FCSMC浮選柱在南芬選礦廠赤鐵礦分選工藝中的應(yīng)用

付國龍 范兆玲 李庚輝 李淑燕

(本鋼南芬選礦廠)

FCSMC浮選柱在南芬選礦廠赤鐵礦分選工藝中的應(yīng)用

付國龍 范兆玲 李庚輝 李淑燕

(本鋼南芬選礦廠)

隨著南芬選礦廠開采量的增加以及礦石的貧化，采出赤鐵礦量增加幅度較大，造成生產(chǎn)指標(biāo)持續(xù)下降，嚴(yán)重制約了選礦廠的生產(chǎn)。為充分利用露天采場(chǎng)中的赤鐵礦資源，南芬選礦廠采用浮選柱作為浮選設(shè)備進(jìn)行工藝改進(jìn)。實(shí)踐表明，工藝及設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，反浮精礦鐵品位達(dá)到65%～66%，浮選尾礦鐵品位在16%以下。浮選柱替代浮選機(jī)反浮選，具有工藝短、流程簡(jiǎn)單、質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)，且浮選柱藥劑消耗及電耗都低于浮選機(jī)。FCSMC浮選柱在南芬選礦廠的應(yīng)用成功，開創(chuàng)了國內(nèi)赤鐵礦反浮選工藝采用浮選柱技術(shù)的先例，具有十分重要的意義。

FCSMC浮選柱 反浮選 赤鐵礦

南芬選礦廠是本鋼集團(tuán)主要的原料基地之一，所處理的礦石來自南芬露天礦，原工藝為單一的弱磁選流程處理露天采場(chǎng)中的磁鐵礦。而露天采場(chǎng)中附存部分赤鐵礦資源，近年來，隨著開采量的增加以及礦石的貧化，采場(chǎng)中的赤鐵礦量增加幅度較大，造成生產(chǎn)指標(biāo)持續(xù)下降，嚴(yán)重制約了選礦廠的生產(chǎn)。為充分利用露天采場(chǎng)中的赤鐵礦資源，2009年選礦廠建成年處理原礦100萬t的赤鐵礦生產(chǎn)工藝，采用弱磁、強(qiáng)磁—陰離子反浮選工藝專門處理采場(chǎng)中的赤鐵礦。設(shè)計(jì)施工時(shí)受到工藝場(chǎng)地條件制約，在反浮選工藝設(shè)備選擇方面，沒有選擇占地面積較大的浮選槽，而是采用中國礦業(yè)大學(xué)研制的高效浮選柱，通過近幾年的生產(chǎn)實(shí)踐及改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了反浮選作業(yè)的短流程分選，并取得了較好的效果，積累了寶貴的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 選礦廠工藝介紹

南芬選礦廠自投產(chǎn)后，由于采出礦石性質(zhì)不斷變化，選別工藝進(jìn)行了幾次較大地完善，目前采用半自磨—兩段球磨—細(xì)篩分級(jí)—篩上再磨再選—弱磁—兩段強(qiáng)磁—陰離子反浮選工藝，現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)，當(dāng)原礦品位約30%時(shí)，赤鐵礦精礦品位為65%左右，尾礦品位控制在16%以下，工藝流程見圖1。該工藝采用磁鐵礦、赤鐵礦分別分選，高頻細(xì)篩提質(zhì)，弱磁得磁鐵精礦，強(qiáng)磁—陰離子反浮選工藝處理赤鐵礦及篩上量，得到反浮選精礦，兩者合并為最終赤鐵礦精礦，因此與鞍鋼等選礦廠成熟的赤鐵礦選礦工藝完全不同，具有如下特點(diǎn)。

圖1 南芬選礦廠工藝流程

(1)選別工藝采用磁鐵礦、赤鐵礦分別分選，對(duì)礦石磁性的變化適應(yīng)性強(qiáng)，適合處理磁性偏大的赤鐵礦或赤鐵礦、磁鐵礦混合礦，這與南芬露天礦性質(zhì)相匹配。

(2)陰離子反浮選工藝中采用的設(shè)備為中國礦業(yè)大學(xué)研制的FCSMC高效浮選柱，為國內(nèi)首次應(yīng)用于赤鐵礦反浮選實(shí)踐，反浮選流程設(shè)計(jì)為1粗2掃工藝，粗選直接得精礦，與采用常規(guī)浮選槽的1粗1精3掃流程相比，屬于短流程，在不影響生產(chǎn)指標(biāo)情況下，節(jié)省了廠房面積及投資費(fèi)用。

