王小凱 劉博銳

（重鋼西昌礦業(yè)有限公司）

攀西地區(qū)大多數(shù)露天礦山已進(jìn)入中深部開采，甚至轉(zhuǎn)入地下開采，入選礦石品位急劇下降，且礦石可選性越來(lái)越差。某礦山受采場(chǎng)供礦空間限制，供礦點(diǎn)越來(lái)越少，因礦石性質(zhì)頻繁變化及配礦問(wèn)題，選礦廠生產(chǎn)浮選工序間斷性生產(chǎn)效果不穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)波動(dòng)很大，浮選流程薄弱環(huán)節(jié)多，適應(yīng)性及承受力不強(qiáng)。為此，針對(duì)該選鈦16 m3浮選系列進(jìn)行了流程考察與診斷，查明制約鈦浮選指標(biāo)提高的瓶頸［1］。

1 選礦廠現(xiàn)狀

選礦廠總流程是先選鐵再選鈦，主要由破碎（拋廢）—磨礦—選鐵—選鈦—脫水等部分組成。選鈦?zhàn)鳂I(yè)是利用選鐵尾礦先強(qiáng)磁回收選鐵尾礦中的鈦，得到鈦粗精礦，對(duì)鈦粗精礦再磨并脫除部分細(xì)泥后進(jìn)行浮選脫硫，脫硫尾礦作為鈦浮選系統(tǒng)的給礦。鈦浮選系統(tǒng)分為4 個(gè)系列，其中1、2 系列配置8 m3浮選機(jī)，3、4系列配置16 m3浮選機(jī)，4個(gè)系列的鈦浮選工藝和藥劑制度相同，皆為1粗2掃4精工藝，即脫硫尾礦作為鈦浮選給礦，調(diào)漿后經(jīng)1粗4精得到鈦精礦產(chǎn)品，粗選尾礦經(jīng)2次掃選得到鈦浮選尾礦。

該選礦廠2021 年完成選鐵系統(tǒng)及拋尾系統(tǒng)擴(kuò)能改造，進(jìn)入選鈦系統(tǒng)的原礦量大幅上升，導(dǎo)致整個(gè)浮選工序濃度上升，入浮濃度甚至高達(dá)65%以上，浮選尾礦品位居高不下。同時(shí)，由于磨礦分級(jí)設(shè)備能力不足，進(jìn)入浮選的粗粒級(jí)占比增加，很大程度上影響了浮選效果。

2 流程和設(shè)備考察技術(shù)方案

2.1 考察目的及內(nèi)容

主要開展16 m3浮選系列鈦浮選流程和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)考察，分析各作業(yè)的主要參數(shù)及現(xiàn)有流程與裝備的分選效果，查明制約鈦浮選指標(biāo)提高的瓶頸。

2.2 主要考察內(nèi)容

（1）鈦浮選系統(tǒng)流程考察。開展各作業(yè)泡沫及底流濃度、底流粒度分布考察以及各作業(yè)泡沫及底流產(chǎn)品主要元素（TiO2）分析［2］；開展流程內(nèi)部各環(huán)節(jié)能力匹配及分析、浮選藥劑制度考察，進(jìn)行浮選產(chǎn)品分析和給礦、鈦精礦和尾礦的工藝礦物學(xué)檢查，并提供數(shù)質(zhì)量流程和礦漿流程圖。

（2）鈦浮選系統(tǒng)設(shè)備分選效果、運(yùn)行參數(shù)考察。開展各作業(yè)單臺(tái)浮選機(jī)泡沫、粒度分布考察及各作業(yè)泡沫及底流產(chǎn)品各粒級(jí)主要元素（TiO2）分析，分析各作業(yè)浮選機(jī)的鈦分選效果；開展各作業(yè)單臺(tái)浮選機(jī)的充氣量、空氣分散度、礦漿相的泡沫負(fù)載率、泡沫層表面橫向運(yùn)輸能力、礦漿懸浮能力測(cè)試，根據(jù)設(shè)備測(cè)試得到的參數(shù)數(shù)據(jù)和取樣分析結(jié)果，計(jì)算分析目前設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，為鈦浮選設(shè)備改造升級(jí)提供數(shù)據(jù)支撐［3］。

3 鈦浮選系統(tǒng)流程考察

3.1 浮選指標(biāo)

