高湛偉，胡林生，鄭燦輝，張子瑞

（洛陽欒川鉬業(yè)集團股份有限公司，河南 洛陽 471542）

0 前言

20世紀60年代初，加拿大人發(fā)明了浮選柱，這標志著浮選柱作為一種新型選礦設備進入浮選領域。剛問世時的浮選柱由于各項配備設施不完善，以及出現(xiàn)的各種問題無法解決，不但沒有廣泛應用，而且已經安裝使用了浮選柱的數(shù)家選礦廠也被迫拆除，出現(xiàn)的浮選柱熱潮冷卻下來。直到21世紀初，經歷了近半個世紀的發(fā)展，浮選柱的結構也越來越完善，逐步發(fā)展成為具有結構簡單、占地面積小、成本低、自動化程度高、基建投資少、浮選指標優(yōu)良等諸多優(yōu)點的選礦設備，備受選礦界關注。隨之又掀起了新一輪的浮選柱使用熱潮，洛陽欒川鉬業(yè)集團股份有限公司率先和長沙有色冶金設計研究院共同試驗、研究，并將浮選柱應用于鉬的粗選及精選中，取得了顯著的成效。

1 浮選柱的類型及結構特點、工作原理

1.1 浮選柱的類型

20世紀80年代，浮選柱的研究在氣泡發(fā)生器和運行穩(wěn)定控制上取得較大進展，在新設計思想的指導下出現(xiàn)了一大批各具特色的浮選柱。如加拿大的CFCC浮選柱，德國的KHD浮選柱，美國的Flotair浮選柱、VPI微泡浮選柱、MTU型充填介質浮選柱和Wemco利茲浮選柱，俄羅斯KФM浮選柱，澳大利亞的詹姆森浮選柱及全泡沫浮選柱，印度的電浮選柱和磁浮選柱等，這些浮選柱各有特點，其中有一些獲得較大成功，均具有常規(guī)浮選機無法比擬的分選效果［1］。

我國在吸收國外浮選柱經驗的同時，曾先后研制了4種類型的浮選柱，包括中國礦業(yè)大學礦物加工工程研究中心研制的旋流微泡浮選柱、中國礦業(yè)大學北京校區(qū)的充填介質浮選柱和類似于詹姆森的短體噴射浮選柱以及長沙有色冶金設計研究院的無充填介質浮選柱等。

在繁多的浮選柱中，最引人注目的有短體自由噴射式和高柱體逆流式浮選柱，后者被認為是效果最佳的。它有兩種形式：一是充填介質式——柱內充滿某種結構的材料以粉碎氣泡和創(chuàng)造良好的浮選環(huán)境；另一種是無充填式——柱內無充填逆流式浮選柱（文中所介紹的浮選柱即為此類）。

1.2 逆流無充填式浮選柱的工作特點

逆流無充填式浮選柱主要包括給礦裝置、排尾裝置、柱體、充氣裝置、泡沫淋洗水裝置以及工業(yè)自動控制系統(tǒng)等主要部件，其工作特點如下。

（1）比常規(guī)機械攪拌式浮選機和短體噴射式浮選柱有更大的礦化區(qū)。前者的礦化區(qū)僅在轉子周圍的高剪切區(qū)，后者也僅在射流所及的范圍內，而逆流式浮選柱從給料口到氣泡入口的整個捕集區(qū)都是礦化帶，所以容積利用率高，單位容積的處理能力也大。

（2）礦物顆粒與氣泡的碰撞及黏附概率大。機械攪拌式和噴射式浮選機的礦物顆粒和氣泡高速甩出時運動方向基本一致，依靠紊流中兩者間的速度差碰撞并實現(xiàn)黏附。但紊流不僅可使兩者黏附，也可使兩者脫離。且為了產生紊流要消耗很多能量。而逆流浮選柱內顆粒和氣泡的運動總體上是相向的，雖然運動的絕對速度較小，但相對速度卻較大。由于紊流程度低、能耗低，顆粒和氣泡的脫離幾率也低。

（3）浮選柱產生的氣泡分散度高、微細氣泡多，因而同樣的充氣量可產生更大的氣液界面，與礦物顆粒就有更多的碰撞機會，而且可產生多個氣泡黏附于一個顆粒的氣固絮團，減少了氣泡和顆粒的脫落幾率。此外大量微細氣泡上升速度較慢，基本處于層流狀態(tài)，造成和顆粒碰撞的有利條件，也提高了浮選速率和回收率。

（4）減少了雜質的含量。機械攪拌式浮選機的泡沫中常夾帶較多的雜質，而逆流式浮選柱的湍流程度低，頂部又有淋洗水，迫使泡沫間夾帶的各種脈石雜質排出，有利于最終精礦品位的提升。

（5）自動化程度高。該浮選柱采用兩個自動控制回路，即浮選柱泡沫層厚度控制回路及分散器空氣流量控制回路。浮選柱的泡沫層厚度通過錐柱形浮標及超聲波來實現(xiàn)。空氣流量的大小是保持浮選柱良好運行的關鍵，空氣流量通過流量計進行測定并通過自動控制閥進行調節(jié)。

