毛世意，韓登峰，劉國榮，詹 濤

（1.江西銅業(yè)集團(tuán)公司 城門山銅礦，江西 九江 332100；2.北京礦冶研究總院，北京 100160）

1 引言

城門山銅礦是國家規(guī)劃的9大銅礦區(qū)之一，是江銅下屬第二大礦山，年處理礦石290余萬t,并在積極推進(jìn)擴(kuò)建工程。選礦廠現(xiàn)有一期、二期兩個(gè)生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)，并先后進(jìn)行了流程改造，采用“優(yōu)先選銅、銅尾選硫”的選礦工藝流程。由于處理量的差異，兩廠所采用的選硫浮選機(jī)規(guī)格不同：一期選硫粗、掃選各采用4臺(tái)KYF-20浮選機(jī)，二期選硫粗、掃選分別采用5臺(tái)和4臺(tái)KYF-50浮選機(jī)。

大型浮選機(jī)帶來高效益的同時(shí)，也產(chǎn)生了一系列問題［1］。一期與二期浮選機(jī)相比較，后者容積大、槽體深，與此相伴隨的是槽內(nèi)攪拌紊流更強(qiáng)、礦化泡沫升浮距離更長(zhǎng)。改造投產(chǎn)以來，二期選硫回收率始終與一期有較大差距。為此，有必要對(duì)二期選廠的浮選機(jī)進(jìn)行理論研究和技術(shù)改進(jìn)。

2 選硫浮選機(jī)浮選動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)試

在工藝條件合適的情況下，浮選技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的高低主要取決于浮選機(jī)的性能和操作。因此，要提高礦物浮選效率，就需要使浮選機(jī)槽內(nèi)的流體動(dòng)力學(xué)狀態(tài)滿足各粒級(jí)礦物浮選過程的要求［2］。為研究?jī)蓚€(gè)系統(tǒng)選硫浮選機(jī)的浮選效果，城門山銅礦組織開展了“城門山銅礦選硫浮選機(jī)浮選動(dòng)力學(xué)測(cè)試”的工作，主要包含充氣量測(cè)量、深槽取樣、氣泡負(fù)載測(cè)量三個(gè)部分，測(cè)試分別對(duì)兩個(gè)選廠選硫粗、掃選浮選機(jī)進(jìn)行。

2.1 充氣量與空氣分散度測(cè)定

測(cè)量方法為：采用充氣量測(cè)量?jī)x，內(nèi)裝1000mL水伸入礦漿內(nèi)，記錄排500mL水所需要的時(shí)間，再反算整個(gè)浮選機(jī)的充氣量。

主要針對(duì)二期選廠進(jìn)行，其結(jié)果如下表1所示。

表1 浮選機(jī)充氣量測(cè)量結(jié)果

可以看出，隨著礦漿流方向充氣量逐漸增大，空氣分散度則呈下降趨勢(shì)。

2.2 深槽取樣

2.2.1 粒級(jí)懸浮分析

固體懸浮對(duì)機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的設(shè)計(jì)和操作非常重要，是有用顆粒回收的前提條件［3］。本次取樣主要針對(duì)二期選廠進(jìn)行，取樣點(diǎn)伸入到礦漿液面以下，分別在距離泡沫溢流堰900mm，1700mm，2500mm，3300mm處探取礦漿樣檢測(cè)。考慮到粒級(jí)層析現(xiàn)象主要發(fā)生在粗顆粒，以+100目粒級(jí)產(chǎn)率為標(biāo)的，檢查結(jié)果如表2所示。

表2 各取樣深度+100目粒級(jí)產(chǎn)率分布

可以看出，在氣泡分散度較高的粗選部分，隨著礦漿深度由深及淺，粗顆粒（+100目）含量呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，體現(xiàn)出浮選機(jī)槽內(nèi)有粒級(jí)層析現(xiàn)象發(fā)生。

而在掃選部分，粗顆粒呈現(xiàn)出無規(guī)律變化。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，當(dāng)降低掃選作業(yè)充氣量，泡沫層將變薄，甚至掉槽，不利于浮選。

