安徽某銅礦山浮選柱半工業(yè)試驗(yàn)

代獻(xiàn)仁 陳 洲 袁啟東 劉 軍 張 永

（1.中鐵建銅冠投資有限公司，安徽銅陵244000；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司，安徽馬鞍山243000；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司，安徽馬鞍山243000）

浮選柱是提高微細(xì)粒物料分選精度最為有效的浮選設(shè)備之一[1]，具有富集比高、浮選速率快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、能耗藥耗低、操作方便、便于引入其他力場(chǎng)以及易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和大型化等優(yōu)點(diǎn)[2-4]。浮選柱最初主要用在煤炭行業(yè)，目前在銅礦、鉬礦等有色金屬行業(yè)也逐漸獲得廣泛應(yīng)用[5]。

安徽某銅礦山設(shè)計(jì)處理量為400萬(wàn)t/a，原礦銅品位為1.01%，設(shè)計(jì)銅精礦銅品位為20%[6]。礦石中主要有用礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦以及金和銀，主要脈石礦物有石英、石榴石、滑石、蛇紋石及硅鎂石等。黃銅礦呈粗細(xì)極不均勻嵌布，黃鐵礦嵌布粒度相對(duì)較粗，磁鐵礦與磁黃鐵礦嵌布粒度較細(xì)[7]。目前，現(xiàn)場(chǎng)采用優(yōu)先浮銅—選銅尾礦磁選回收磁鐵礦及磁黃鐵礦—磁選尾礦浮選回收黃鐵礦的工藝流程。現(xiàn)場(chǎng)浮選作業(yè)均采用常規(guī)浮選機(jī)，當(dāng)原礦性質(zhì)發(fā)生變化，特別是原礦品位降低時(shí)，精礦銅品位難以達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。因此，該礦擬采用富集比相對(duì)較高的CCF型浮選柱和旋流-靜態(tài)微泡浮選柱進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)銅精選作業(yè)的半工業(yè)試驗(yàn)研究，為今后用浮選柱替代浮選機(jī)進(jìn)行銅精選作業(yè)的可行性提供技術(shù)參考。

1 浮選柱的工作原理及特點(diǎn)

1.1 CCF逆流接觸充氣式浮選柱

CCF逆流接觸充氣式浮選柱（圖1）系長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院自主研制。礦漿由柱體中上部給入，經(jīng)分配器均勻分散后向下運(yùn)動(dòng)，與由噴槍式微孔發(fā)泡器產(chǎn)生的微氣泡發(fā)生逆流碰撞，有用礦物隨氣泡上浮到泡沫區(qū)，經(jīng)精礦淋洗水沖洗發(fā)生二次富集后從泡沫槽排出；脈石礦物則向下運(yùn)動(dòng)由底部尾礦口排出。該設(shè)備具有如下特點(diǎn)：采用新型噴槍式微孔發(fā)泡器，氣泡微細(xì)均勻、不易堵塞、氣體流量易調(diào)節(jié)；采用階梯狀布局并設(shè)置消能板使氣體與礦漿充分混合后快速分散，有效避免發(fā)生“翻花”現(xiàn)象，也降低了柱體高度；采用智能尾礦調(diào)節(jié)閥，減壓耐磨、維修方便、調(diào)節(jié)速度快[8-9]。

1.2 旋流-靜態(tài)微泡浮選柱

旋流-靜態(tài)微泡浮選柱（圖2）是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)自主研發(fā)的一種新型細(xì)粒高效分選設(shè)備。該設(shè)備由位于上部的柱分選段、下部的旋流分選段以及外部的管流礦化段3部分組成。礦漿由柱分選段的中上部給入，礦物在柱分選段內(nèi)與氣泡發(fā)生逆流碰撞，可浮性好的礦物隨氣泡上浮從頂部精礦槽排出；可浮性差的礦物向下運(yùn)動(dòng)至旋流分選段，在此進(jìn)行按密度的重力分選和旋流浮選，粒度較粗、可浮性較差的礦物沿徑向外側(cè)運(yùn)動(dòng)，最終由底部的尾礦管排出；粒度較細(xì)的中礦則進(jìn)入帶有氣泡發(fā)生器的管流礦化段，經(jīng)高度紊流礦化后切向返回旋流分選段，形成中礦循環(huán)[10]。該設(shè)備有以下特點(diǎn)：氣泡發(fā)生器采用耐磨蝕的氧化鋁微晶陶瓷，以射流發(fā)泡方式產(chǎn)生大量微小活性氣泡，非常有利于細(xì)粒礦物的分選；將管流礦化和旋流分選相結(jié)合不僅實(shí)現(xiàn)了高效礦化，還有效降低分選粒度下限，提高浮選速率，減少柱體高度；通過(guò)控制尾礦閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)液面自動(dòng)穩(wěn)定調(diào)控。

