劉萬(wàn)峰 王立剛 孫志健 陳飛飛

(礦冶科技集團(tuán)有限公司 礦物加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102628)

浮選過(guò)程就是疏水性礦物在礦漿中與氣泡黏附并以氣泡為載體上浮至礦漿表面形成浮選泡沫，浮選泡沫通過(guò)徑向流動(dòng)，最后由溢流堰排出[1]。在浮選過(guò)程中，浮選動(dòng)力學(xué)是浮選指標(biāo)好壞的重要影響因素，浮選動(dòng)力學(xué)研究有助于解釋和改善浮選工藝流程，優(yōu)化浮選廠和設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算[2]。以往對(duì)充氣量及空氣分散度、氣泡直徑大小、礦漿懸浮能力、礦物顆粒與氣泡的碰撞黏附等浮選動(dòng)力學(xué)方面研究報(bào)道得較多[3-6]，而對(duì)浮選泡沫流動(dòng)特性的研究報(bào)道較少。隨著浮選機(jī)的大型化，浮選泡沫在礦漿表面徑向流動(dòng)距離較長(zhǎng)，與小浮選機(jī)相比，泡沫流動(dòng)特性發(fā)生了變化，因此對(duì)大型浮選機(jī)來(lái)說(shuō)浮選泡沫流動(dòng)特性的研究非常有必要，研究可幫助我們了解泡沫產(chǎn)品的粒級(jí)組成、粒級(jí)品位分布以及金屬分布率等情況，以及泡沫產(chǎn)品在浮選槽徑向流動(dòng)中泡沫狀態(tài)是否穩(wěn)定、礦物是否存在脫落、泡沫的品質(zhì)和富集以及細(xì)泥夾帶是否嚴(yán)重等若干泡沫信息，為設(shè)備、浮選機(jī)動(dòng)力學(xué)參數(shù)和浮選藥劑的優(yōu)化調(diào)整提供技術(shù)參數(shù)依據(jù)。

某銅礦處理量較大，粗、掃選均采用130 m3浮選機(jī)進(jìn)行，自建廠以來(lái)，生產(chǎn)指標(biāo)一直較穩(wěn)定，但隨著礦石性質(zhì)的變化，浮選指標(biāo)有惡化趨勢(shì)，本文主要針對(duì)該選廠的粗、掃選130 m3浮選機(jī)的泡沫流動(dòng)特性進(jìn)行了研究，獲取了泡沫流動(dòng)特性對(duì)浮選指標(biāo)的影響因素，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)提高銅回收指標(biāo)的途徑進(jìn)行了探討，為選廠浮選指標(biāo)優(yōu)化指出了技術(shù)方向。

1 測(cè)試方案

對(duì)浮選機(jī)泡沫表面不同位置取樣，取樣點(diǎn)為泡沫表面，并沿浮選機(jī)泡沫徑向表面布6個(gè)測(cè)點(diǎn)(1、2、3、4、5、6)。每個(gè)取樣點(diǎn)每半個(gè)小時(shí)取樣一次，共取6次，分別合成一個(gè)大樣，對(duì)大樣進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。取樣點(diǎn)的布置如圖1所示。

圖1 取樣點(diǎn)布置Fig.1 Arrangement of sampling points

2 測(cè)試對(duì)象

測(cè)試時(shí)選取粗選Ⅰ第1槽浮選機(jī)、粗選Ⅱ第1槽浮選機(jī)和掃選Ⅰ第1槽浮選機(jī)為泡沫流動(dòng)性測(cè)試對(duì)象。

3 測(cè)試結(jié)果分析與討論

3.1 泡沫產(chǎn)品粒級(jí)分析

粒度是產(chǎn)品的重要特性，在工業(yè)礦物回收中特別重要[7]，因此對(duì)粗選Ⅰ第1槽浮選機(jī)、粗選Ⅱ第1槽浮選機(jī)和掃選Ⅰ第1槽浮選機(jī)泡沫流動(dòng)性取樣進(jìn)行了粒級(jí)分析，粒級(jí)產(chǎn)率分別見(jiàn)圖2、圖3和圖4。

圖2 粗選Ⅰ第1槽不同取樣點(diǎn)泡沫粒級(jí)產(chǎn)率Fig.2 Size fraction yield of different sampling points in the first tank of roughing one

圖3 粗選Ⅱ第1槽不同取樣點(diǎn)泡沫粒級(jí)產(chǎn)率Fig.3 Size fraction yield of different sampling points in the first tank of roughing two

圖4 掃選Ⅰ第1槽不同取樣點(diǎn)泡沫粒級(jí)產(chǎn)率 Fig.4 Size fraction yield of different sampling points in the first tank of scavenging one

粗選Ⅰ第1槽浮選機(jī)浮選泡沫粒級(jí)產(chǎn)率分布結(jié)果表明，泡沫在從推泡錐到泡沫槽溢流堰移動(dòng)過(guò)程中，同一粒級(jí)產(chǎn)率相對(duì)穩(wěn)定，未發(fā)生明顯變化。