對(duì)流程考察數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表1。

由表1可知，給礦鈦品位有一定的波動(dòng)，鈦精礦品位相對(duì)穩(wěn)定，基本在47.00%以上；尾礦鈦品位波動(dòng)較大，TiO2含量在7.24%～11.06%，尾礦中損失的鈦偏高，鈦回收率不理想且波動(dòng)較大。

3.2 浮選時(shí)間考察

結(jié)合流程考察數(shù)據(jù)，對(duì)鈦浮選段各作業(yè)浮選時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表2。

由表2 可知，在處理量95.98 t/h 的情況下，鈦粗選、精選1、精選2、掃選1 作業(yè)的浮選時(shí)間是足夠的，且有所富余；鈦掃選2 浮選時(shí)間9.01 min，低于設(shè)計(jì)時(shí)間；精選3浮選時(shí)間少于9 min，略顯不足；理論上在浮選機(jī)容積確定的情況下，實(shí)際浮選時(shí)間與單位小時(shí)的處理量、礦漿濃度以及流程的中礦循環(huán)量大小有關(guān)。

3.3 鈦浮選各作業(yè)不同粒級(jí)分選效率分析

為了考察各作業(yè)對(duì)不同粒級(jí)的分選效果，對(duì)各作業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行篩分分析，根據(jù)產(chǎn)品篩析結(jié)果，計(jì)算各作業(yè)不同粒級(jí)TiO2金屬作業(yè)回收率，見表3。

由表3可知，-0.15+0.074 mm、-0.074+0.038 mm粒級(jí)在各作業(yè)的浮選回收效果較好，其次是-0.038 mm粒級(jí)，+0.15 mm回收效果最差；-0.038 mm粒級(jí)在粗選上浮不理想，但在掃選可得到部分上??；而+0.15 mm在粗選、掃選上浮均較差。在精選1、精選2、精選3作業(yè)，4個(gè)粒級(jí)的作業(yè)上浮率都比較高且相對(duì)穩(wěn)定；精選4作業(yè)4個(gè)粒級(jí)的作業(yè)上浮率均快速下降，與精選4作業(yè)回收率較低有關(guān)；另外，各粒級(jí)的TiO2作業(yè)回收率在精選1 下降較多，說(shuō)明精選1 的分選效率相對(duì)其他作業(yè)分選效率更低。

4 浮選設(shè)備運(yùn)行參數(shù)測(cè)試

為了考察鈦浮選系統(tǒng)現(xiàn)有16 m3浮選設(shè)備的分選效果，對(duì)浮選設(shè)備的測(cè)試主要包括浮選機(jī)的充氣量和空氣分散度測(cè)試、礦漿相的泡沫負(fù)載率分析?？紤]到精選2、精選3、精選4作業(yè)泡沫太厚，難以獲得正確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為了橫向比較分析，同時(shí)考慮人員配置情況，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)泡沫負(fù)載率只對(duì)粗選、掃選1、掃選2、精選1最能反映浮選機(jī)運(yùn)行參數(shù)的第2臺(tái)浮選機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，其他運(yùn)行參數(shù)能測(cè)盡測(cè)。

4.1 浮選機(jī)充氣量及空氣分散度

充氣量是指每平方米浮選機(jī)液面上每分鐘逸出的空氣體積，它是表征浮選機(jī)充氣能力的量度。充氣量測(cè)試選擇點(diǎn)為粗選、掃選、精選作業(yè)的每臺(tái)浮選機(jī)，利用排水取氣法測(cè)試浮選機(jī)的充氣量。測(cè)點(diǎn)位置選取的主要原則是保證測(cè)點(diǎn)在整個(gè)浮選機(jī)截面內(nèi)均勻分布，此次測(cè)試點(diǎn)選取8 個(gè)點(diǎn)，測(cè)試時(shí)每個(gè)測(cè)點(diǎn)至少測(cè)2次，2 次測(cè)試誤差控制在5%范圍內(nèi)為合格，否則需再次測(cè)量。16 m3浮選系列粗選作業(yè)各臺(tái)浮選機(jī)充氣量為0.37～0.76 m3/（m2·min），各臺(tái)浮選機(jī)之間的氣量差別較大；掃選作業(yè)各臺(tái)浮選機(jī)充氣量為0.18～0.41 m3/（m2·min），個(gè)別浮選機(jī)氣量偏??；精選作業(yè)各臺(tái)浮選機(jī)充氣量為0.13～1.63 m3/（m2·min），個(gè)別浮選機(jī)氣量變化較大；總體而言，4系列粗掃選作業(yè)氣量偏小，且各臺(tái)浮選機(jī)之間的氣量變化無(wú)規(guī)律，不利于流程控制［4］。