1.3 逆流無充填式浮選柱的工作原理

實質上，逆流無充填式浮選柱是一種具有柱型槽體的無機械攪拌充氣式浮選設備。與機械攪拌式浮選機比較，其工作原理是采用礦粒與微細氣泡逆流平穩(wěn)接觸的流動方式，提供大量捕收礦粒的機會。礦粒與氣泡逆向運動，絕對速度雖小，相對速度卻高，紊流度低，流體力學條件比較理想。柱內氣泡細小均勻，表面積大，在逆流條件下與礦粒接觸機會更多，有利于提高浮選速度和回收率。柱內泡沫層厚度大，可以調節(jié)，加上沖洗水的逆流清洗作用，因而富礦比大，可以顯著提高精礦品位。

1.4 逆流無充填式浮選柱的結構示意簡圖

逆流無充填式浮選柱的結構示意簡圖見圖1。

圖1 逆流無充填式浮選柱的結構示意簡圖

2 浮選柱在低品位白鎢礦粗選中的應用

2.1 浮選柱應用于白鎢礦浮選的技術背景

欒川鉬鎢礦床是世界上特大型礦床之一，在多年來的選礦生產過程中，對綜合回收白鎢的研究一直沒有停止過。欒川鎢礦物屬于較難回收的礦物，工藝復雜、品位低、粒度細、易過粉碎和泥化，2000年，洛鉬集團與俄羅斯國家實驗中心合作進行白鎢礦綜合回收實驗研究，在技術上取得了重大突破，并于2003年建成一座5 000t/a白鎢綜合回收選礦廠，第一次將鉬尾礦再回收白鎢應用于生產。目前浮選回收白鎢采用的是機械攪拌式浮選機，礦漿進入浮選機，經葉輪強力攪拌，并從進氣孔吸入空氣，氣泡和礦漿充分混合后被葉輪甩出，攜帶有用礦物彌散于礦漿表面，被刮板刮出。浮選機是選礦最常用的設備，其應用范圍廣、性能穩(wěn)定、適應性強，但也有其缺點和不足：其占地面積大，能耗高，配置復雜，不易實現(xiàn)自動控制。尤其在低品位細粒氧化礦浮選中，效率低下，常常泡沫發(fā)黏不宜處理。因此對其改進是十分必要的［2］。

鑒于浮選柱在洛鉬集團選鉬過程中良好的使用效果，洛鉬集團鎢業(yè)選礦一公司通過大膽實踐，率先對浮鉬尾礦中的低品位白鎢礦用浮選柱進行回收，開創(chuàng)了浮選柱選白鎢的先河，取得了良好的效果。

2.2 浮選柱在白鎢粗選中的應用

洛鉬集團鎢業(yè)選礦一公司于2008年初實現(xiàn)了浮鉬尾礦綜合回收白鎢礦，其實際生產過程如下：浮鉬尾礦自流到鎢業(yè)選礦一公司后直接進入白鎢礦粗選階段。白鎢粗選流程為一次粗選、一次掃選，掃選尾礦即為最終尾礦；粗選所得白鎢粗精礦，采用加溫脫藥，再進行精選，獲得最終白鎢精礦。整個流程中粗選作業(yè)、掃選作業(yè)均采用浮選柱進行，白鎢精選采用BF-4和BF-2機械攪拌式浮選機進行，2009年生產指標見表1，實際生產工藝流程見圖2。

表1 2009年生產指標 ％

圖2 實際生產工藝流程

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，浮選柱在低品位白鎢礦粗選中的使用效果明顯，粗精礦品位為1.3％左右，粗選回收率75％左右，精選回收率穩(wěn)定在94％左右，精礦品位在22％以上。

3 結束語

（1）浮選柱具有結構簡單、運行穩(wěn)定、維修方便、自動化程度高、節(jié)省電能及材料消耗、富集比高等特點，并且浮選柱產生的氣泡分散程度高、微細氣泡多，與礦物顆粒的碰撞及黏附機率大，雜質含量小，對提高回收率和品位具有明顯的效果。

（2）浮選柱在洛陽欒川鉬業(yè)集團鎢業(yè)選礦一公司白鎢粗選中的工業(yè)應用結果表明，在原礦品位0.05％左右的情況下，卻得到了粗精礦品位約1.3％左右，回收率75％左右的較好指標。

（3）浮選柱充氣裝置結構設計獨特新穎、占地面積小、動力消耗小、維修量小、運行穩(wěn)定可靠。目前，浮選柱在欒川地區(qū)低品位白鎢礦粗選中得到普遍應用，取得了人們的認可，并逐步在全國有色金屬選礦廠推廣使用，具有良好的應用前景。

［1］石德俊.浮選柱在鎢鉬浮選中的應用［J］.中國鉬業(yè)，2009，33（3）：9-13.

［2］洛陽欒川鉬業(yè)集團股份有限公司.一種用于低品位白鎢綜合回收的浮選柱：中國，ZL 2008 2 0136149.2［P］.2009-08-12.