2 原料性質(zhì)

試驗(yàn)原料取自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的銅浮選粗精礦，其化學(xué)多元素分析、銅物相分析以及粒級(jí)篩（水）析結(jié)果見(jiàn)表1～表3。

注：Au、Ag含量的單位為g/t。

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表1～表3表明：銅粗精礦主要可回收元素為銅、金、銀，其中銅品位為11.50%，銅礦物主要以原生硫化銅的形式存在；銅粗精礦中+0.074 mm的粗粒級(jí)銅品位高達(dá)17.89%，而-0.023 mm的細(xì)粒級(jí)銅品位僅有9.45%，但其銅分布率卻高達(dá)49.40%。因此，要想獲得高品位、高回收率的銅精礦，關(guān)鍵在于強(qiáng)化細(xì)粒級(jí)的分選。

3 實(shí)驗(yàn)室浮選試驗(yàn)

為了弄清現(xiàn)場(chǎng)品位不達(dá)標(biāo)是否因精選次數(shù)不足導(dǎo)致，在半工業(yè)試驗(yàn)之前采用銅粗精礦分別按現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)流程及多次精選流程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室閉路浮選對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3、圖4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

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表4表明：現(xiàn)場(chǎng)流程試驗(yàn)的精礦銅品位只有17.35%，該指標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)基本一致；而經(jīng)多次精選后的精礦銅品位可達(dá)到大于20%的目標(biāo)。由此可見(jiàn)，在不改變磨礦細(xì)度的前提下，通過(guò)增加精選次數(shù)或采用高“富集比”的浮選柱取代常規(guī)浮選機(jī)以獲得合格精礦是完全有可能的。

4 浮選柱半工業(yè)試驗(yàn)

考慮到現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地及原有設(shè)備情況，決定采用浮選柱與浮選機(jī)相結(jié)合的方式進(jìn)行半工業(yè)試驗(yàn)，即采用1臺(tái)浮選柱進(jìn)行精選，1臺(tái)浮選機(jī)進(jìn)行掃選，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖5，其中CCF型浮選柱型號(hào)為φ700 mm×8 000 mm，射流浮選柱型號(hào)為φ400 mm×4 000 mm，浮選機(jī)為容積1.1 m3的機(jī)械充氣式浮選機(jī)。由于浮選柱的工藝參數(shù)（礦漿濃度、充氣壓力、泡沫層厚度、處理量等）對(duì)浮選指標(biāo)影響較大，因此首先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室工藝條件試驗(yàn)，然后在較優(yōu)的條件下進(jìn)行了7 d的半工業(yè)試驗(yàn)。

4.1 CCF型浮選柱條件試驗(yàn)

4.1.1 礦漿濃度試驗(yàn)

當(dāng)充氣壓力為0.35 MPa、泡沫層厚度為1 200 mm、處理量為0.8 t/h時(shí)，礦漿濃度對(duì)精礦指標(biāo)的影響見(jiàn)圖6。

由圖6可知，礦漿濃度越大，精礦品位越低，回收率越高。在保證精礦品位達(dá)標(biāo)的前提下，為提高設(shè)備處理量，應(yīng)盡可能選擇較高的礦漿濃度，因此適宜的礦漿濃度為25%。

4.1.2 充氣壓力試驗(yàn)

當(dāng)?shù)V漿濃度為25%、泡沫層厚度為1 200 mm、處理量為0.8 t/h時(shí)，充氣壓力對(duì)精礦指標(biāo)的影響見(jiàn)圖7。

由圖7可知，充氣壓力越大，精礦品位越低，回收率越高。為保證精礦品位，選擇充氣壓力為0.35 MPa。

4.1.3 泡沫層厚試驗(yàn)

當(dāng)?shù)V漿濃度為25%，充氣壓力為0.35 MPa、處理量為0.8 t/h時(shí)，泡沫層厚度對(duì)精礦指標(biāo)的影響見(jiàn)圖8。

