選硫深槽浮選機運行情況及對策研究

2018-05-13 17:10:40毛世意韓登峰劉國榮

銅業工程 2018年2期

毛世意，韓登峰，劉國榮，詹濤

（1.江西銅業集團公司城門山銅礦，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劃的9大銅礦區之一，是江銅下屬第二大礦山，年處理礦石290余萬t,并在積極推進擴建工程。選礦廠現有一期、二期兩個生產作業系統，并先后進行了流程改造，采用“優先選銅、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規格不同：一期選硫粗、掃選各采用4臺KYF-20浮選機，二期選硫粗、掃選分別采用5臺和4臺KYF-50浮選機。

大型浮選機帶來高效益的同時，也產生了一系列問題［1］。一期與二期浮選機相比較，后者容積大、槽體深，與此相伴隨的是槽內攪拌紊流更強、礦化泡沫升浮距離更長。改造投產以來，二期選硫回收率始終與一期有較大差距。為此，有必要對二期選廠的浮選機進行理論研究和技術改進。

2 選硫浮選機浮選動力學參數測試

在工藝條件合適的情況下，浮選技術經濟指標的高低主要取決于浮選機的性能和操作。因此，要提高礦物浮選效率，就需要使浮選機槽內的流體動力學狀態滿足各粒級礦物浮選過程的要求［2］。為研究兩個系統選硫浮選機的浮選效果，城門山銅礦組織開展了“城門山銅礦選硫浮選機浮選動力學測試”的工作，主要包含充氣量測量、深槽取樣、氣泡負載測量三個部分，測試分別對兩個選廠選硫粗、掃選浮選機進行。

2.1 充氣量與空氣分散度測定

測量方法為：采用充氣量測量儀，內裝1000mL水伸入礦漿內，記錄排500mL水所需要的時間，再反算整個浮選機的充氣量。

主要針對二期選廠進行，其結果如下表1所示。

表1 浮選機充氣量測量結果

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。

2.2 深槽取樣

2.2.1 粒級懸浮分析

固體懸浮對機械攪拌式浮選機的設計和操作非常重要，是有用顆粒回收的前提條件［3］。本次取樣主要針對二期選廠進行，取樣點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。考慮到粒級層析現象主要發生在粗顆粒，以+100目粒級產率為標的，檢查結果如表2所示。

表2 各取樣深度+100目粒級產率分布

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）含量呈現降低的趨勢，體現出浮選機槽內有粒級層析現象發生。

而在掃選部分，粗顆粒呈現出無規律變化。結合現場情況，當降低掃選作業充氣量，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

對不同深度的礦漿進行化驗分析，結果如下表3所示。

表3 粗掃選作業不同深度各粒級硫的分布

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

2.3 氣泡負載測量

測量原理為：測量儀器內盛有一定量的水，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，以此測量氣體上浮所負載的礦物重量。

測量方法如下：選取粗選2#和掃選2#浮選機進行，每臺浮選機選定一點，分四個不同深度進行取樣，對結果進行粒級及品位分析。

2.3.1 氣泡負載率分析

分別對兩個選廠選硫作業浮選氣泡上升過程中負載的礦粒進行分析，結果分別如下：

表3 兩個選廠氣泡負載率及充氣量檢測結果

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

對比一期淺槽浮選機其氣泡負載情況，一期浮選機在粗掃選作業的氣泡負載特性趨勢與二期浮選機相同，但其變化趨勢要平緩得多。該情況表明：淺槽浮選機顆粒脫落概率較深槽低。

2.3.2 不同粒級含量變化分析

對氣泡負載的礦物顆粒粒級進行篩析，如下表4所示：

表4 各作業不同深度粒級分布 %

二期結果顯示：粗選段不同高度層，氣泡所粘附物顆粒粒級比例基本保持不變，上升過程中呈現等比例粘附；隨著測量深度的降低，-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礦物的脫落概率明顯大于細顆粒。一期結果顯示：粗選段仍出現等比例粘附的現象，掃選段會出現等比例脫落現象。

綜上，二期選廠掃選作業氣泡負載產物隨著深度變化各粒級變化較為顯著，前述氣泡負載率降低主要是由于粗顆粒脫落所致。分析認為粗粒礦物的粘附能力較弱，較深處靠近葉輪區紊流強度大，有利于碰撞礦化，但礦化后的粘附穩定性較差，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 深槽選硫浮選機技術改進探究

在設計出浮選機后，通過浮選機動力學性能試驗和最終的礦漿試驗，對設備結構和動力學參數進行針對性的調整，使其達到最優化［4-5］。浮選機的性能好壞很大程度上取決于葉輪系統的工作，因此浮選機的研究重點之一就是對浮選機葉輪系統的研究［6］。

根據以上測試分析，我們對深槽選硫浮選機的設計進行了以下主要的改造設計，我們的思路是分析礦漿流向，增加向上流動的區域和動力。采用加高的弧面葉輪技術和中置葉輪技術縮短礦化氣泡的運輸距離。技術分析下述：

3.1 深槽浮選機槽內礦漿流研究

礦漿從葉輪邊緣泵送出后向槽壁的方向流動，與槽壁接觸后，一部分向上運動，一部分向下流動。因此深槽浮選機的槽體的礦漿流分為上下兩個部分：上部流場向上流動為主，輸送礦化的顆粒向泡沫層運動，深槽浮選機的向上運動距離較長，約有2400mm左右；下部的流場礦漿從周邊經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，減少短路，該區域不含有空氣。浮選機內礦漿速度流線圖如圖1所示。