2.2.2 品位及金屬量分布特征

對(duì)不同深度的礦漿進(jìn)行化驗(yàn)分析，結(jié)果如下表3所示。

表3 粗掃選作業(yè)不同深度各粒級(jí)硫的分布

由表3可看出，由粗選到掃選，-200目粒級(jí)硫品位降低明顯，但相反+200目以上粒級(jí)硫品位降低不明顯；硫的金屬量分布呈現(xiàn)出同樣的趨勢(shì)?？傮w反映的情況就是，+200目粒級(jí)的顆粒整體浮選效果較差。

2.3 氣泡負(fù)載測(cè)量

測(cè)量原理為：測(cè)量?jī)x器內(nèi)盛有一定量的水，將其伸入浮選礦漿中，記錄其排掉水的體積，將剩余的水及氣泡上浮帶起的礦物過濾、烘干、稱重，以此測(cè)量氣體上浮所負(fù)載的礦物重量。

測(cè)量方法如下：選取粗選2#和掃選2#浮選機(jī)進(jìn)行，每臺(tái)浮選機(jī)選定一點(diǎn)，分四個(gè)不同深度進(jìn)行取樣，對(duì)結(jié)果進(jìn)行粒級(jí)及品位分析。

2.3.1 氣泡負(fù)載率分析

分別對(duì)兩個(gè)選廠選硫作業(yè)浮選氣泡上升過程中負(fù)載的礦粒進(jìn)行分析，結(jié)果分別如下：

表3 兩個(gè)選廠氣泡負(fù)載率及充氣量檢測(cè)結(jié)果

由表3可以看出，隨著測(cè)試點(diǎn)的提升，二期選廠硫粗選氣泡負(fù)載率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且最淺處增加顯著；而硫掃選氣泡負(fù)載率隨著測(cè)試點(diǎn)的上升呈下降趨勢(shì)，最深處時(shí)氣泡負(fù)載大。該情況表明，掃選部分礦化泡沫粘附穩(wěn)定性差，在上升過程中易發(fā)生脫落。

對(duì)比一期淺槽浮選機(jī)其氣泡負(fù)載情況， 一期浮選機(jī)在粗掃選作業(yè)的氣泡負(fù)載特性趨勢(shì)與二期浮選機(jī)相同，但其變化趨勢(shì)要平緩得多。該情況表明：淺槽浮選機(jī)顆粒脫落概率較深槽低。

2.3.2 不同粒級(jí)含量變化分析

對(duì)氣泡負(fù)載的礦物顆粒粒級(jí)進(jìn)行篩析，如下表4所示：

表4 各作業(yè)不同深度粒級(jí)分布 %

二期結(jié)果顯示：粗選段不同高度層，氣泡所粘附物顆粒粒級(jí)比例基本保持不變，上升過程中呈現(xiàn)等比例粘附；隨著測(cè)量深度的降低，-400目顆粒含量不斷增加，而在+400目以上顆粒含量均在降低，礦化氣泡上升過程中粗粒級(jí)礦物的脫落概率明顯大于細(xì)顆粒。一期結(jié)果顯示：粗選段仍出現(xiàn)等比例粘附的現(xiàn)象，掃選段會(huì)出現(xiàn)等比例脫落現(xiàn)象。

綜上，二期選廠掃選作業(yè)氣泡負(fù)載產(chǎn)物隨著深度變化各粒級(jí)變化較為顯著，前述氣泡負(fù)載率降低主要是由于粗顆粒脫落所致。分析認(rèn)為粗粒礦物的粘附能力較弱，較深處靠近葉輪區(qū)紊流強(qiáng)度大，有利于碰撞礦化，但礦化后的粘附穩(wěn)定性較差，粗顆粒隨著泡沫的上升，泡沫二次富集作用使其易于脫落。

3 深槽選硫浮選機(jī)技術(shù)改進(jìn)探究

在設(shè)計(jì)出浮選機(jī)后，通過浮選機(jī)動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)和最終的礦漿試驗(yàn)，對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整，使其達(dá)到最優(yōu)化［4-5］。浮選機(jī)的性能好壞很大程度上取決于葉輪系統(tǒng)的工作，因此浮選機(jī)的研究重點(diǎn)之一就是對(duì)浮選機(jī)葉輪系統(tǒng)的研究［6］。

根據(jù)以上測(cè)試分析，我們對(duì)深槽選硫浮選機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了以下主要的改造設(shè)計(jì)，我們的思路是分析礦漿流向，增加向上流動(dòng)的區(qū)域和動(dòng)力。采用加高的弧面葉輪技術(shù)和中置葉輪技術(shù)縮短礦化氣泡的運(yùn)輸距離。技術(shù)分析下述：

