泗洲選礦廠一段浮選作業(yè)充氣量分布研究

李春華，蘇輝財(cái)

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

德興銅礦是世界著名的特大型斑巖銅礦，采選綜合生產(chǎn)規(guī)模13萬(wàn) t/d，有大山和泗洲兩個(gè)選礦廠。泗洲選礦廠有一期和二期兩條生產(chǎn)線，每條線浮選流程分為兩段浮選。一期一段采用9臺(tái)KYF-130浮選機(jī)進(jìn)行粗掃選作業(yè)，采用2+（1+2）+2+2方式配置，見圖1。前兩臺(tái)浮選出粗精礦，進(jìn)入二段浮選柱和浮選機(jī)聯(lián)合流程［1］?？諝庾鳛樽盍畠r(jià)的藥劑，對(duì)礦石性質(zhì)變化敏感，其大小及分布直接決定浮選作業(yè)的指標(biāo)［2］。泗洲選礦廠改造升級(jí)后已運(yùn)行6年，近年來(lái)隨著礦石稟賦變差，充氣量的大小和分布沒有很好做出相應(yīng)的精細(xì)化調(diào)整，一直憑經(jīng)驗(yàn)操作。因此很有必要對(duì)泗洲選廠浮選機(jī)充氣量進(jìn)行測(cè)試，探索氣量分布的規(guī)律，為適應(yīng)礦石性質(zhì)的變化找到充氣量的支撐模型。

圖1 一段采用9臺(tái)KYF-130浮選機(jī)配置

2 充氣量測(cè)試方法

為了更全面的評(píng)估浮選機(jī)的充氣量，對(duì)二期一段作業(yè)中的每臺(tái)浮選機(jī)進(jìn)行了測(cè)量。采用排水取氣方法［3］，其過程如下：將浮選機(jī)槽內(nèi)充滿水, 測(cè)量直徑方向的充氣量，并分成若干個(gè)測(cè)量點(diǎn)，如圖2所示。用一個(gè)標(biāo)定高度的、一端封閉的有機(jī)玻璃管,在每個(gè)測(cè)點(diǎn)先充滿水，然后垂直倒置插入礦漿中，要保證管口低于液面，當(dāng)液面下降到第一個(gè)刻度計(jì)時(shí)，如圖2（a）所示，到標(biāo)定高度時(shí)，如圖2（b）所示，記下所用的時(shí)間。以同樣的方法進(jìn)行下一點(diǎn)的測(cè)量,直到所有的測(cè)點(diǎn)全部測(cè)完。為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，每個(gè)試驗(yàn)條件下重復(fù)測(cè)量2～3次。然后計(jì)算出每點(diǎn)的充氣量,并計(jì)算浮選機(jī)槽內(nèi)的空氣分散度。

圖2 排水取氣法測(cè)充氣量

計(jì)算過程如下：由于測(cè)量長(zhǎng)度為200mm，先計(jì)算出每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的排水時(shí)間的平均值，則代入公式算出各點(diǎn)的平均充氣量Q，然后計(jì)算出所有測(cè)量點(diǎn)的平均值；空氣分散度計(jì)算公式為為所有測(cè)量點(diǎn)中最大充氣量，為所有測(cè)量點(diǎn)中的最小充氣量。

由于浮選槽內(nèi)有推泡錐,其上部又有傳動(dòng)機(jī)構(gòu),因此測(cè)定整個(gè)槽體截面上的充氣量比較困難,而且也沒必要。根據(jù)KYF-130充氣式機(jī)械攪拌浮選機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，考慮到對(duì)稱性設(shè)計(jì)測(cè)點(diǎn)的分布如圖3所示。在直徑5.0m的半圓內(nèi)測(cè)量9個(gè)點(diǎn)（外圓），在直徑3.0m的圓內(nèi)測(cè)量5個(gè)點(diǎn)（內(nèi)圓），一共測(cè)量14個(gè)點(diǎn)。

圖3 每臺(tái)浮選機(jī)充氣量測(cè)點(diǎn)的分布

3 結(jié)果與討論

3.1 泡沫層厚度分布

泡沫層厚度與充氣量大小有緊密的關(guān)系［3-4］，為了更好的對(duì)比測(cè)試的結(jié)果，對(duì)一段每個(gè)作業(yè)的液位進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖4所示。

