2 摘要研制出一种适合细粒矿物浮选的新型电解微泡浮选柱，并进行了攀枝花钛铁矿和香炉山尾矿钨的回收试验。试验结果表 明，与普通浮选机相比，电浮选柱能获得更高的精矿品位，从而有效减少精选次数，简化工艺流程。 关键词细粒矿物；电解；微泡；浮选柱 中图分类号T D 9 2 3文献标识码A 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 0 4 6 0 3 近年来，随着我国矿产资源的不断贫细化，细粒矿 物的高效回收成为关键难题。高效选矿装备的开发是 实现细粒矿物有效回收的主要研究方向之一l lJ 。浮 选柱以其结构简单、高效节能，对微细粒浮选优势明显 等特点在国内外取得了长足的发展。气泡发生器是浮 选柱关键的技术之一，其产生的气泡性质与弥散程度 决定了浮选柱内部矿化效果的好坏心。] 。常规的气泡 发生器主要通过机械搅拌或多孔材料充气装置实现发 泡，且多在柱体内部采用气泡发生器产生的气泡进行 矿化，易导致矿化不均，浮选时间不够；而自吸式气泡 发生器的浮选柱因产生负压而吸人空气矿化的过程需 要高速矿浆，从而导致喷嘴极易磨损，且能耗高、中矿 循环量大。本文针对细粒氧化矿的回收，设计研制了 一种新型浮选装置电解微泡浮选柱，该设备采用 电解水发泡，气泡发生器采用外挂式，产生的气泡具有 活性好、气泡尺寸微细等优点，与普通浮选机相比，对 细粒氧化矿的浮选更具优势。 1 新型浮选柱的设计及工作原理 1 ．1 气泡发生器 气泡发生器是浮选柱的关键部位。电解微泡浮选 柱 以下简称为电浮选柱 采用电解水产生氢气和氧 气作为发泡方式，并进行矿物浮选。电解时采用特殊 的非溶性金属电极材料，具有耐腐蚀、使用寿命长等优 点。产生的气泡尺寸微细，约2 0 5 0 斗m 。气泡发生 器设计成圆柱形，并以多块阳极板和阴极板构成。另 设整流柜控制，可任意调解电流、电压的大小。电解水 采用从下到上的流动方向，以避免气泡运动方向与水 流方向相反，减少气泡兼并。气泡发生器采用外挂式 置于浮选柱下端。由于电解水能产生大量均匀的微小 气泡，因而能有效降低矿物的分选下限，对于微细粒矿 物分选具有更大的优势。 1 ．2 浮选柱的结构 浮选柱柱体设置为双柱体结构，可一次性完成粗 选和扫选作业。气泡发生器置于底部。柱体底部为混 合室，给料口设在与进水口相对位置的主柱体底部，排 矿口置于柱体中部。柱体下部为矿化区，中部为捕收 区，顶部为泡沫层区。电解水通过气泡发生器产生大 量气泡，溶气水从浮选柱的主柱体自下而上流入，与主 体底端给入的矿浆在混合室进行搅拌，实现矿浆矿化， 气泡与矿浆充分混合后形成大量矿化微泡，有用矿物 颗粒随泡沫不断向上运动，并从上部富集溢出，而亲水 性脉石矿物自中部进入次柱体，来不及上浮的气泡也 随之被带人次柱体，在次柱体中，浮选泡沫有充分空间 和时间继续上浮，使泡沫形成二次富集，完成扫选作 业，脉石矿物则从次柱体底部排出。 1 ．3 工作原理 由进水L I 给入水经气泡发生器后进入混合室，并 产生大量均匀、微小的活性气泡，通过调解合适的电 流，可控制所需的气泡量；与此同时，由进料口给人药 剂作用后的矿浆也进入混合室，在机械搅拌作用下充 分混合，并在浮选柱下端矿化。矿物与气泡作用后形 成矿化泡沫并向上迁移。在上升过程中，尤其在阻隔 板处不断兼并富集，最后的精矿泡沫进入泡沫溜槽，从 上部富集。尾矿及来不及上浮的部分泡沫则进人次柱 体中，进行再次捕收，完成扫选作业，尾矿最终从次柱 体底流口排出。 2 浮选试验 2 ．1 攀枝花钛铁矿试验 攀枝花微细粒级钛铁矿在常规的“强磁一浮选”工 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 6 - 2 9 作者简介朱超英 1 9 6 4 一 ，男，湖北人，教授级高级工程师，硕士研究生导师，长期从事选矿与环保技术与装备的研究与开发工作。 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月朱超英等新型电解微泡浮选柱的研制与试验研究 艺中存在回收率低的问题，尤其是细粒级部分钛铁矿 回收率不到4 0 ％，造成了大量宝贵的钛资源浪费。研 究针对攀枝花钛铁矿 选铁尾矿 一1 9I x m 的二级斜 板溢流样开展浮选试验研究。原矿含T i O 1 0 ％左右， 8 0 ％以钛铁矿形式存在，脉石矿物主要为钛辉石、角闪 石和斜长石，其次有绿泥石、云母等。采用浮选柱直接 进行浮选试验研究。 试验过程中对浮选柱进行了多次改进，包括浮选 柱体高度，添加泡沫稳流装置、冲洗水装置等。并结合 钛铁矿的性质，研究出了“脱硫．预氧化一浮钛”的浮选 工艺技术。通过优化药剂制度、浮选柱结构参数和操 作参数，最终确定试验条件为浮硫采用x R D ．8 L 浮 选机，药剂制度H 2 S O 。