EFD氣水混合浮選柱在米拉多銅礦的應用

李 冬， 代獻仁， 李世男

(中鐵建銅冠投資有限公司， 安徽 銅陵 244000)

1 前言

米拉多銅礦始建設于2014年，為露天開采，由中鐵建銅冠和銅陵有色共同出資開發，位于厄瓜多爾安第斯山脈最南端的薩莫拉省，由中國投資、中國設計、中國制造、中國施工、中國運營，是厄瓜多爾第一座大型固體礦山開發項目，被厄瓜多爾列為“國家戰略項目”“總統工程”。一期選礦設計規模為2 000萬t/年，碎磨工藝采用SABC流程，即“半自磨+球磨+頑石破碎”，選別工藝采用“粗磨粗選拋尾+粗精礦再磨再選流程”，礦山產品為單一銅精礦，伴生金銀富集到銅精礦中加以回收。設計銅精礦銅品位26.3%、銅回收率89.0%，一期達產達標后年產銅精礦35.4萬t，銅金屬量9.6萬t，服務年限30年[1-4]。

米拉多銅礦礦石類型為伴生少量金銀的斑巖型銅礦石。按照巖石性質，主要有花崗閃長巖型和角礫巖型兩種。按照礦石在礦體的賦存深度，可近似地劃分為近表層礦石、淺層礦石中部礦石和深部礦石。近地表礦石氧化程度較深，可浮性較差；淺部礦石含銅礦物主要為黃銅礦、也有少量次生礦物輝銅礦和斑銅礦，可浮性良好；中部和深部礦石為原生礦。主要可回收元素為銅、硫、金、銀，其中黃鐵礦嵌布粒度較粗，黃銅礦嵌布粒度不均勻、部分黃銅礦粒徑小于0.020 mm，且包裹在黃鐵礦和脈石礦物之中。根據礦石的性質特點，米拉多銅礦采用混合浮選、粗精礦再磨、銅硫分離的工藝流程，進行回收銅礦物中的銅、金、銀等有價元素，選廠工藝流程如圖1所示。

圖1 米拉多銅礦選礦工藝流程

2 EFD浮選柱工作原理

2.1 EFD浮選柱及其工作原理

EFD浮選柱外觀如圖2所示，它是一種逆流浮選設備，礦漿從距浮選柱頂部以下約1～2 m處給入，礦物顆粒在重力和浮力作用下作沉降運動。氣泡分散器處于浮選柱底部，壓縮空氣通過氣泡分散器產生大量微細的氣泡并注入浮選柱柱體，氣泡緩慢上升與沉降的礦粒接觸碰撞，疏水性礦粒被氣泡粘附后上升到浮選柱頂部，溢流成為泡沫產品，同時親水性礦粒會從浮選柱底部排出成為底流產品。浮選柱頂部安裝有泡沫噴淋水系統，可有效提升浮選柱泡沫產品的品位。

圖2 EFD浮選柱結構圖

2.2 Slamjet氣水混合型發泡系統的優勢

傳統浮選柱發泡器因供氣量無法準確控制，致使充氣量不穩定，從而造成浮選指標波動，浮選效果不理想。鑒于傳統浮選柱發泡器存在的諸多問題，ERIEZ公司基于多年的浮選柱應用經驗，創造性的開發出氣水混合型發泡系統，布置圖如圖3所示。該發泡系統具有以下優點：

圖3 典型氣水混合噴槍布置圖

(1)通過水流量的微小調節即可實現空氣流量大范圍調節。這是利用水的可壓縮性比空氣的可壓縮性小很多的特性。這樣就可以保證所產生氣泡的浮選性能不會因氣流量的調節而變差。

(2)空氣溶解于高壓水中，從噴嘴射入浮選柱后，因空化效應，水中析出可產生大量微細氣泡。大量實踐表明，這種微細氣泡可以有效提高浮選設備的單位體積的處理能力和單位面積礦物攜帶能力。

