浮选柱在赤铁矿反浮选中的应用.pdf

S e ti e s N o ． 3 7 5 S e p t e mb e r 2 0 0 7 金属矿山 ME T AL MI NE 总第 3 7 5期 2 0 0 7 年第9期矿物工程浮选柱在赤铁矿反浮选中的应用李琳刘炯天王永田由晓芳中国矿业大学摘要针对提高某赤铁矿选矿厂的磁选精矿品位进行了浮选柱反浮选脱硅试验研究。结果表明，与传统的浮选机一次粗选、一次精选、三次扫选反浮选工艺流程相比，旋流一静态微泡浮选柱采用一次粗选、一次扫选工艺流程，在给矿品位和精矿品位基本相同的情况下，回收率提高了8 ． 3 7个百分点。旋流一静态微泡浮选柱在赤铁矿反浮选中的应用，为我国赤铁矿反浮选开辟了一条新的途径。关键词赤铁矿旋流一静态微泡浮选柱反浮选 Ap pl i c a t i o n o f Fl o t at i o n Co l umn i n Re v e r s e Fl o t at i o n of He m a t i t e Or e L i L i n L i u J i o n g t i a n Wa n g Yo n g t i a n Yo u Xi a o f a n g C h i n a U n i v e r s i t y o fMi n i n g a n d T e c h n o l o g y Ab s t r a c t Re s e a r c h i s ma d e o n t h e r e v e r s e fl o t a t i o n b y fl o t a t i o n c o l u mn f o r d e s i l i c a t i o n i n o r d e r t o i mp r o v e t h e c o n c e n t r a t e o f ma g n e t i c s e p ara t i o n o f a h e ma t i t e o r e c o n c e n t r a t o r ， T h e r e s u l t i n d i c a t e s t h a t c o mp are d t o t h e c o n v e n t i o n a l r e v e r s e fl o t a t io n p r o c e s s c o n s i s t i n g o f o n e r o u g h e r ，o n e c l e a n e r a n d t h r e e s c a v e n g e r s ，t h e p r o c e s s t h a t a d o p t s c y c l o n i c s t a t i c mi c r o b u b b l e fl o t a t i o n c o l u mn a n d c o n s i s t s o f o n e r o u g h e r a n d o n e s c a v e n g e r c a n r a i s e t h e r e c o v e r y b y 8 ． 3 7 ％． T h e a p p l i c a t i o n o f c y c l o n i c s t a t i c mi c r o b u b b l e fl o t a t i o n c o l u mn h a s o p e n e d a n e w r o u t e f o r Ch i n a g h e ma t i t e r e v e r s e fl o t a t i o n ． Ke ywo r ds He ma t i t e，Cyc l o ni c s t a t i c mi c r o b ub b l e flo t a t i o n c o l u mn，Re v e r s e flo t at i o n 随着我国国民经济的高速发展，钢铁需求量不断增加，铁精矿短缺问题已日显突出。多年来我国的铁矿山企业以加工分选磁铁矿为主，但经过建国 5 0年来的开发利用，随着磁铁矿资源逐步枯竭，我国易选的磁铁矿资源正面临日益短缺的局面，后备磁铁矿明显不足。中低品位赤铁矿矿石的分选加工引起业内的重视。我国后备的赤铁矿山相对较多，但相对难选。显然通过技术的进步加快我国赤铁矿的开发步伐，提高赤铁矿的利用率，具有重大的战略意义。进人 2 0世纪 9 0年代，随着赤铁矿选矿技术的不断发展，人们意识到，阴离子反浮选是提高铁精矿品位的有效手段之一。浮选作业目前有两个大的方面，一个是工艺与药剂；一个是设备与分选过程。