利用浮選柱提高微細(xì)粒螢石回收率的工業(yè)試驗

高文博，寇子豪，黃志東，金火榮，劉淳旺

（1.湖南有色金屬研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410100；2.龍泉市砩礦有限責(zé)任公司，浙江 麗水 323706）

浮選柱是一種柱狀無機(jī)械攪拌的充氣浮選設(shè)備［1］，與常見的機(jī)械攪拌浮選機(jī)相比，浮選柱最大的特點是其擁有更強的紊流條件和更大的起泡上浮距離，同時浮選柱可通過控制發(fā)泡氣槍控制浮選泡沫的尺寸和泡沫層厚度，所以浮選柱柱體內(nèi)流體力學(xué)條件更為理想，有利于浮選環(huán)境的優(yōu)化，尤其是對微細(xì)粒礦物的捕集作用更為突出，進(jìn)而實現(xiàn)浮選指標(biāo)的提高［2］。近年來，浮選柱用于螢石、重晶石［3］等非金屬資源的選礦應(yīng)用愈發(fā)廣泛，如張穎［4］、陳文勝［5］、周曉華［6］等使用旋流-靜態(tài)微泡浮選柱處理柿竹園等地的含螢石物料時，充分發(fā)揮了浮選柱在分選效率、運營成本、系統(tǒng)簡潔等優(yōu)勢，得到了較好螢石選礦指標(biāo)。

龍泉市砩礦有限責(zé)任公司螢石礦浮選生產(chǎn)系統(tǒng)是兩條具有11萬t原礦／a的生產(chǎn)線，原生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程為全浮選機(jī)系統(tǒng)，全年生產(chǎn)原礦含CaF2平均為39.30%，生產(chǎn)出含CaF295% ～97%的螢石精礦產(chǎn)品，浮選尾礦含CaF24.32% ～4.55%，通過對浮選尾礦進(jìn)行篩析可知，尾礦中的螢石礦物多集中于-39μm粒徑，采用常規(guī)浮選機(jī)對微細(xì)粒級的螢石礦物回收效果差，致使尾礦中目的礦物流失嚴(yán)重。本試驗引入浮選柱作為螢石尾礦再選設(shè)備進(jìn)行工業(yè)試驗研究，通過浮選柱-浮選機(jī)設(shè)備之間耦合［7］及浮選柱工業(yè)試驗的參數(shù)優(yōu)化，得到了穩(wěn)定的工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)，有效降低了浮選尾礦中細(xì)粒級螢石的流失，為礦山創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

1 原生產(chǎn)工藝流程及指標(biāo)

龍泉市砩礦有限責(zé)任公司螢石礦浮選系統(tǒng)采用常規(guī)浮選機(jī)日處理量為600 t／d，原生產(chǎn)工藝流程如圖1所示，其月度平均生產(chǎn)指標(biāo)見表1。

表1 現(xiàn)場生產(chǎn)平均指標(biāo) %

圖1 現(xiàn)場生產(chǎn)工藝流程

由圖1可知，現(xiàn)場采用浮選機(jī)作為螢石浮選的主選設(shè)備，在磨礦細(xì)度為-74μm占68%條件下進(jìn)行了一次粗選、一次掃選、五次精選作業(yè)，第五次精選精礦為最終螢石精礦產(chǎn)品，掃選尾礦為浮選尾礦，產(chǎn)出的螢石精礦含CaF295.11%，CaF2回收率為92.95%。

2 入選物料性質(zhì)分析

為進(jìn)一步提高現(xiàn)場生產(chǎn)分選指標(biāo)，挖掘經(jīng)濟(jì)潛力，于現(xiàn)場進(jìn)行了全流程查定，其中浮選尾礦含CaF24.52%，對現(xiàn)場生產(chǎn)尾礦進(jìn)行全粒徑篩析，所得結(jié)果見表2。

表2 浮選尾礦篩析結(jié)果

由表2結(jié)果可看出，流失于尾礦中的螢石礦物主要集中于-39μm，占總礦物分布率的70.16%，由文獻(xiàn)可知［8］，當(dāng)?shù)V漿中螢石粒徑過于細(xì)小時，礦漿中的微細(xì)粒螢石易與礦漿中的石英等常見的脈石礦物發(fā)生異相凝聚，降低了捕收劑在螢石表面的選擇性，使得部分微細(xì)粒螢石礦物與油酸吸附比下降，進(jìn)而流失于尾礦之中。為了減少礦漿中異相凝聚現(xiàn)象，擬引入浮選柱作為螢石尾礦再選作業(yè)的主處理設(shè)備，處理現(xiàn)場生產(chǎn)產(chǎn)出的螢石浮選尾礦礦漿，對浮選尾礦礦漿進(jìn)行取樣，測得其質(zhì)量濃度為26%，烘干后制樣分析得出浮選柱入選物料的多元素分析結(jié)果見表3。

表3 浮選尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

由表3結(jié)果可看出，現(xiàn)場生產(chǎn)尾礦中主要的脈石成分為SiO2、CaCO3、Fe2O3及Al2O3，主要的脈石礦物為石英、方解石及少量的赤鐵礦、褐鐵礦等金屬礦物。

