新型微細(xì)粒浮選機(jī)分選某銅礦的試驗(yàn)研究

曹玉川，黃光耀，2，楊柳毅，劉思為，鄧慶湘

（1.長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南長沙 410012；2.昆明理工大學(xué)，云南昆明 650093）

新型微細(xì)粒浮選機(jī)分選某銅礦的試驗(yàn)研究

曹玉川1，黃光耀1，2，楊柳毅1，劉思為1，鄧慶湘1

（1.長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南長沙 410012；2.昆明理工大學(xué)，云南昆明 650093）

介紹長沙礦冶研究院新型微細(xì)粒浮選機(jī)的工作原理及特點(diǎn)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，同傳統(tǒng)機(jī)械攪拌浮選機(jī)相比，粗掃選段，新型微細(xì)粒浮選機(jī)獲得的銅粗精礦品位及總回收率均高于機(jī)械攪拌浮選機(jī)指標(biāo)；精選段，新型微細(xì)粒浮選機(jī)獲得了更高富集比的銅精礦，選礦效率超機(jī)械攪拌浮選機(jī)5個(gè)百分點(diǎn)以上，新型微細(xì)粒浮選機(jī)具有富集比高、精選次數(shù)少，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗的特點(diǎn)，是一種應(yīng)用前景廣泛的細(xì)粒浮選設(shè)備。

微細(xì)粒浮選；CFC浮選機(jī)；銅礦；浮選

資源不可再生性和稀缺性，決定了資源的重要性，特別是我國的礦產(chǎn)資源分布特點(diǎn)表現(xiàn)為貧、細(xì)、雜的趨勢愈加明顯［1］，其礦物嵌布特征導(dǎo)致了部分目的礦物必須充分細(xì)磨才能有效單體解離，然而微細(xì)粒礦物具有質(zhì)量輕、比表面積大、活化能高、易被氧化等特性，難以有效分選和回收［2，3］。

我國是一個(gè)礦物資源消耗大國，每年因?yàn)榈V物粒度過細(xì)無法選別而造成的損失相當(dāng)驚人［4］，因此，研究開發(fā)新一代微細(xì)粒浮選機(jī)對(duì)于提高我國資源的保障水平和綜合利用率具有重要意義。

1 CFC高效微細(xì)粒浮選機(jī)

Crimm Flotation Cell（CFC）系列高效微細(xì)粒浮選機(jī)（又稱為“氣穴空化”浮選機(jī)）是長沙礦冶研究院獨(dú)立自主開發(fā)的具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代高效微細(xì)粒浮選設(shè)備。新設(shè)備采用“管流紊態(tài)礦化與靜態(tài)分選”二者的有機(jī)結(jié)合，布置在下導(dǎo)管內(nèi)的噴嘴利用礦漿高速流動(dòng)形成負(fù)壓區(qū)，自吸入空氣，礦漿和卷入空氣高紊態(tài)混合在下導(dǎo)管內(nèi)形成一定粒徑分布的微氣泡，礦漿與礦化氣泡又在設(shè)備的分選區(qū)釋放，形成一定的壓差，導(dǎo)致了溶氣析出，又一次產(chǎn)生微氣泡，從而有效地增加了氣泡與顆粒之間的碰撞概率、黏附概率，實(shí)現(xiàn)了微細(xì)礦物顆粒的浮選速率常數(shù)增加，利用“紊態(tài)礦化與靜態(tài)分選”的有機(jī)結(jié)合，高效實(shí)現(xiàn)了微細(xì)礦物顆粒的浮選回收［5］。CFC浮選機(jī)具有富集比高，節(jié)能降耗，自動(dòng)控制，操作簡單等特點(diǎn)，設(shè)備示意圖如圖1所示［5］。

圖1 Crimm Flotation Cell高效微細(xì)粒浮選機(jī)示意圖

2 原礦性質(zhì)

2.1 試樣多元素分析

試樣多元素分析結(jié)果見表1，由表1可知，試驗(yàn)礦樣中可供回收的有價(jià)元素主要為銅，含量為0.82%，選礦需要排除的組分主要有SiO2、Fe、MgO等。

表1 試驗(yàn)礦樣化學(xué)多元素分析

2.2 試樣物相分析

試樣銅物相分析結(jié)果見表2。

銅物相銅含量分布率自由氧化銅0.022 2.68結(jié)合氧化銅0.020 2.44次生硫化銅0.038 4.64原生硫化銅0.740 90.24合計(jì)0.820 100.00

3 CFC浮選機(jī)浮選試驗(yàn)

采用前期試驗(yàn)確定的藥劑制度，對(duì)CFC浮選機(jī)操作參數(shù)進(jìn)行了條件試驗(yàn)。

3.1 吸氣量條件試驗(yàn)