6 6 7k g ／t 、丁黄药3 2 5g ／t 、2 号 油6 5g ／t ；浮钛采用浮选柱，粗选六偏磷酸钠1 5 0g ／t 、 M O H2 ．5k g ／t 、H 2 S 0 415 3 3g ／t 。浮选柱操作参数，氧 2 0A 、U 氧6 ．8V 、Q 矿o ．4L ／m i n 、Q 水o ．4 5L ／m i n ，，浮 2 0A 、U 潭6 ．8V 。在药剂制度相同的情况下，采用普通 浮选机进行对比试验。 采用电浮选柱进行钛铁矿浮选试验流程如图1 所 示，试验结果如表1 所示。 钛铁矿原矿 钛粗精矿 尾矿 图1钛铁矿浮选试验流程 表1钛铁矿浮选对比试验结果 试验结果表明，与普通X R D 浮选机相比，电浮选 柱的选别指标更优，尤其是钛精矿品位，一次粗选就可 4 7 获得T i O 3 6 ．0 1 ％的高品位精矿，较普通浮选机足足 高出1 9 ．9 5 个百分点，表明采用电浮选柱能有效减少 精选次数，简化精选工艺流程。 采用“磨矿一脱硫．预氧化．浮钛”工艺流程，用电浮 选柱对另外两批不同精矿品位的钛铁矿进行浮选试 验，并与普通浮选机进行对比验证试验。由于之前用 的捕收剂M O S 缺乏，采用攀枝花现场用的M O H 作为 捕收剂，进行浮选试验。通过对浮选药剂制度进行微 调后，获得的试验结果如表2 所示。 表2 钛铁矿浮选对比验证试验结果 从两组试验结果来看，由于试验矿样性质的变化， 电浮选柱表现出来的分选效果略有差异，在获得回收 率相差不大的情况下，电浮选柱获得的精矿品位显著 高于普通的X R D 浮选机，分别高出了4 ．0 4 个百分点 和1 1 ．7 4 个百分点，表现出了更优的分选选择性。 由于电浮选柱采用电解水发泡，产生的气泡是含 0 的气泡，活性较好，在一定程度上有效提高分选的 选择性。此外，钛铁矿嵌布粒度微细，吨解选柱产生的 气泡尺寸极小，一方面能提高碰撞几率，从而提高浮选 回收率，另一方面，能有效捕捉细粒级的钛铁矿，从而 提高其分选的选择性。电浮选柱上端装有泡沫稳流挡 板和冲洗水装置，能有效克服脉石矿粒与有用矿粒之 间的非选择性团聚以及夹杂在矿化气泡中的细粒脉 石，减少矿泥罩盖，从而提高精矿品位。 2 。2 江西香炉山尾矿钨再回收试验 江西香炉山尾矿中含有部分未回收的钨，由于粒 度太细，采用常规浮选机几乎无法有效回收，试验采用 电浮选柱对其进行细粒级钨矿的回收。 试验矿样的钨品位为W O ，0 ．1 8 ％，钨矿物以白钨 矿为主，其他金属矿物以磁黄铁矿为主，少量闪锌矿、 黄铁矿等，脉石矿物种类较多，以石英、透辉石、阳起 石、方解石和萤石为主，少见长石、绢云母、绿泥石等。 单纯从产出粒度来看，欲使样品中9 0 ％以上的白钨矿 呈单体产出，需将样品进一步细磨至0 ．0 1 3m m 左右。 万方数据 4 8矿冶工程 第3 2 卷 因此，要想有效地将单体白钨矿富集回收非常困难。 原矿 尾矿库尾矿 经磨矿后先在普通浮选机中 脱硫，然后在电浮选柱中进行钨浮选回收试验，试验流 程见图2 。电浮选柱钨浮选试验条件粗选油酸用量 为1 6 7g ／t ，扫选油酸用量为1 1 0g ／t ，电解电流3 0A ， 电压1 1 ．1V ，浮选温度3 4 ℃，矿浆流量0 ．2 0L ／m i n ， 搅拌转速12 0 0r ／m i n 。用普通浮选机试验时的药剂制 度同浮选柱。试验结果见表3 所示。 由表3 可知，在香炉山钨尾矿浮选回收白钨矿试 验中，与普通浮选机相比，采用电浮选柱获得的钨粗精 矿品位提高了0 ．5 7 ％，钨回收率提高了8 ．5 4 ％。若将 钨粗精矿与扫选精矿合并，采用电浮选柱获得的混合 精矿平均W O ，品位为0 ．5 6 ％，回收率7 4 ．9 6 ％，而普 通浮选机获得的混合精矿平均W O ，仅为0 ．3 1 ％，回 收率为6 5 ．8 1 ％。由此可知，电浮选柱在细粒级钨矿 浮选中优于普通浮选机。 原矿 尾矿库尾矿 钨精矿尾矿 图2 钨矿浮选试验流程 表3 尾矿浮选回收钨试验结果 3 结语 1 根据电解水产气的原理，研究设计的电解微泡 浮选柱，其发泡方式具有气泡尺寸微细、活性好、气泡 量大小易控制的优点，是一种细粒级矿物高效分选 装置。 2 试验结果表明，电解微泡浮选柱对微细粒钛铁 矿和钨矿具有较好的分选效果，与普通浮选机相比，能 获得更高的精矿品位，从而有效减少精选次数，简化工 艺流程。 参考文献 【1 ] 李振，刘炯天，王永田，等．浮选技术的发展现状及展望[ J ] ． 金属矿山，2 0 0 8 1 1 6 ． [ 2 ] 陈志友，陈湘清，李旺兴，等．浮选柱气泡发生器的研究与进展 [ J ] ．煤炭加工与综合利用，2 0 0 8 2 1 9 2 1 ． [ 3 ] 桂夏辉，刘炯天，曹亦俊，等．气泡发生器结构性能的研究与进展 『J ] ．选煤技术，2 0 0 9 ．4 2 6 6 7 0 ． 万方数据