(3)在選別工藝中設(shè)置高頻細(xì)篩提質(zhì)，一是穩(wěn)定了由于礦石性質(zhì)變化造成的入浮量波動(dòng)；二是提高了反浮選入浮品位，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐細(xì)篩作業(yè)篩上產(chǎn)品鐵品位在50%以上，使反浮選入浮品位穩(wěn)定在46.00%～50.00%，有利于反浮選生產(chǎn)指標(biāo)的穩(wěn)定。

2 FCSMC浮選柱的結(jié)構(gòu)及分選原理

FCSMC系列旋流-靜態(tài)微泡浮選柱由中國礦業(yè)大學(xué)研制，是微細(xì)顆粒的高效分選設(shè)備。該系列浮選柱采用了重選與浮選相結(jié)合的微細(xì)物料分選理論，解決了傳統(tǒng)浮選柱分選效率低的缺陷。該浮選柱包括柱體分選、旋流分離和管流礦化3部分，整個(gè)分離過程在柱體內(nèi)完成，浮選柱結(jié)構(gòu)原理見圖2。

圖2 浮選柱結(jié)構(gòu)原理

FCSMC浮選柱集柱浮選與柱分流于一體，構(gòu)建了旋流粗選、管流礦化、旋流掃選的循環(huán)中礦分選鏈，利用旋流分選和管流礦化提高分選效率，使柱高與傳統(tǒng)浮選柱相比大幅度降低。對(duì)于礦物浮選，柱分離段和旋流分離段的聯(lián)合分選具有十分重要的意義，柱分離段的優(yōu)勢(shì)在于提高了選擇性，保證較高的產(chǎn)品質(zhì)量；而旋流分離段的優(yōu)勢(shì)在于提高產(chǎn)率，保證較高的回收率。

整個(gè)設(shè)備為柱體，柱浮選位于柱體上部，其采用逆流碰撞礦化的浮選原理，在低紊流的靜態(tài)分選環(huán)境中實(shí)現(xiàn)微細(xì)物料的分選，在整個(gè)柱分選方法中起到粗選與精選的雙重作用。旋流分離段采用柱-錐相連的水介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)，并與柱體分選段呈上下結(jié)構(gòu)的直通連接，倒錐形套錐把經(jīng)過旋流力場(chǎng)充分作用的底部礦漿機(jī)械地分流成兩部分：中間密度物料進(jìn)入內(nèi)倒錐，成為循環(huán)中礦；高密度的物料則由內(nèi)外倒錐之間排出成為最終精礦。旋流浮選不僅提供了一種高效礦化方式，而且大大降低了浮選粒度下限，提高了浮選速度，并以其強(qiáng)回收能力在柱分選過程中起到掃選柱浮選中礦作用。管流礦化利用了射流原理，通過引入氣體以及粉碎成泡，在管流中形成循環(huán)中礦的氣液固三相體系并實(shí)現(xiàn)了高度紊流礦化。管流礦化沿切向與旋流分選相連，形成中礦的循環(huán)分選。氣泡發(fā)生器與浮選管段直接相連成一體，單獨(dú)布置在柱體體外；其出流沿切線方向與旋流分離段柱體相連，相當(dāng)于旋流器的切線給料管，氣泡發(fā)生器上設(shè)導(dǎo)氣管。

3 FCSMC浮選柱在南芬選礦廠的應(yīng)用

南芬選礦廠赤鐵礦浮選原設(shè)計(jì)為常規(guī)陰離子反浮選流程，反浮選設(shè)備采用浮選機(jī)，由于選礦廠場(chǎng)地條件不能滿足設(shè)計(jì)要求，因此委托中國礦業(yè)大學(xué)在長沙礦冶研究院確定的主體工藝的基礎(chǔ)上，探索采用FCSMC系列旋流微泡浮選柱替代的可行性，力求實(shí)現(xiàn)赤鐵礦反浮選的短流程分選。

中國礦業(yè)大學(xué)針對(duì)南芬赤鐵礦反浮選試驗(yàn)采用φ75 mm×2 000 mm旋流-靜態(tài)微泡浮選柱作為分選試驗(yàn)設(shè)備，采用1粗2掃柱浮選流程，在入浮鐵品位44.56%時(shí)得到鐵品位66.22%的精礦、作業(yè)回收率為77.80%。與浮選機(jī)相比，精礦鐵品位提高了近1個(gè)百分點(diǎn)、作業(yè)回收率提高了2個(gè)百分點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了精礦鐵品位和回收率的雙提高。

根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)柱浮選試驗(yàn)結(jié)果，與常規(guī)浮選機(jī)相比，柱浮選不但指標(biāo)得以提高，而且簡(jiǎn)化了流程，表明FCSMC高效浮選柱具有更強(qiáng)的回收能力和選擇性，考慮到流程的靈活性以及進(jìn)一步提高金屬回收率，現(xiàn)場(chǎng)采用1粗2掃柱浮選工藝短流程，南芬選礦廠也因此成為國內(nèi)首家應(yīng)用柱浮選的赤鐵礦選廠，并獲得了2013年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。所用浮選柱型號(hào)及參數(shù)見表1。