(3)水的密度遠大于空氣密度，因此水具有更大動能和慣性，當水、氣混合物高速注入礦漿中后，可產生巨大的剪切力，從而產生常規只噴氣的氣泡發生器難以獲得的微細氣泡。同時，高速水流的動能還可以攜帶空氣微泡，到更遠的距離與礦漿充分混合，增大礦粒與氣泡的接觸概率，從而提高回收效果。

(4)氣水混合型浮選柱比單獨噴氣式浮選柱具有更好的回收效果，根據礦石的種類、粒度、細度等特點，一般可比單獨噴氣式浮選柱浮選回收率高0.5%～2.0%。

(5)SlamJet?氣泡發生器通過一個單獨的瓷制防磨噴嘴提供空氣或氣水噴射，其自調節裝置在沒有空氣的情況下會自動關閉操作，防止礦漿倒灌引起噴槍堵塞。

3 米拉多銅礦浮選柱生產應用

浮選柱在實際操作過程中，最常用的調整參數是充氣量、泡沫層高度和噴淋水量，其余參數如給料濃度等應保持穩定，盡量避免同時大幅調整多個參數，造成系統紊亂。

米拉多銅礦試生產初期，生產不穩定、選礦指標波動大，對影響浮選柱選別指標的多個因素進行了調試，確定了浮選柱的最佳工藝參數，為后期選礦穩定生產及選礦指標的提高提供了依據。

3.1 磨礦細度的影響

磨礦細度是影響浮選柱選別指標的關鍵因素。礦石粒度必須小于礦物浮游的粒度上限，如硫化礦浮選上限為0.25～0.3 mm，大于0.5 mm時，幾乎不能浮游。礦石磨礦粒度過細也對浮選工藝產生不利影響(即過磨泥化影響)，當磨礦細度小于0.01 mm時，浮選指標顯著下降；當磨礦細度小于5 μm時，有用礦物與脈石礦物幾乎無法分離。米拉多銅礦主要金屬礦物為黃銅礦和黃鐵礦，黃銅礦嵌布粒度較細，黃鐵礦嵌布粒度相對較粗，其中部分銅礦物與硫礦物密切共生。為提高銅精礦品位和回收率，米拉多銅礦采用銅硫混浮、混合精礦再磨、銅硫分離的工藝。

粗精礦再磨細度對浮選柱富集比及回收率的影響如圖4所示。當粗精礦不經再磨時，-0.044 mm含量在60%左右，經過浮選柱兩次精選，銅精礦富集比在3.5左右，作業回收率不足80%。隨著再磨細度的提高，銅精礦富集比和回收率都逐步提高；當再磨細度-0.044 mm含量超過90%時，銅精礦富集比略有下降。因此，綜合考慮銅精礦品位和回收率，再磨細度以-0.044 mm含量占80%～85%為宜。

圖4 磨礦細度與富集比及回收率的關系

3.2 浮選濃度的影響

浮選濃度一般與礦石性質和藥劑制度有關。一般浮選密度較大的礦物采用較濃的礦漿，而密度較小的礦物則用較稀的礦漿；浮選粗粒物料采用較濃的礦漿，而細粒和礦泥則用較稀的礦漿；粗選和掃選采用較濃的礦漿，而精選則用較稀的礦漿。

浮選濃度對浮選柱選別效果的影響如圖5所示。隨著浮選濃度的提高，銅精礦回收率逐步提高，富集比逐步下降。當浮選濃度在17%～25%，浮選柱選別效果較好，此時銅精礦富集比為6左右，作業回收率為95%左右。