空氣分散度是表征浮選機(jī)內(nèi)空氣分散均勻程度的參數(shù)，是浮選機(jī)葉輪定子氣體分散功能的重要評(píng)價(jià)參數(shù)。浮選機(jī)內(nèi)均勻的空氣分布有利于氣泡與礦物顆粒更充分地接觸，有效增加氣泡、顆粒碰撞概率，從而提高浮選效率。對(duì)粗選、掃選、精選作業(yè)每臺(tái)浮選機(jī)均進(jìn)行空氣分散度測(cè)試，受限于現(xiàn)場(chǎng)空間，每槽選擇橫截面上較為均布的8個(gè)點(diǎn)，代表浮選機(jī)半截面各個(gè)位置的平均氣量。各臺(tái)浮選機(jī)空氣分散度數(shù)據(jù)見表4?？傮w而言，各臺(tái)浮選機(jī)空氣分散度大部分在2.0以上，空氣分散效果較好；掃選2作業(yè)浮選機(jī)空氣分散度小于1，分散效果偏差，可能原因是葉輪、定子磨損嚴(yán)重或葉輪、定子之間間隙變大。

4.2 礦漿相泡沫負(fù)載率分析

浮選機(jī)的氣泡負(fù)載率是指礦漿相中單位體積氣泡攜帶的礦物顆粒的質(zhì)量，即氣泡攜帶礦物的總質(zhì)量和氣泡總體積的比值；它一方面反映藥劑對(duì)礦化過(guò)程的作用，另一方面揭示浮選機(jī)內(nèi)流體動(dòng)力學(xué)環(huán)境對(duì)礦化的影響。

粗選作業(yè)浮選機(jī)的氣泡負(fù)載在上升過(guò)程中先增大再降低，但整體略呈上升趨勢(shì)。在品位變化上，礦化氣泡的品位在上升過(guò)程中基本不變，品位達(dá)44%以上，高于粗選作業(yè)最終產(chǎn)品品位43.04%。掃選1、掃選2 作業(yè)浮選機(jī)氣泡負(fù)載在上升過(guò)程中逐漸降低，且從640 mm 上升到270 mm 的過(guò)程中降低較為急劇，品位在上升過(guò)程中逐漸升高，這表明掃選1、掃選2作業(yè)礦化氣泡脫落較為嚴(yán)重，且以連生體的脫落為主。

精選1作業(yè)浮選機(jī)的氣泡負(fù)載效果較差，在上升過(guò)程中先大幅下降再維持不變；礦化氣泡品位在上升過(guò)程中基本保持一致，且達(dá)48%以上，高于精選1作業(yè)最終產(chǎn)品品位46.04%，這表明礦化在穿過(guò)泡沫層的過(guò)程中品位降低，整體富集效果差，其原因在于泡沫產(chǎn)率大，泡沫濃度大，礦化氣泡在泡沫層的停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。精選2、精選3 及精選4 作業(yè)泡沫層厚度較厚，超出了測(cè)點(diǎn)布置范圍，為此僅對(duì)各作業(yè)進(jìn)行單個(gè)點(diǎn)或2個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，初步分析，精選2、精選3呈現(xiàn)的規(guī)律與精選1類似。

5 浮選產(chǎn)品工藝礦物學(xué)研究

此次工藝礦物學(xué)研究是針對(duì)主要產(chǎn)品進(jìn)行研究、分析，包括產(chǎn)品的多元素分析、篩析、單體解離度測(cè)定以及相關(guān)工藝礦物學(xué)特征等。

5.1 浮選給礦

浮選給礦工藝礦物學(xué)分析結(jié)果見表5、表6。

由表5、表6 可知，有價(jià)成分TiO2品位22.34%，主要以鈦鐵礦形式存在，占93.20%，含鈦磁鐵礦中的鈦只有0.82%，其他形式占5.98%；鈦鐵礦主要以不規(guī)則狀單體形式產(chǎn)出，部分鈦鐵礦與脈石礦物呈富連生體形式產(chǎn)出，少量鈦鐵礦裂隙被脈石礦物充填，有時(shí)可見鈦鐵礦與脈石礦物呈貧連生體產(chǎn)出，微量鈦鐵礦中嵌布細(xì)絲狀、片狀含鈦磁鐵礦呈固溶體分離結(jié)構(gòu)產(chǎn)出，偶見鈦鐵礦中包裹微細(xì)粒脈石礦物，鈦鐵礦與磁黃鐵礦、黃鐵礦連生產(chǎn)出；有害元素P、S 含量分別為0.26%和0.20%，主要雜質(zhì)元素為Si、Mg、Ca、Al；磷灰石主要以連生體形式產(chǎn)出，連生體部分主要與透輝石、綠泥石等其他脈石礦物連生產(chǎn)出，少量與鈦鐵礦連生產(chǎn)出，部分磷灰石呈不規(guī)則狀單體形式產(chǎn)出［5］。