在这两方面，工艺和药剂更多的受到人们的关注，但留下的空间在现实条件下并不是很大；设备与分选过程较少引起人们的关注。现在日益兴起的柱分选技术在微细粒分选方面的突破以及回收能力的提高给赤铁矿浮选带来了一个现实的发展空间。本研究采用“ 十五” 国家科技攻关期间在矿物分选方面呈现出选择性好、富集比高、回收能力强等优势的旋流一静态微泡浮选柱对赤铁矿进行浮选试验研究，取得了较为满意的试验结果，有望实现工业化。 1 矿石性质此次试验用矿石矿物组成较为简单，石英、假象赤铁矿、磁铁矿、赤铁矿含量占 9 0 ％以上，其铁矿物主要为假象赤铁矿、磁铁矿，次为镜铁矿、褐铁矿；脉石矿物主要为石英，其次为角闪石类及绿泥石类矿物。矿石结构构造也较为简单，主要为条带状构造，伴有少量揉皱状和块状构造，属于典型的鞍山式条带状沉积变质含铁石英岩矿石。本次试验取某选厂现场生产的混磁精强磁精和弱磁精进行研究。混磁精的粒度分析见表 1 。国家自然科学基金柱式梯级优化分选方法与矿物煤提纯的基础研究编号 5 0 4 2 5 1 6 8 。李琳 1 9 8 3 ～，男，中国矿业大学化工学院矿物加工工程专业，博士研究生， 2 2 1 0 0 8江苏省徐州市中国矿业大学化工学院选矿楼 2 0 5室。刘炯天 1 9 6 3 一，男，中国矿业大学化工学院，教授，博士生导师， 2 2 1 0 0 8江苏省徐州市。 - 5 9 维普资讯总第 3 7 5期金毳矽山 2 0 0 7年第 9期表 1 试样粒度分析结果粒级品位产率／％回收蓦解宣摩／／ mm ／％部分累计部分累计铁矿物脉石 O． o9 2 l 9． O 3 1 ． 5 9 1 0 0． 0 0 0、 6 6 1 0 0． 0 0 l 1 ． o 9 l 2． 4 o O． O 9 20． 0 7 61 6． 6 6 2 ． 1 5 9 8． 41 0、 7 8 9 9． 3 4 2 3． 0 3 21 ． 7 9 0． 0 7 60． 0 5 6 4 0． 7 1 l 1 ． 7 4 9 6． 2 6 1 O． 3 5 9 8． 5 7 81 ． O 3 5 6． 5 5 0． 0 5 60． 0 4 3 4 2． 3 9 6 ． 1 8 8 4． 5 2 5． 6 7 8 8． 2 2 8 9． 0 2 4 o． 5 7 一 O． O 4 3O． o 3l 4 5． 8 7 21 ． 4 2 7 8． 3 4 21 ． 2 8 8 2． 5 4 91 ． 2 7 4 7、 l 4 一 O． O 3 l0． 0 2l 4 7． 9 6 1 6． 3 9 5 6． 9 2 1 7． O 3 61 ． 2 6 9 3． O 9 7 7、 l 8 一 O． O 2 l0． 01 0 4 7． 8 2 1 1 ． 7 2 4 0． 5 3 l 2． 1 4 4 4． 2 3 9 5． 5 9 3、 5 5 0． 01 0 51 ． 4 3 2 8． 8 1 2 8． 8 1 3 2． O 9 3 2． O 9 9 5． 5 9 3． 5 5 合计 4 6 ． 1 7 1 0 0 ． 0 0 1 0 0 ． 0 0 8 9 ． 2 0 7 0 、 4 7 从表 l可见，随着粒度的变细，铁品位逐渐提高。因此，对细粒级的回收就显得格外重要。铁矿物解离度为 8 9 ． 2 0 ％，脉石的解离度为 7 0 ． 4 7 ％，说明该矿样已经解离的比较充分，不需磨矿，可直接进行浮选。 2 浮选机开路流程试验浮选机采用一次粗选、一次精选、三次扫选工艺流程，流程如图 1所示，试验结果见表 2 。表 2 浮选机试验结果％木N a O H1 k 木淀粉 0 ． 9 l, g ／ t C a O 0 ．4 k 半油酸0 3 k g 选十油酸 0 3 k g 扫 l 一广一扫精尸二禽精矿精尾二扫精广土 ] 图 1 浮选机开路试验流程浮选机试验在给矿含铁品位 4 4 ． 5 6 ％的条件下，采用一次粗选、一次精选、三次扫选反浮选流程，可以获得精矿产率 4 1 ． 6 0 ％、铁精矿品位 6 7 ． 8 4 ％、回收率 6 3 ． 1 5 ％的指标。基本能够达到要求，但回收率偏低。 3 浮选柱试验 3 ． 1 柱分选技术的发展概况 1 9 6 1 年加拿大人皮埃尔布廷 P i e r r e B o u t i n 发明了浮选柱，这种设备采用的对流分选原理，保证了疏水性颗粒的充分回收，而相对平静的分选环境显然有利于提高分选指标，因其独特的工作方式与运行效果，该浮选柱很快就在许多国家的选矿厂得到应用，我国也积极参与其中。但由于早期研制的浮选柱均为内部发泡器型，结构不合理，应用后经常发生结垢、堵塞尤其用于碱性矿浆时、脱落、破裂、充气不均匀等现象，导致浮选柱不能正常运行．