粗選Ⅱ第1槽浮選機(jī)和掃選Ⅰ第1槽浮選機(jī)浮選泡沫粒級(jí)產(chǎn)率分布結(jié)果表明，泡沫在從推泡錐到溢流堰的移動(dòng)過(guò)程中+0.106 mm粒級(jí)產(chǎn)率降低，取樣點(diǎn)1和取樣點(diǎn)2最高，這主要是由于泡沫從推泡錐到內(nèi)泡沫槽溢流堰移動(dòng)的距離較短，粗粒級(jí)脫落的概率較低，而從推泡錐到外泡沫槽溢流堰泡沫移動(dòng)距離較長(zhǎng)，粗粒脫落的概率增加。

從推泡錐到內(nèi)溢流堰的泡沫與從推泡錐到外溢流堰的泡沫粒級(jí)產(chǎn)率總體分布情況看，取樣點(diǎn)1、2泡沫的粒級(jí)產(chǎn)率分布規(guī)律相近，取樣點(diǎn)3、4、5、6泡沫的粒級(jí)產(chǎn)率分布規(guī)律相近。且從粗選I第1槽作業(yè)至掃選Ⅰ第1槽作業(yè)過(guò)程看，粗粒級(jí)產(chǎn)率逐漸增加，而細(xì)粒級(jí)產(chǎn)率逐漸降低。

3.2 泡沫粒級(jí)品位分析

粗選Ⅰ第1槽浮選機(jī)、粗選Ⅱ第1槽浮選機(jī)和掃選Ⅰ第1槽浮選機(jī)不同取樣點(diǎn)泡沫品位見(jiàn)圖5，泡沫流動(dòng)性取樣粒級(jí)品位分別見(jiàn)圖6、圖7和圖8。

圖5 不同取樣點(diǎn)泡沫品位Fig.5 Foam grade of different sampling points

圖6 粗選Ⅰ第1槽不同取樣點(diǎn)的粒級(jí)品位Fig.6 Size fraction grade of different sampling points in the first tank of roughing one

圖7 粗選Ⅱ第1槽不同取樣點(diǎn)的粒級(jí)品位Fig.7 Size fraction grade of different sampling points in the first tank of roughing two

圖8 掃選I第1槽不同取樣點(diǎn)的粒級(jí)品位Fig.8 Size fraction grade of different sampling points in the first tank of scavenging one

圖5結(jié)果表明，推泡錐至外泡沫槽溢流堰的泡沫銅品位較推泡錐至內(nèi)泡沫槽溢流堰的泡沫銅品位略高，這主要是由于泡沫移動(dòng)距離長(zhǎng)時(shí)脈石從泡沫上脫附所致；泡沫從推泡錐到泡沫槽溢流堰移動(dòng)過(guò)程中，脈石脫附較為明顯，銅礦物富集，品位升高；掃選Ⅰ第1槽取樣點(diǎn)6銅品位略低，這主要是由于掃選泡沫層薄取樣時(shí)溢流堰處偶有礦漿外溢所致。

三槽泡沫粒級(jí)品位分析結(jié)果表明，每槽浮選機(jī)泡沫產(chǎn)品的粒級(jí)品位變化趨勢(shì)一致，均為粗粒級(jí)銅品位低、細(xì)粒級(jí)銅品位高。粗粒級(jí)品位低主要與銅礦物細(xì)粒級(jí)解離度高、粗粒級(jí)解離度低有關(guān)，細(xì)粒級(jí)銅品位高說(shuō)明捕收時(shí)選擇性較好，細(xì)泥夾帶較少。

3.3 泡沫粒級(jí)金屬分布分析

粗選Ⅰ第1槽浮選機(jī)、粗選Ⅱ第1槽浮選機(jī)和掃選Ⅰ第1槽浮選機(jī)泡沫流動(dòng)性取樣粒級(jí)金屬分布率分別見(jiàn)圖9、圖10和圖11。

圖9 粗選Ⅰ 第1槽粒級(jí)金屬分布率Fig.9 Size fraction metal distribution rate in the first tank of roughing one

圖10 粗選Ⅱ第1槽粒級(jí)金屬分布率Fig.10 Size fraction metal distribution rate in the first tank of roughing two

圖11 掃選Ⅰ第1槽粒級(jí)金屬分布率Fig.11 Size fraction metal distribution rate in the first tank of scavenging one

粗選Ⅰ第1槽浮選機(jī)浮選泡沫粒級(jí)金屬分布率結(jié)果表明，泡沫在從推泡錐到泡沫槽溢流堰的移動(dòng)過(guò)程中，同一粒級(jí)金屬分布率相對(duì)穩(wěn)定，未發(fā)生明顯的變化，有利于銅礦物的回收。

粗選Ⅱ第1槽浮選機(jī)和掃選Ⅰ第1槽浮選機(jī)浮選泡沫粒級(jí)金屬分布與粒級(jí)產(chǎn)率分布規(guī)律相同，泡沫在從推泡錐到泡沫槽溢流堰移動(dòng)過(guò)程中+0.106 mm粒級(jí)金屬分布率降低，取樣點(diǎn)1和取樣點(diǎn)2最高，這主要是由于泡沫從推泡錐到內(nèi)泡沫槽溢流堰移動(dòng)的距離較短，粗粒級(jí)銅礦物脫落的概率較低，而從推泡錐到外泡沫槽溢流堰泡沫移動(dòng)距離較長(zhǎng)，粗粒銅礦物脫落的概率增加所致。

