某16 m3浮選系列流程考察與診斷

王小凱 劉博銳

（重鋼西昌礦業有限公司）

攀西地區大多數露天礦山已進入中深部開采，甚至轉入地下開采，入選礦石品位急劇下降，且礦石可選性越來越差。某礦山受采場供礦空間限制，供礦點越來越少，因礦石性質頻繁變化及配礦問題，選礦廠生產浮選工序間斷性生產效果不穩定，各項指標波動很大，浮選流程薄弱環節多，適應性及承受力不強。為此，針對該選鈦16 m3浮選系列進行了流程考察與診斷，查明制約鈦浮選指標提高的瓶頸［1］。

1 選礦廠現狀

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。選鈦作業是利用選鐵尾礦先強磁回收選鐵尾礦中的鈦，得到鈦粗精礦，對鈦粗精礦再磨并脫除部分細泥后進行浮選脫硫，脫硫尾礦作為鈦浮選系統的給礦。鈦浮選系統分為4 個系列，其中1、2 系列配置8 m3浮選機，3、4系列配置16 m3浮選機，4個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，調漿后經1粗4精得到鈦精礦產品，粗選尾礦經2次掃選得到鈦浮選尾礦。

該選礦廠2021 年完成選鐵系統及拋尾系統擴能改造，進入選鈦系統的原礦量大幅上升，導致整個浮選工序濃度上升，入浮濃度甚至高達65%以上，浮選尾礦品位居高不下。同時，由于磨礦分級設備能力不足，進入浮選的粗粒級占比增加，很大程度上影響了浮選效果。

2 流程和設備考察技術方案

2.1 考察目的及內容

主要開展16 m3浮選系列鈦浮選流程和設備運行參數考察，分析各作業的主要參數及現有流程與裝備的分選效果，查明制約鈦浮選指標提高的瓶頸。

2.2 主要考察內容

（1）鈦浮選系統流程考察。開展各作業泡沫及底流濃度、底流粒度分布考察以及各作業泡沫及底流產品主要元素（TiO2）分析［2］；開展流程內部各環節能力匹配及分析、浮選藥劑制度考察，進行浮選產品分析和給礦、鈦精礦和尾礦的工藝礦物學檢查，并提供數質量流程和礦漿流程圖。

（2）鈦浮選系統設備分選效果、運行參數考察。開展各作業單臺浮選機泡沫、粒度分布考察及各作業泡沫及底流產品各粒級主要元素（TiO2）分析，分析各作業浮選機的鈦分選效果；開展各作業單臺浮選機的充氣量、空氣分散度、礦漿相的泡沫負載率、泡沫層表面橫向運輸能力、礦漿懸浮能力測試，根據設備測試得到的參數數據和取樣分析結果，計算分析目前設備的運行參數，為鈦浮選設備改造升級提供數據支撐［3］。

3 鈦浮選系統流程考察

3.1 浮選指標

對流程考察數據進行統計分析，結果見表1。

由表1可知，給礦鈦品位有一定的波動，鈦精礦品位相對穩定，基本在47.00%以上；尾礦鈦品位波動較大，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較大。

3.2 浮選時間考察

結合流程考察數據，對鈦浮選段各作業浮選時間進行計算，結果見表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 作業的浮選時間是足夠的，且有所富余；鈦掃選2 浮選時間9.01 min，低于設計時間；精選3浮選時間少于9 min，略顯不足；理論上在浮選機容積確定的情況下，實際浮選時間與單位小時的處理量、礦漿濃度以及流程的中礦循環量大小有關。

3.3 鈦浮選各作業不同粒級分選效率分析

為了考察各作業對不同粒級的分選效果，對各作業產品進行篩分分析，根據產品篩析結果，計算各作業不同粒級TiO2金屬作業回收率，見表3。

由表3可知，-0.15+0.074 mm、-0.074+0.038 mm粒級在各作業的浮選回收效果較好，其次是-0.038 mm粒級，+0.15 mm回收效果最差；-0.038 mm粒級在粗選上浮不理想，但在掃選可得到部分上浮；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，4個粒級的作業上浮率都比較高且相對穩定；精選4作業4個粒級的作業上浮率均快速下降，與精選4作業回收率較低有關；另外，各粒級的TiO2作業回收率在精選1 下降較多，說明精選1 的分選效率相對其他作業分選效率更低。

4 浮選設備運行參數測試

為了考察鈦浮選系統現有16 m3浮選設備的分選效果，對浮選設備的測試主要包括浮選機的充氣量和空氣分散度測試、礦漿相的泡沫負載率分析。考慮到精選2、精選3、精選4作業泡沫太厚，難以獲得正確的基礎數據。為了橫向比較分析，同時考慮人員配置情況，經現場確認泡沫負載率只對粗選、掃選1、掃選2、精選1最能反映浮選機運行參數的第2臺浮選機進行檢測，其他運行參數能測盡測。