按圖2所示工藝流程，進(jìn)行了CFC浮選機(jī)吸氣量的條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖2 吸氣量試驗(yàn)流程圖

表3 吸氣量試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，隨著吸氣量增加，精礦產(chǎn)率及回收率增加，精礦品位略微下降，損失在尾礦中的銅降低了，當(dāng)吸氣量為0.16 m3／h時(shí)，銅精礦品位以及回收率指標(biāo)較為理想，繼續(xù)增加吸氣量，精礦品位下降，回收率僅上升了0.11%，綜合考慮確定吸氣量為0.16 m3／h。

3.2 泡沫層厚度條件試驗(yàn)

泡沫層厚度即為浮選機(jī)柱體內(nèi)礦漿液面與浮選機(jī)柱頂（泡沫溢出口）之間的高度，泡沫層越厚，意味著浮選時(shí)礦漿液面越低。泡沫層越厚，氣泡脫離礦漿面，直至溢出需要上升的路徑及時(shí)間越長，這之間存在泡沫的二次富集過程，因此泡沫層厚，相對(duì)來說，精礦品位會(huì)越高。

試驗(yàn)流程如圖3所示，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖3 泡沫層厚度試驗(yàn)流程圖

表4 泡沫層厚度試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，隨著泡沫層厚度的增加，精礦產(chǎn)率降低，精礦回收率也慢慢降低，精礦銅品位則逐漸升高。

當(dāng)泡沫層厚度為100 mm時(shí)，可獲得精礦銅品位4.67%，銅回收率86.21%的指標(biāo)，繼續(xù)增加泡沫層厚度，精礦品位上升，但是回收率下降較快，泡沫層厚度為130 mm時(shí)，精礦回收率79.52%，下降了6.69%，考慮到粗選回收率指標(biāo)，確定泡沫層厚度為100 mm。

3.3 CFC浮選機(jī)全流程開路試驗(yàn)

采用CFC浮選機(jī)，針對(duì)原礦進(jìn)行了“一粗二掃一精”全流程開路試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 CFC浮選機(jī)全流程開路試驗(yàn)結(jié)果%

由表5可知，采用“一粗二掃一精”開路流程，可獲得銅精礦銅品位19.12%，回收率73.65%，中礦銅品位0.38%～0.86%，中礦回收率22.99%，尾礦銅品位0.040%，尾礦銅損失率3.36%的指標(biāo)。

4 CFC浮選機(jī)與傳統(tǒng)機(jī)械攪拌浮選機(jī)對(duì)比試驗(yàn)

4.1 粗掃選段對(duì)比

在相同藥劑制度條件下，浮選流程均為“一粗二掃”，工藝流程如圖3所示，試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果見表6。

表6 粗掃選段試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果

由表6可以看出，采用“一粗二掃”工藝流程，CFC浮選機(jī)可獲得含銅4.67%的粗銅精礦，回收率86.21%，中礦銅品位0.38%～0.64%，中礦回收率10.43%，尾礦銅品位0.040%，尾礦銅損失率3.36%的指標(biāo)；機(jī)械攪拌浮選機(jī)可獲得含銅4.28%的粗銅精礦，回收率86.23%，中礦銅品位0.37%～0.71%，中礦回收率10.13%，尾礦銅品位0.042%，尾礦銅損失率3.64%的指標(biāo)。

從粗精礦來看，在相當(dāng)?shù)拇志V回收率條件下，采用CFC浮選機(jī)獲得的精礦質(zhì)量高于機(jī)械攪拌浮選機(jī)指標(biāo)0.39%；從尾礦來看，尾礦品位以及尾礦銅損失率均低于機(jī)械攪拌浮選機(jī)指標(biāo)。針對(duì)該原礦，CFC浮選機(jī)粗精礦品位及總回收率均高于機(jī)械攪拌浮選機(jī)指標(biāo)。

4.2 精選段對(duì)比

為了對(duì)比的科學(xué)性及準(zhǔn)確性，兩種浮選設(shè)備精選給礦均采用機(jī)械攪拌浮選機(jī)粗選獲得的銅粗精礦（含Cu 4.28%）。工藝流程為一次精選，精選段藥劑為CaO 70 g／t，試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果見表7。

表7 精選段試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果

為了對(duì)比的科學(xué)性及嚴(yán)謹(jǐn)性，引入了選礦效率這一評(píng)價(jià)參數(shù)，該參數(shù)的大小表示選礦過程中選礦效果優(yōu)劣的程度。