5.2 浮選精礦

該精礦中的目的礦物絕大部分為鈦鐵礦，少量含鈦磁鐵礦；雜質(zhì)礦物主要為透輝石，其次為綠泥石，少量角閃石、橄欖石、滑石，微量斜長(zhǎng)石、榍石、鈣鋁榴石、黃鐵礦、磁黃鐵礦、磷灰石、石英、白云母、鎂鋁尖晶石、白云石、鈣鐵榴石等［6］。該精礦產(chǎn)品中鈦鐵礦主要以不規(guī)則狀單體形式產(chǎn)出，部分鈦鐵礦與脈石礦物呈富連生體形式產(chǎn)出，少量鈦鐵礦顆粒中充填片狀脈石礦物，有時(shí)可見鈦鐵礦晶格中充填細(xì)片狀含鈦磁鐵礦，微量鈦鐵礦中包裹微細(xì)粒脈石礦物，偶見鈦鐵礦與含鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦連生產(chǎn)出。鈦鐵礦粒度主要集中在0.104～0.250 mm。

5.3 浮選尾礦

損失在尾礦中的鈦礦物主要為鈦鐵礦，微量含鈦磁鐵礦。非金屬礦物主要為透輝石，其次為綠泥石、角閃石，少量橄欖石、鈣鋁榴石、斜長(zhǎng)石、磷灰石、滑石、榍石，微量白云母、白云石、鈣鐵榴石、黑云母、方解石、石英、鎂鋁尖晶石、鉀長(zhǎng)石等。其他金屬礦物主要為黃鐵礦，微量磁黃鐵礦、黃銅礦、鈷鎳黃鐵礦、方鉛礦等。損失在尾礦中的鈦鐵礦主要以不規(guī)則狀單體為主，且這部分單體鈦鐵礦中部分顆粒充填細(xì)片狀脈石礦物，二者關(guān)系較為復(fù)雜；少量鈦鐵礦與透輝石、角閃石、綠泥石等脈石礦物連生產(chǎn)出。鈦鐵礦粒度主要集中在0.074～0.240 mm。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）某礦16 m3浮選系列流程及浮選動(dòng)力學(xué)考察發(fā)現(xiàn)，粗掃選作業(yè)浮選時(shí)間不足，精選3作業(yè)循環(huán)負(fù)荷大且浮選時(shí)間不足，4 次精選作業(yè)富集比不高等。攀西地區(qū)鈦鐵礦選礦粗掃選浮選時(shí)間均在60 min 左右，為此建議現(xiàn)場(chǎng)增加粗掃選作業(yè)浮選時(shí)間。

（2）流程考察及泡沫橫向運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試結(jié)果表明，粗選及精選作業(yè)泡沫產(chǎn)率大，泡沫濃度高，各作業(yè)浮選機(jī)溢流堰載荷及截面積載荷偏高，礦化氣泡在泡沫層的停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，富集效果差。

（3）泡沫負(fù)載率測(cè)試結(jié)果表明，掃選作業(yè)氣泡在上升過(guò)程中氣泡負(fù)載率降低急劇，為此在4 系列浮選機(jī)的應(yīng)用上將優(yōu)化溢流堰的高度，提高氣泡的負(fù)載能力，進(jìn)而提高選別指標(biāo)。

（4）流程考察結(jié)果表明，尾礦中損失的鈦鐵礦主要為單體，且以粗粒級(jí)鈦鐵礦為主，建議現(xiàn)場(chǎng)控制入浮粒度，以減少浮選給礦中+0.15 mm 粒級(jí)含量，改善粒級(jí)分布。

（5）各臺(tái)浮選機(jī)充氣量的大小及泡沫層厚度的設(shè)置均憑經(jīng)驗(yàn)操作，不利于生產(chǎn)的穩(wěn)定，建議現(xiàn)場(chǎng)增加氣量自動(dòng)控制及液位制動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)作業(yè)的協(xié)同控制，確?？刂凭?，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)穩(wěn)定性。