圖5 浮選濃度與富集比及回收率的關系

3.3 泡沫層高度的影響

浮選柱泡沫層高度是影響浮選指標的關鍵因素。試生產初期粗選作業以MIBC作為起泡劑，MIBC起泡性能較差，浮選柱沒有穩定的泡沫層，浮選柱泡沫層設定高度只有10 cm左右，礦漿經常跑槽。隨后在浮選柱內添加適量的起泡劑之后，浮選柱泡沫層趨于穩定，將浮選柱泡沫層設定在30 cm左右，銅精礦產率逐步和富集比都逐步提高。

生產實踐中，銅浮選柱泡沫層高度與銅精礦產率與富集比的關系如圖6所示，隨著浮選柱泡沫層高度的增加，銅精礦產率逐步提高，富集比逐步下降。當浮選柱泡沫層達到60 cm時，銅精礦富集比達到最高。目前浮選柱泡沫層根據銅精礦品位變化情況，在40～90 cm進行調節。

圖6 泡沫層高度與銅精礦產率及富集比的關系

3.4 充氣量的影響

試生產初期，單臺浮選柱充氣量為70 m3/h左右，浮選柱充氣量不高。浮選柱泡沫層較低，浮選泡沫層不穩定，精選作業回收率不高。

圖7所示為充氣量與銅精礦指標的關系，可以看出，隨著浮選柱充氣量的提高，浮選泡沫溢流量逐步增大，銅精礦品位和回收率都逐步提高;當浮選柱充氣量超過160 m3/h，銅精礦品位則略有下降，主要是因為充氣量增大，浮選柱溢流量增大，部分易浮脈石夾雜在泡沫中進入銅精礦，致使銅精礦品位降低。

圖7 充氣量與銅精礦指標的關系

目前選礦廠根據生產實際需要，浮選柱充氣量基本控制在160～190 m3/h，當銅精礦含銅低于24%時，適當降低浮選柱充氣量;當銅精礦含銅高于26%時，適當增大浮選柱充氣量，以提高銅精選作業回收率。

3.5 淋洗水量的影響

從浮選柱頂部加入的沖洗水經過泡沫區的過濾，置換了工藝水和氣泡捕集的顆粒，提高浮選柱的二次富集作用效果，進而提高銅精礦品位。另外，泡沫沖洗水通過將氣泡分隔成圓而結實的填充床(packed bed)，因而起到了穩定泡沫的作用。

由圖8試驗結果可以看出，隨著淋洗水量的增大，銅精礦品位和回收率都逐步提高。當淋洗水量大于40 m3/h時，繼續增大淋洗水量，銅精礦回收率呈下降趨勢。主要是因為現場采用管道，部分淋洗水孔堵塞，當水量過大時，淋洗水壓力較大，致使泡沫層上不來影響銅精礦回收率。后期準備對淋洗水管道進行改造。

圖8 淋洗水量與銅精礦指標的關系

3.6 選礦生產指標

米拉多銅礦自2019年7月份投產至今，已累計處理原礦1 450萬t，累計生產銅精礦36萬t，銅精礦含銅82 700 t。試生產前期，由于原礦含銅較高、且次生銅占比較大，故此銅精礦品位相對較高。自2019年10月份以來，浮選柱工藝參數逐步完善，銅精礦品位和回收率穩步提升。

2020年10月，結合前期銅精礦品位、回收率及其金銀的回收情況，將銅精礦品位由26.3%調整為24%，銅精礦回收率進一步提高。目前銅精礦品位基本穩定在24%以上，回收率在90%以上。EFD浮選柱工藝參數見表1，試生產以來各月銅精礦品位和回收率如圖9所示。

表1 EFD浮選柱工業生產工藝參數

圖9 各月生產指標

4 結論

EFD浮選柱自動化控制程度高，運行平穩，獨特的氣水混合型發泡器有效提高了浮選柱的充氣量，解決了由于浮選柱直徑較大而造成的充氣量不均勻的問題。

米拉多銅礦兩年多的生產實踐表明，EFD浮選柱富集比可調節范圍大，對米拉多銅礦礦石適用性強，能夠滿足米拉多銅礦精選作業的要求。