3 浮選柱參數(shù)對螢石浮選的影響

試驗引入充氣式浮選柱作為現(xiàn)場生產(chǎn)尾礦礦漿處理設(shè)備，結(jié)合現(xiàn)場場地條件進(jìn)行了必要的場地改造，并根據(jù)礦漿流量計算選擇了浮選柱的規(guī)格為Φ2.0 m×8.0 m，單機(jī)處理量為20～25 t／h，滿足現(xiàn)場生產(chǎn)要求。為考察充氣式浮選柱工業(yè)試驗過程中各參數(shù)對該公司螢石浮選尾礦處理的影響，采用一次浮選作業(yè)，浮選處理過程中在上一級浮選機(jī)尾礦倉中加入35 g／t油酸作為螢石礦物的捕收劑，浮選機(jī)尾礦（給料）經(jīng)渣漿泵輸送至充氣式浮選柱中，通過調(diào)節(jié)空氣流量計及噴槍口徑等條件調(diào)節(jié)浮選柱參數(shù)，得到各主要參數(shù)對螢石浮選的影響。一段浮選得到浮選柱精礦及浮選柱尾礦，浮選柱精礦經(jīng)渣漿泵輸送返回至浮選機(jī)掃選作業(yè)中，浮選柱尾礦作為最終尾礦拋棄。

3.1 充氣量對分選指標(biāo)的影響

調(diào)試所用的Φ2.0 m×8.0 m浮選柱噴嘴共10個，通過調(diào)整空壓機(jī)壓力及噴嘴口徑協(xié)同控制浮選柱實際充氣量，同時泡沫層高度設(shè)定為100 mm，充氣量對分選指標(biāo)的影響見表4，由表4結(jié)果可看出，充氣壓力為0.7 MPa，噴嘴口徑為2.0 mm時，浮選柱充氣量為200 L／min條件下，浮選柱尾礦可下降至含CaF22.43%，浮選柱精礦中CaF2中回收率最高，所以擬確定實際充氣量為200 L／min。

表4 充氣量對浮選柱分選指標(biāo)的影響

3.2 泡沫層設(shè)定高度對分選指標(biāo)的影響

在充氣量控制在200 L／min的條件下對泡沫層設(shè)定高度進(jìn)行了工業(yè)試驗調(diào)試，不同的泡沫層設(shè)定高度對分選指標(biāo)的影響見表5，由表5結(jié)果可看出，當(dāng)泡沫層設(shè)定高度為50 mm時，浮選柱尾礦CaF2含量可降低至2.13%，分選指標(biāo)較好，同時浮選穩(wěn)定性較好，沒有明顯的翻漿及串漿現(xiàn)象，所以泡沫層設(shè)定高度為50 mm。

表5 泡沫層設(shè)定高度對浮選柱分選指標(biāo)的影響

4 工業(yè)試驗最終流程及指標(biāo)

結(jié)合最優(yōu)的浮選柱參數(shù)及現(xiàn)場配置情況，進(jìn)行了多班次不間斷的工業(yè)試驗，最終工業(yè)試驗流程如圖2所示，連續(xù)運轉(zhuǎn)72 h共計9個班次，平均指標(biāo)見表6，對比表1及表6結(jié)果可看出，在基本不改變原螢石浮選系統(tǒng)及藥劑制度的條件下，引入充氣式浮選柱作為第二段掃選的主選設(shè)備，浮選尾礦CaF2含量從4.52% 下降至2.21%，螢石精礦含CaF297.42%，CaF2回收率為96.59%，相比表1，浮選柱應(yīng)用后的螢石精礦CaF2品位提高了2.31%，表明微細(xì)粒的解離態(tài)好的螢石礦物可通過浮選柱回收后，進(jìn)入最終螢石精礦中，起到了提高螢石精礦品質(zhì)的效果，此外，螢石精礦中CaF2回收率提高了3.64%，每年可新增螢石精礦礦粉產(chǎn)量660 t，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 浮選柱工業(yè)試驗調(diào)試流程

表6 連續(xù)72 h平均生產(chǎn)指標(biāo) %

將浮選柱尾礦進(jìn)行全粒度篩析，篩析結(jié)果見表7，由表7可看出，經(jīng)浮選柱處理后的浮選尾礦中-39μm粒級部分CaF2分布率為24.59%，相比于表2，微細(xì)粒粒徑部分的螢石損失率降低了45.57%，該結(jié)果表明充氣式浮選柱可顯著提高微細(xì)粒部分的螢石的選礦回收率。

表7 浮選柱尾礦篩析結(jié)果

5 結(jié) 論

1.龍泉市砩礦有限責(zé)任公司螢石浮選系統(tǒng)為日處理量600 t／d的全浮選機(jī)系統(tǒng)，原生產(chǎn)線產(chǎn)出的浮選尾礦含CaF24.52%，經(jīng)篩析可知，流失于浮選尾礦中的螢石礦物主要為-39μm粒級部分，常規(guī)的浮選藥劑對微細(xì)粒的螢石選擇性較差，不利于生產(chǎn)指標(biāo)的提升。

2.為提高微細(xì)粒螢石的浮選回收率，通過引入充氣式浮選柱處理生產(chǎn)浮選尾礦，在充氣量控制在200 L／min及泡沫層設(shè)定高度為50 mm條件下，浮選柱尾礦CaF2含量可降低至2.13%。

3.在不改變原生產(chǎn)工藝流程的條件下，新增充氣式浮選柱用于第二段螢石掃選作業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)為螢石精礦含CaF297.42%、CaF2回收率為96.59%，相比于原生產(chǎn)指標(biāo)，螢石精礦CaF2回收率提高了3.64%，浮選柱尾礦CaF2含量降低了2.31%，對浮選柱尾礦進(jìn)行篩析，流失于-39μm微細(xì)粒級部分的螢石礦物含量大幅降低，為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益奠定了良好的基礎(chǔ)。