表1 浮選柱型號(hào)及參數(shù)

南芬選礦廠赤鐵礦工藝運(yùn)行后，反浮選系統(tǒng)運(yùn)行一直不穩(wěn)定，經(jīng)常跑槽，同時(shí)生產(chǎn)指標(biāo)較差，赤鐵礦精礦平均品位僅為60%～63%，不但沒有達(dá)到65%的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)精礦質(zhì)量波動(dòng)較大，經(jīng)常在60%以下。通過聯(lián)合中國礦業(yè)大學(xué)進(jìn)行分析，其原因?yàn)椋阂皇窃∵x柱一直應(yīng)用在常溫正浮選，沒考慮赤鐵礦反浮選礦漿的加溫問題；二是赤鐵礦反浮選泡沫較有色金屬粘，泡沫的流動(dòng)性差；三是中礦的循環(huán)壓力沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值。為此，選礦廠與中國礦業(yè)大學(xué)聯(lián)合進(jìn)行了流程改造。

(1)在Ⅰ掃、Ⅱ掃系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱交換器，利用蒸汽對(duì)礦漿進(jìn)行加熱，從而達(dá)到反浮選工藝要求的溫度，即30 ℃以上。

(2)改進(jìn)原浮選柱的集泡槽，由周邊形式改為浮選柱中心匯集泡沫，并通過中心集礦管路給到下一工序，同時(shí)適當(dāng)降低Ⅰ掃、Ⅱ掃浮選柱的泡沫堰高度，使泡沫更易流出，對(duì)吸漿器進(jìn)行局部改進(jìn)，增加了吸漿量。

(3)對(duì)粗選浮選柱中礦循環(huán)系統(tǒng)的渣漿泵更換大功率電機(jī)，由160kW增加到220kW，從而保證粗選循環(huán)壓力達(dá)到0.25MPa以上。

南芬選礦廠通過對(duì)FCSMC旋流微泡浮選柱在生產(chǎn)實(shí)際中存在的問題進(jìn)行改進(jìn)后，運(yùn)行一直穩(wěn)定，反浮精礦鐵品位達(dá)到65%～66%，浮選尾礦鐵品位在16%以下。中國礦業(yè)大學(xué)在浮選柱在南芬選礦廠成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上，針對(duì)鐵礦物浮選特點(diǎn)，對(duì)浮選柱進(jìn)行了完善：一是完善自動(dòng)化系統(tǒng)，應(yīng)用變頻技術(shù)控制底流泵，用于替代電磁閥門，以及PLC集成控制替代PID表；二是研究出精選型、正反浮選型浮選柱，用于不同礦石性質(zhì)物料分選；三是改進(jìn)了泡沫集礦系統(tǒng)，便于泡沫流動(dòng)。

4 結(jié) 論

南芬選礦廠赤鐵礦浮選工藝采用浮選柱作為浮選設(shè)備，經(jīng)設(shè)備改進(jìn)后的生產(chǎn)實(shí)踐表明，工藝及設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的選礦指標(biāo)，浮選柱替代浮選機(jī)反浮選，與傳統(tǒng)浮選機(jī)1粗1精3掃工藝流程相比，具有工藝短、流程簡(jiǎn)單、質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)，浮選柱藥劑消耗及電耗都低于浮選機(jī)，有利于降低生產(chǎn)成本。FCSMC浮選柱在南芬選礦廠的成功應(yīng)用，開創(chuàng)了國內(nèi)赤鐵礦反浮選工藝采用浮選柱技術(shù)的先例，具有十分重要的意義。

[1] 劉炯天.旋流-靜態(tài)微泡柱分選方法及應(yīng)用[J].選煤技術(shù)，2000(28):42-44.

[2] 中國礦業(yè)大學(xué).鞍鋼集團(tuán)弓長嶺赤鐵礦柱式短流程分選試驗(yàn)研究[R].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2007:14-16.

[3] 張海軍，劉炯天，韋錦華，等.FCSDC浮選柱提鐵降硅工業(yè)試驗(yàn)研究[J].礦冶工程，2008(28):31-34.

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[5] 中國礦業(yè)大學(xué).赤鐵礦柱式短流程分選技術(shù)研究經(jīng)濟(jì)效益分析報(bào)告[R].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2012.

2015-03-12)

付國龍(1966—)，男，碩士，廠長，高級(jí)工程師，117014 遼寧省本溪市。