4.1 浮選機充氣量及空氣分散度

充氣量是指每平方米浮選機液面上每分鐘逸出的空氣體積，它是表征浮選機充氣能力的量度。充氣量測試選擇點為粗選、掃選、精選作業的每臺浮選機，利用排水取氣法測試浮選機的充氣量。測點位置選取的主要原則是保證測點在整個浮選機截面內均勻分布，此次測試點選取8 個點，測試時每個測點至少測2次，2 次測試誤差控制在5%范圍內為合格，否則需再次測量。16 m3浮選系列粗選作業各臺浮選機充氣量為0.37～0.76 m3/（m2·min），各臺浮選機之間的氣量差別較大；掃選作業各臺浮選機充氣量為0.18～0.41 m3/（m2·min），個別浮選機氣量偏小；精選作業各臺浮選機充氣量為0.13～1.63 m3/（m2·min），個別浮選機氣量變化較大；總體而言，4系列粗掃選作業氣量偏小，且各臺浮選機之間的氣量變化無規律，不利于流程控制［4］。

空氣分散度是表征浮選機內空氣分散均勻程度的參數，是浮選機葉輪定子氣體分散功能的重要評價參數。浮選機內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。對粗選、掃選、精選作業每臺浮選機均進行空氣分散度測試，受限于現場空間，每槽選擇橫截面上較為均布的8個點，代表浮選機半截面各個位置的平均氣量。各臺浮選機空氣分散度數據見表4。總體而言，各臺浮選機空氣分散度大部分在2.0以上，空氣分散效果較好；掃選2作業浮選機空氣分散度小于1，分散效果偏差，可能原因是葉輪、定子磨損嚴重或葉輪、定子之間間隙變大。

4.2 礦漿相泡沫負載率分析

浮選機的氣泡負載率是指礦漿相中單位體積氣泡攜帶的礦物顆粒的質量，即氣泡攜帶礦物的總質量和氣泡總體積的比值；它一方面反映藥劑對礦化過程的作用，另一方面揭示浮選機內流體動力學環境對礦化的影響。

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

精選1作業浮選機的氣泡負載效果較差，在上升過程中先大幅下降再維持不變；礦化氣泡品位在上升過程中基本保持一致，且達48%以上，高于精選1作業最終產品品位46.04%，這表明礦化在穿過泡沫層的過程中品位降低，整體富集效果差，其原因在于泡沫產率大，泡沫濃度大，礦化氣泡在泡沫層的停留時間過長。精選2、精選3 及精選4 作業泡沫層厚度較厚，超出了測點布置范圍，為此僅對各作業進行單個點或2個點進行測試，初步分析，精選2、精選3呈現的規律與精選1類似。

5 浮選產品工藝礦物學研究

此次工藝礦物學研究是針對主要產品進行研究、分析，包括產品的多元素分析、篩析、單體解離度測定以及相關工藝礦物學特征等。

5.1 浮選給礦

浮選給礦工藝礦物學分析結果見表5、表6。

由表5、表6 可知，有價成分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%；鈦鐵礦主要以不規則狀單體形式產出，部分鈦鐵礦與脈石礦物呈富連生體形式產出，少量鈦鐵礦裂隙被脈石礦物充填，有時可見鈦鐵礦與脈石礦物呈貧連生體產出，微量鈦鐵礦中嵌布細絲狀、片狀含鈦磁鐵礦呈固溶體分離結構產出，偶見鈦鐵礦中包裹微細粒脈石礦物，鈦鐵礦與磁黃鐵礦、黃鐵礦連生產出；有害元素P、S 含量分別為0.26%和0.20%，主要雜質元素為Si、Mg、Ca、Al；磷灰石主要以連生體形式產出，連生體部分主要與透輝石、綠泥石等其他脈石礦物連生產出，少量與鈦鐵礦連生產出，部分磷灰石呈不規則狀單體形式產出［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］。該精礦產品中鈦鐵礦主要以不規則狀單體形式產出，部分鈦鐵礦與脈石礦物呈富連生體形式產出，少量鈦鐵礦顆粒中充填片狀脈石礦物，有時可見鈦鐵礦晶格中充填細片狀含鈦磁鐵礦，微量鈦鐵礦中包裹微細粒脈石礦物，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則狀單體為主，且這部分單體鈦鐵礦中部分顆粒充填細片狀脈石礦物，二者關系較為復雜；少量鈦鐵礦與透輝石、角閃石、綠泥石等脈石礦物連生產出。鈦鐵礦粒度主要集中在0.074～0.240 mm。

6 結語

（1）某礦16 m3浮選系列流程及浮選動力學考察發現，粗掃選作業浮選時間不足，精選3作業循環負荷大且浮選時間不足，4 次精選作業富集比不高等。攀西地區鈦鐵礦選礦粗掃選浮選時間均在60 min 左右，為此建議現場增加粗掃選作業浮選時間。

（2）流程考察及泡沫橫向運動能力測試結果表明，粗選及精選作業泡沫產率大，泡沫濃度高，各作業浮選機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間過長，富集效果差。

（3）泡沫負載率測試結果表明，掃選作業氣泡在上升過程中氣泡負載率降低急劇，為此在4 系列浮選機的應用上將優化溢流堰的高度，提高氣泡的負載能力，進而提高選別指標。

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

（5）各臺浮選機充氣量的大小及泡沫層厚度的設置均憑經驗操作，不利于生產的穩定，建議現場增加氣量自動控制及液位制動控制系統，實現多個作業的協同控制，確保控制精度，降低操作人員的勞動強度，提高生產穩定性。