從推泡錐到內(nèi)溢流堰的泡沫與從推泡錐到外溢流堰的泡沫粒級(jí)金屬分布率總體情況看，取樣點(diǎn)1、2泡沫的粒級(jí)金屬分布率分布規(guī)律相近，取樣點(diǎn)3、4、5、6泡沫的粒級(jí)金屬分布率分布規(guī)律相近。從粗選Ⅰ第1槽至掃選Ⅰ第1槽的作業(yè)順序看，不同取樣點(diǎn)泡沫中粗粒級(jí)金屬分布率逐漸增加，而細(xì)粒級(jí)金屬分布率逐漸降低，表明粗粒級(jí)銅礦物回收有滯后現(xiàn)象。

3.4 提高銅回收指標(biāo)的探討

浮選泡沫流動(dòng)特性分析結(jié)果表明，粗粒級(jí)銅礦物在泡沫移動(dòng)中易于脫落、回收滯后，使得粗粒級(jí)銅礦物易于損失于尾礦中，造成資源浪費(fèi)。粗粒級(jí)銅礦物在泡沫移動(dòng)中易于脫落、回收滯后除與粗粒級(jí)銅礦物解離度低而捕收效果差有關(guān)外，還與設(shè)備結(jié)構(gòu)、藥劑用量以及浮選動(dòng)力學(xué)等因素有關(guān)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，下面對(duì)提高粗粒級(jí)銅礦物的回收指標(biāo)途徑進(jìn)行探討。

1)內(nèi)推泡錐至內(nèi)泡沫槽溢流堰距離與外推泡錐至外泡沫槽溢流堰距離對(duì)泡沫產(chǎn)品的品質(zhì)和粗粒級(jí)銅礦物的脫附存在一定影響，確定內(nèi)推泡錐至內(nèi)泡沫槽溢流堰和外推泡錐至外泡沫槽溢流堰之間的合理距離，對(duì)提高泡沫產(chǎn)品品質(zhì)和銅回收率具有重要的意義。

2)在粗選Ⅰ和掃選Ⅰ充氣速率分別為0.89 m3/(m2·min)和0.23 m3/(m2·min)情況下，礦漿紊流強(qiáng)度較大且翻花較為嚴(yán)重，泡沫層溢流不均，表明浮選機(jī)葉輪定子間隙存在問(wèn)題，應(yīng)調(diào)整浮選機(jī)的葉輪定子間隙或更換新的葉輪定子，營(yíng)造良好的動(dòng)力學(xué)環(huán)境，降低粗粒級(jí)銅礦物從礦化氣泡上的脫附概率。

3)粗選Ⅱ和掃選Ⅰ藥劑用量略少，泡沫帶礦能力不足，應(yīng)適量增加捕收劑或起泡劑用量以增強(qiáng)粗粒銅礦物在氣泡上的黏附強(qiáng)度，降低粗粒級(jí)銅礦物由推泡錐至泡沫槽溢流堰移動(dòng)過(guò)程中的脫附概率。

4)現(xiàn)場(chǎng)掃選Ⅰ充氣量相對(duì)較小，應(yīng)適當(dāng)增加該作業(yè)浮選機(jī)的充氣量，以提供較多的適宜氣泡，形成由大、小氣泡聚集而成的“浮團(tuán)”，這種“浮團(tuán)”有較大的升浮力，可攜帶粗粒上浮。

5)針對(duì)粗粒級(jí)銅連生體在浮選運(yùn)動(dòng)過(guò)程中易于脫落的特點(diǎn)，對(duì)精選尾礦或掃選精礦可進(jìn)行分級(jí)再磨，盡量提高銅礦物的解離度，達(dá)到實(shí)現(xiàn)提高銅回收率的目的。

4 結(jié)論

1)每槽浮選機(jī)泡沫產(chǎn)品的粒級(jí)品位變化趨勢(shì)一致，均為粗粒級(jí)銅品位低、細(xì)粒級(jí)銅品位高，銅礦物捕收選擇性較高，泡沫細(xì)泥夾帶較少。

2)浮選泡沫在從推泡錐至泡沫槽溢流堰的移動(dòng)過(guò)程中，脈石礦物脫附，銅品位逐漸升高，提高了銅礦物捕收的選擇性，但粗粒銅礦物也從泡沫上脫附，粗粒級(jí)銅礦物回收存在滯后現(xiàn)象。

3)從工藝、藥劑、設(shè)備結(jié)構(gòu)以及浮選動(dòng)力學(xué)等方面對(duì)提高粗粒級(jí)銅礦物的回收率途徑進(jìn)行了探討。

4)為選廠優(yōu)化浮選指標(biāo)提供了技術(shù)參考依據(jù)。