選礦效率公式如下：

式中：γ為精礦產(chǎn)率／%；α為給礦品位／%；β為精礦品位／%；βm為礦物的理論品位／%，對(duì)黃銅礦為銅品位34.56%。

由表7可知，機(jī)械攪拌浮選機(jī)一次精選可以從含銅4.28%的銅粗精礦提升至12.12%，作業(yè)回收率93.26%；CFC浮選機(jī)一次精選可以從含銅4.28%的銅粗精礦提升至15.21%和18.68%，作業(yè)回收率分別為90.78%和84.16%。

從選礦效率來看，精選段CFC浮選機(jī)選礦效率達(dá)到了74.05%和74.45%，而機(jī)械攪拌浮選機(jī)只有68.86%，選礦效率分別超過機(jī)械攪拌浮選機(jī)5.19和5.59個(gè)百分點(diǎn)。

采用CFC浮選機(jī)能夠獲得更高富集比的銅精礦，減少精選次數(shù)，降低生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)流程簡單化，便于操作管理及節(jié)能降耗。

5 結(jié) 語

1.針對(duì)含銅0.82%的原礦，采用CFC浮選機(jī)“一粗二掃一精”開路流程，可獲得銅精礦銅品位19.12%，回收率73.65%，中礦銅品位0.38%～0.86%，中礦回收率22.99%，尾礦銅品位0.040%，尾礦銅損失率3.36%的指標(biāo)。

2.粗掃選階段對(duì)比，從粗精礦來看，在相當(dāng)?shù)木V回收率條件下，采用CFC浮選機(jī)獲得的精礦質(zhì)量高于機(jī)械攪拌浮選機(jī)指標(biāo)0.39%；從尾礦來看，尾礦品位以及尾礦銅損失率均低于機(jī)械攪拌浮選機(jī)指標(biāo)，針對(duì)該原礦，CFC浮選機(jī)粗銅精礦品位及總回收率均高于機(jī)械攪拌浮選機(jī)指標(biāo)。

3.精選段對(duì)比，機(jī)械攪拌浮選機(jī)一次精選可以從含銅4.28%的銅粗精礦提升至12.12%，作業(yè)回收率93.26%；CFC浮選機(jī)一次精選可以從含銅4.28%的銅粗精礦提升至15.21%和18.68%，作業(yè)回收率分別為90.78%和84.16%。從選礦效率來看，精選段CFC浮選機(jī)選礦效率達(dá)到了74.05%和74.45%，而機(jī)械攪拌浮選機(jī)只有68.86%，選礦效率分別超過機(jī)械攪拌浮選機(jī)5.19和5.59個(gè)百分點(diǎn)。

4.采用CFC浮選機(jī)能夠獲得更高富集比的銅精礦，減少精選次數(shù)，降低生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)流程簡單化，便于操作管理及節(jié)能降耗。

［1］ 謝承祥，李厚民，王瑞江，等.中國查明鐵礦資源儲(chǔ)量的數(shù)量、分布及保障程度分析［J］.地球?qū)W報(bào)，2009，30（3）：387－394.

［2］ 葛英勇，侯靜濤，余俊.微細(xì)粒礦物浮選技術(shù)進(jìn)展［J］.金屬礦山，2010，（12）：90－94.

［3］ 殷武.浮選設(shè)備的新進(jìn)展［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2015，（7）：187－189.

［4］ 姚偉，李茂林，崔瑞，等.微細(xì)粒礦物的分選技術(shù)［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2015，（1）：66－69.

［5］ 黃光耀，曹玉川，李希山，等.新型微細(xì)粒浮選機(jī)與機(jī)械攪拌浮選機(jī)的對(duì)比工業(yè)試驗(yàn)研究［J］.有色金屬（選礦部分），2012，（2）：64－66.

Experimental Study on Flotation of Some Copper Ore by Using Crimm Flotation Cell

CAO Yu-chuan1，HUANG Guang-yao1，2，YANG Liu-yi1，LIU Si-wei1，DENG Qing-xiang1
（1.Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co.，Ltd.，Changsha 410012，China；2.Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China）

The working principle and characteristic of crimm flotation cell were introduced.Experimental results indicated that in comparison withmechanical flotation cell tests obtained higher rough concentrate grade and recovery in the roughing and scavenging stage and higher concentrate grade in the cleaning stage.The mineral processing efficiency raised more than 5%by crimm flotation cell in comparison with mechanical flotation cell.Crimm flotation cell has higher enrichment ratio，savesmore energy.Crimm flotation cellwill bewidely used in fine and ultra-fine flotation.

fine particle flotation；CFC flotation cell；copper ore；flotation

TD456

A

1003－5540（2017）04－0011－04

2017－05－21

省部共建復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課（CNMRCUKF1502）。

曹玉川（1987－），男，工程師，主要從事微細(xì)粒浮選工藝技術(shù)與設(shè)備研究工作。