由圖8可知，泡沫層厚度越大，精礦品位越高，回收率越低。為保證精礦品位，選擇泡沫層厚度為1 000 mm。

4.1.4 處理量試驗(yàn)

當(dāng)?shù)V漿濃度為25%，充氣壓力為0.35 MPa、泡沫層厚度為1 000 mm時(shí)，處理量對(duì)精礦指標(biāo)的影響見(jiàn)圖9。

由圖9可知，處理量越大，精礦品位越低，回收率越高。為保證精礦品位，選擇處理量為0.8 t/h。

4.2 旋流—靜態(tài)微泡浮選柱條件試驗(yàn)

中礦循環(huán)壓力是旋流-靜態(tài)微泡浮選柱分選系統(tǒng)的主要能量來(lái)源，其大小將直接影響礦化效果和泡沫層厚度，進(jìn)而影響分選指標(biāo)[11]，因此分別在高循環(huán)壓力（0.3 MPa）和低循環(huán)壓力（0.15 MPa）2種狀態(tài)下進(jìn)行礦漿濃度和處理量試驗(yàn)。

4.2.1 高循環(huán)壓力下的條件試驗(yàn)

在高循環(huán)壓力下，當(dāng)處理量為0.5 t/h時(shí)，礦漿濃度對(duì)精礦指標(biāo)的影響見(jiàn)圖10。

由圖10可知，在高循環(huán)壓力下礦漿濃度即使低至15%，精礦品位也只有17.06%，與目標(biāo)值相差甚遠(yuǎn)。綜合考慮，選擇礦漿濃度為25%進(jìn)行處理量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖11。

由圖11可知，在高循環(huán)壓力下處理量即使低至0.2 t/h，精礦品位也只有17.05%。可見(jiàn)，在高循環(huán)壓力時(shí)射流浮選柱的分選指標(biāo)較差。

4.2.2 低循環(huán)壓力下的條件試驗(yàn)

在低循環(huán)壓力下，當(dāng)處理量為0.2 t/h時(shí)，礦漿濃度對(duì)精礦指標(biāo)的影響見(jiàn)圖12。

由圖12可知，低循環(huán)壓力下浮選指標(biāo)明顯變好，當(dāng)?shù)V漿濃度為15%時(shí)，精礦品位為20.09%。因此，選擇礦漿濃度為15%進(jìn)行處理量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖13。

由圖13可知，在低循環(huán)壓力下，處理量越大，精礦品位越低，回收率越高。為保證精礦品位，選擇處理量為0.2 t/h。

4.3 浮選柱半工業(yè)試驗(yàn)

采用條件試驗(yàn)確定的工藝參數(shù)（見(jiàn)表5、表6）進(jìn)行了7 d的半工業(yè)試驗(yàn)，2種浮選柱的累計(jì)試驗(yàn)指標(biāo)以及同期生產(chǎn)指標(biāo)見(jiàn)表7和表8。

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半工業(yè)試驗(yàn)表明：在精礦回收率基本不變的情況下，采用浮選柱的精礦品位均高于同期現(xiàn)場(chǎng)精礦品位，其中CCF型浮選柱的精礦銅品位高達(dá)21.01%，比同期生產(chǎn)指標(biāo)提高了2.9個(gè)百分點(diǎn)，旋流-靜態(tài)微泡浮選柱的精礦銅品位為19.96%，比同期生產(chǎn)指標(biāo)提高了1.05個(gè)百分點(diǎn)。說(shuō)明CCF型浮選柱更適合于處理該礦石。

5 結(jié) 語(yǔ)

（1）安徽某選廠銅粗精礦的銅品位為11.50%，主要為原生硫化銅，銅在-0.023 mm的細(xì)粒級(jí)分布率高達(dá)49.40%，要想獲得銅品位20%以上的精礦，重點(diǎn)在于強(qiáng)化細(xì)粒級(jí)的分選。

（2）實(shí)驗(yàn)室浮選試驗(yàn)表明，對(duì)銅粗精礦進(jìn)行多次精選可以使其銅品位達(dá)到20%以上。半工業(yè)試驗(yàn)表明，在精礦回收率基本不變的情況下，CCF型浮選柱和旋流-靜態(tài)微泡浮選柱的精礦品位均高于同期現(xiàn)場(chǎng)指標(biāo)，其中CCF型浮選柱的精礦品位高達(dá)21.01%，比同期生產(chǎn)指標(biāo)提高了2.9個(gè)百分點(diǎn)，更適合用于處理該礦石。