3.1 深槽浮選機(jī)槽內(nèi)礦漿流研究

礦漿從葉輪邊緣泵送出后向槽壁的方向流動(dòng)，與槽壁接觸后，一部分向上運(yùn)動(dòng)，一部分向下流動(dòng)。因此深槽浮選機(jī)的槽體的礦漿流分為上下兩個(gè)部分：上部流場(chǎng)向上流動(dòng)為主，輸送礦化的顆粒向泡沫層運(yùn)動(dòng)，深槽浮選機(jī)的向上運(yùn)動(dòng)距離較長(zhǎng)，約有2400mm左右；下部的流場(chǎng)礦漿從周邊經(jīng)槽體底部被葉輪泵吸后從葉輪周邊排出，主要作用礦漿循環(huán)，減少短路，該區(qū)域不含有空氣。浮選機(jī)內(nèi)礦漿速度流線圖如圖1所示。

圖1 礦漿速度流線圖

3.2 改進(jìn)技術(shù)方案

根據(jù)選硫浮選機(jī)浮選動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)試結(jié)果，二期選硫的尾礦中的硫主要賦存在+160目和-400目?jī)蓚€(gè)粒級(jí)范圍內(nèi)，如果能通過優(yōu)化浮選設(shè)備流體動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，減少尾礦中硫的損失，勢(shì)必可以提升城門山銅礦黃鐵礦的技術(shù)指標(biāo)。而針對(duì)粗重顆粒運(yùn)輸難易脫落的特點(diǎn)，為提高目的礦物的回收率，需要充分縮短運(yùn)輸區(qū)的距離。

3.2.1 弧面葉輪技術(shù)

技術(shù)思路是采用弧面葉輪技術(shù)縮短礦化氣泡的運(yùn)輸距離，減少脫落概率，從而提高粗粒級(jí)的回收率。

采用弧面葉輪、定子和空氣分配器，以替代現(xiàn)有的葉輪、定子和空氣分配器，達(dá)到提高運(yùn)輸區(qū)高度的目的。改造結(jié)構(gòu)示意圖如下圖2所示。

其礦漿流循環(huán)效果如上圖所示，采用不同弧面的葉輪技術(shù)，提升運(yùn)輸區(qū)高度可達(dá)到15%左右。

3.2.2 采用葉輪中置和底部礦漿束流技術(shù)

技術(shù)思路是中置葉輪技術(shù)縮短礦化氣泡的運(yùn)輸距離，減少脫落概率，從而提高粗粒級(jí)的回收率。

原有的葉輪定子和傳動(dòng)系統(tǒng)不需更換。

主要技術(shù)改動(dòng)：

（1）下部軸縮短600～800mm。

（2）增加循環(huán)桶裝置。

（3）底部導(dǎo)流假底。

（4）更換新型空氣分配器。

如圖3所示。

圖3 浮選機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

該技術(shù)定子封閉支撐，增加循環(huán)導(dǎo)流筒和假底結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化礦漿循環(huán)，可提高運(yùn)輸區(qū)高度20%

4 結(jié)語

（1）深槽浮選機(jī)選硫粗選段易導(dǎo)致槽內(nèi)礦物顆粒出現(xiàn)層析現(xiàn)象，大顆粒（以+100目為明顯體現(xiàn)）易沉到槽體下部；

（2）深槽浮選機(jī)選硫掃選 段導(dǎo)致氣泡升浮路徑長(zhǎng)、負(fù)載礦物易脫落，并且這種脫落更多的發(fā)生在較粗顆粒（以+400目為明顯體現(xiàn)）；

（3）在現(xiàn)有浮選機(jī)基礎(chǔ)上，只是更換部件或在浮選機(jī)槽體內(nèi)部作局部改造，對(duì)生產(chǎn)影響不大，宜將弧面葉輪技術(shù)與葉輪中置和底部礦漿束流技術(shù)結(jié)合進(jìn)行，予以實(shí)施，并驗(yàn)證其使用效果；

（4）鑒于城門山銅礦擴(kuò)建將采用更大規(guī)格的浮選機(jī)，二期改造成果將對(duì)后續(xù)的設(shè)備選型提供參考和依據(jù)，意義重大。