圖4 不同作泡沫層厚度

從圖中可以看出，泡沫層厚度除粗Ⅱ-0外，基本隨作業(yè)呈減小趨勢(shì)。

3.2 內(nèi)外圓周充氣量分布

為了評(píng)估單臺(tái)浮選槽的內(nèi)外區(qū)域的充氣量分布，對(duì)外圓（直徑5.0m）分布的1、2、3、4、5、11、12、13、14等9個(gè)點(diǎn)的充氣量求算數(shù)平均值，對(duì)內(nèi)圓（直徑3.0m）分布的6、7、8、9、10等5個(gè)點(diǎn)充氣量求算數(shù)平均值。對(duì)兩值的大小進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果見圖5。

圖5 內(nèi)外泡沫槽充氣量分布曲線

由圖可以看出，內(nèi)圓充氣量略微大于外圓充氣量，其中粗II-1、粗II-2和掃II-1內(nèi)外圓區(qū)域充氣差別較為明顯，其它數(shù)據(jù)顯示外圓充氣量可以與內(nèi)圓相當(dāng)，甚至是大于內(nèi)圓。說明內(nèi)外圓的充氣速率分布沒有一致的規(guī)律性，從內(nèi)外圓充氣量的重合度看，內(nèi)外圓充氣相對(duì)均勻。

3.3 充氣量大小與功耗

在礦漿濃度穩(wěn)定的情況下，浮選機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功耗與充氣量大小呈反比［4-6］。充氣量大，功耗小，充氣量小功耗大。為了校核充氣量測(cè)量結(jié)果的正確性，對(duì)每臺(tái)浮選機(jī)機(jī)的電流進(jìn)行了測(cè)量?？紤]到粗II-0浮選機(jī)的葉輪規(guī)格小于標(biāo)準(zhǔn)的KYF130浮選機(jī)，在這里不做統(tǒng)計(jì)。測(cè)試的結(jié)果見圖6所示。從曲線后段可以看出，充氣峰谷值和電流峰谷值交錯(cuò)出現(xiàn)，即充氣量增大時(shí)電機(jī)電流降低，而當(dāng)充氣速率減小時(shí)，電機(jī)電流上升，充氣量大小直接影響浮選機(jī)功耗。

圖6 充氣大小對(duì)功耗的影響

3.4 沿作業(yè)充氣量與空氣分散度分布

不同作業(yè)的浮選槽內(nèi)充氣量大小和空氣分散度大小如圖7所示。

圖7 不同作業(yè)充氣特性曲線分析

從圖7可以看出，各作業(yè)充氣量大小較為接近，基本保持在了1.0 m3/m2/min，波動(dòng)不大。而從空氣分散度來(lái)看，粗I-1浮選機(jī)空氣分散度值只有2.2，而粗I-2空氣分散度達(dá)到3.7，兩者相差較大，可以推斷給礦的礦漿流速對(duì)粗I-1浮選機(jī)空氣分散度影響較大。而從粗I-2到掃II-2浮選機(jī)空氣分散度呈遞減趨勢(shì)，說明起泡劑的含量減少較多，氣泡的波動(dòng)和兼并現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

4 充氣量操作原則探討

充氣量的操作與礦石性質(zhì)、處理量、濃度、金屬含量、泡沫產(chǎn)率和品位、泡沫層厚度、起泡劑含量以及操作人員的偏好都有較大的關(guān)系［3-6］。雖然充氣量影響因素較多，但從以上分析結(jié)果可以推斷出充氣量操作原則。

（1）如果泡沫層太薄需要適當(dāng)降低充氣量，保證泡沫層回收的穩(wěn)定性；

（2）如果通過旋流器跑粗的粗顆粒較大，適當(dāng)減小充氣量，增大浮選機(jī)功耗，使該部分粗顆粒離底懸浮從尾礦中排掉；

（3）每臺(tái)浮選機(jī)充氣量大小控制在在1.0 m3/m2/min左右，但需要根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)工藝條件微調(diào)；

圖8 沿作業(yè)浮選機(jī)充氣量操作理想曲線

（4）沿作業(yè)每個(gè)作業(yè)充氣量的大小應(yīng)該逐漸減小，而作業(yè)內(nèi)的浮選機(jī)沿流程稍微增大（5%～10%）。見圖8所示。以上的充氣量大小操作原則還不夠完善，需要對(duì)不同工藝條件下進(jìn)行分類，然后分別測(cè)試充氣量。積累大量的數(shù)據(jù)后開發(fā)出充氣量大小自動(dòng)響應(yīng)調(diào)整模型，可以更好的穩(wěn)定或者提升泗洲選礦廠的技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)也為未來(lái)的選廠信息化和智能化奠定基礎(chǔ)。