使浮选柱的研究与应用陷入低潮。进入 2 0世纪 8 0年代之后，国外浮选柱的研究和应用逐渐形成热潮，以气泡发生器与整个设备的稳定运行为突破口，开发了一批新型浮选柱。在此基础上，中国矿业大学开发了拥有自己自主产权的旋流一静态微泡柱分离方法与设备。经过长期努力，特别是通过“ 九五” 国家重点科技攻关项目的实施，极大地推动了我国柱分选技术的发展形成了具有中国特色新型的柱分选方法旋流一静态微泡柱分选方法。旋流一静态微泡柱分离方法与设备获得 2 0 0 2年国家技术发明二等奖。同时在产业化方面也取得了巨大的进展。旋流一静态微泡浮选柱在煤炭分选方面已基本应用成熟，在分选工艺方面已形成了以浮选柱为核心的煤泥分选工艺系统。而矿用旋流一静态微泡浮选柱在磁铁矿反浮选、萤石分选、铜精选、钨粗选以及铅锌尾矿回收等领域都取得了优于传统浮选机的良好的效果。由于我国赤铁矿选矿生产中反浮选工艺应用比较广泛，而且比较成熟，但工艺流程比较长，生产成本也比较高。因此，旋流一静态微泡浮选柱在赤铁矿反浮选中会有比较广阔的发展空间。 3 ． 2 旋流一静态微泡浮选柱的分选原理旋流一静态微泡浮选的分离方法打破了最初柱浮选设备单一的“ 层流” 矿化反应模式，在保持柱浮选选择性优势的同时，引入了“ 紊流” 矿化反应机制，实现了物料的梯级优化分选，将柱浮选、旋流分离、高度紊流矿化有机地结合起来，建立了以浮选柱为基本结构形式的微细物料分离与回收方法，即旋流一静态微泡柱分离方法，形成了完善的矿化反应机制和分选过程，从而实现了由柱浮选到柱分选的方法创新。同浮选机各槽相同的矿化反应模式相比，单台柱分选设备内的多重矿化反应模式更显示出了其对微细粒物料的高选择性和强回收能力的优势。柱分选方法包括柱浮选、旋流分选、管流矿化 3 部分，分选原理如图2所示。维普资讯李琳等浮选柱在赤铁矿反浮选中的应用 2 0 0 7 年第9 期精矿图 2 旋流一静态微泡柱工作原理整个设备为柱体，柱浮选位于柱体上部，它采用逆流碰撞矿化的浮选原理，在低紊流的静态分选环境中实现微细物料的分选，在整个柱分选方法中起到粗选与精选作用；旋流分选与柱浮选呈上、下结构连接，构成柱分选方法的主体；旋流分选包括按密度的重力分离以及在旋流力场背景下的旋流浮选。旋流浮选不仅提供了一种高效矿化方式，而且使得浮选粒度下限大大降低，浮选速度大大提高。旋流分选以其强回收能力在柱分选过程中起到扫选柱浮选中矿作用。管流矿化利用射流原理，通过引人气体及粉碎成泡，在管流中形成循环中矿的气固液三相体系并实现了高度紊流矿化。管流矿化沿切向与旋流分选相连，形成中矿的循环分选。 3 ． 3 实验室浮选柱分选系统实验室浮选柱实验采用西7 5 m m x 2 0 0 0 m m旋流一静态微泡浮选柱作分选设备，西3 0 0 mm x4 5 0 m m搅拌桶作调浆设备，采用管道泵作中矿循环泵， 2台蠕动泵分别作给料和排矿泵，其分选系统结构如图3所示。泵排矿蠕动泵图3 实验室浮选柱分选系统 3 ． 4 浮选柱开路流程试验浮选柱采用一次粗选、一次扫选工艺流程，流程如图4所示，试验结果见表 3 。精矿扫精尾矿图 4 浮选柱开路试验流程表3 浮选柱试验结果％浮选柱试验在给矿品位 4 4 ． 8 7 ％的条件下，采用一次粗选、一次扫选反浮选流程，可以获得精矿产率 4 7 ． 8 0 ％、铁精矿品位 6 7 ． 1 4 ％、回收率 7 1 ． 5 2 ％的较好指标。与浮选机相比，在给矿品位和精矿品位基本相同的情况下，回收率提高了8 ． 3 7个百分点，并且流程大大缩短，充分体现了旋流一静态微泡浮选柱回收能力强、富集比高、选择性强的特点。 4结论 1 日益兴起的柱分选技术在微细粒分选方面的突破以及回收能力的提高给赤铁矿浮选带来了一个现实的发展空间。 2 浮选柱试验在给矿品位 4 4 ． 8 7 ％的条件下，采用一次粗选、一次扫选反浮选流程，可以获得精矿产率4 7 ． 8 0 ％、铁精矿品位6 7 ． 1 4 ％、回收率7 1 ． 5 2 ％的较好指标。与浮选机相比，在给矿品位和精矿品位基本相同的情况下，回收率提高了 8 ． 3 7个百分点，并且取代了浮选机的一次粗选、一次精选、三次扫选反浮选流程，大大缩短了工艺流程。 3 旋流一静态微泡浮选柱回收能力强、富集比高、选择性强，初步显示出在赤铁矿反浮选领域其相比于传统浮选机的优势，为其进一步的应用展现出良好的前景。参考文献 [ 1 ] 田嘉印，等．我国红矿铁矿选矿高效节能技术及设备评述 [ c] ／／金属矿山杂志社． 2 0 0 5年全国选矿高效节能技术及设备学术研讨与成果推广交流会论文集．马鞍山金属矿山杂志社， 2 0 0 5 1 6 _ 2 4 ．收稿日期2 0 0 7 - 0 7 - 2 5 6 l 烈盟瑶维普资讯