沈政昌,劉萬峰，史帥星，楊為玥，曾 暉，高 軒

（1.北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160；2.北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司，北京 100160）

1 引言

浮選機(jī)是浮選工藝過程的核心裝備。隨著礦產(chǎn)資源稟賦越來越差、低品位難處理資源入選比例越來越高，選礦規(guī)模日趨擴(kuò)大，與小型浮選機(jī)數(shù)量多、效率低、能耗藥劑成本高的矛盾日益凸顯，急需大型浮選機(jī)［1］。大型浮選設(shè)備具有安裝臺(tái)數(shù)少、占地面積少、易于自動(dòng)控制、基建投資費(fèi)用少、單位槽容積安裝功率小、顯著提高選礦處理能力和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等突出優(yōu)點(diǎn)［2-3］。從20世紀(jì)40年代起，浮選機(jī)就開始朝著大型化發(fā)展，特別是近年來在大型化方面取得了巨大進(jìn)展，目前國內(nèi)外均在開展600m3級(jí)別浮選機(jī)的研發(fā)設(shè)計(jì)，Outotec公司完成了620m3浮選機(jī)的研究設(shè)計(jì)，F(xiàn)LSmidth公司在2014年IMPC國際選礦大會(huì)上公布了660m3Super Cell浮選機(jī)［4］。北京礦冶科技集團(tuán)有限公司基于BGRIMM浮選機(jī)趨勢(shì)外推放大規(guī)則為理論依據(jù)開展了680m3浮選機(jī)的研發(fā)設(shè)計(jì)，并于2017年研發(fā)成功，同年聯(lián)合江西銅業(yè)股份有限公司在其某大型銅礦山進(jìn)行安裝運(yùn)行，用于尾礦再選回收銅的工業(yè)試驗(yàn)研究，工業(yè)試驗(yàn)獲得了圓滿成功。試驗(yàn)的成功為類似礦山實(shí)現(xiàn)礦山資源利用最大化、選礦綜合效益最大化提供了可借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2 680m3超大型浮選機(jī)特點(diǎn)

680m3超大型浮選機(jī)不僅適宜于常規(guī)粗掃選作業(yè)回收目的礦物，還適宜于對(duì)大宗尾礦的規(guī)?；幚怼Ｔ摳∵x機(jī)主要技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：

（1）基于目的礦物特性的浮選動(dòng)力學(xué)調(diào)控。680m3浮選機(jī)設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)“提高大型浮選機(jī)運(yùn)輸區(qū)高度有利于粗粒礦物回收”的理論觀點(diǎn)，針對(duì)尾礦中礦物主要以未解離的粗顆粒礦物為主，礦粒易沉難浮的特性，對(duì)葉輪攪拌區(qū)做出大比例放大，提供足夠的空間與時(shí)間，使氣泡-礦粒能夠有效接觸礦化。而對(duì)運(yùn)輸區(qū)的放大以其高度提升為主，使易脫落的粗粒能夠被運(yùn)輸?shù)捷^高的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)相對(duì)淺槽化浮選過程，使貧連生體粗顆粒礦物實(shí)現(xiàn)短距離快速回收。

（2）基于湍流耗散率調(diào)控的氣泡礦化。680m3超大型浮選機(jī)在葉輪定子的設(shè)計(jì)上，基于湍流耗散率優(yōu)化調(diào)控策略，使得葉輪攪拌區(qū)能夠形成強(qiáng)有力的循環(huán)輸出，又能產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的氣、液、固三相速度梯度場(chǎng)。在葉輪腔區(qū)域，湍流耗散率高，速度梯度大，細(xì)粒級(jí)礦物可預(yù)先在此處實(shí)現(xiàn)氣泡礦化。葉輪區(qū)域外，經(jīng)過定子穩(wěn)流調(diào)控作用，湍流耗散率適中，此狀態(tài)槽內(nèi)空間區(qū)域最大，粗粒連生體礦物主要在此與氣泡發(fā)生碰撞粘附。隨著礦化氣泡攜帶者粗、細(xì)粒級(jí)礦物上浮，湍流耗散率逐漸降低，使礦化氣泡能夠平穩(wěn)進(jìn)入泡沫層被回收。

（3）基于大尺度循環(huán)流的流場(chǎng)控制。為解決粗粒懸浮的問題，在有限的葉輪攪拌作用域條件下，采用葉輪+導(dǎo)流筒+虛底結(jié)構(gòu)，強(qiáng)制浮選槽內(nèi)形成大循環(huán)，進(jìn)而使粗顆粒在礦漿大循環(huán)條件下保持懸浮狀態(tài)，避免沉積。

（4）基于小產(chǎn)率的泡沫富集調(diào)控回收。泡沫槽內(nèi)置，以往的表層礦漿背著泡沫槽流動(dòng)變?yōu)榈V漿向著泡沫槽流動(dòng)，在表層礦漿的帶動(dòng)下，泡沫會(huì)快速向泡沫槽移動(dòng)，加快泡沫的回收；內(nèi)置泡沫槽設(shè)計(jì)，比在浮選槽槽壁設(shè)置泡沫槽結(jié)構(gòu)更小，且雙邊溢流，總的溢流堰長度更長，單位載荷更小，有利于泡沫的回收；浮選機(jī)槽體上部斜錐設(shè)計(jì)，向內(nèi)傾斜，有助于推動(dòng)泡沫向中部的泡沫槽移動(dòng)。

圖1 680m3超大浮選機(jī)示意圖

3 尾礦再選工藝方案的確定

某選廠近年來，隨著礦石開采的不斷深入，入選礦石變得難磨，原礦銅品位降低，選礦廠銅回收率呈下降趨勢(shì)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，約占15%的銅損失于一段尾礦中，含銅在0.050%至0.070%之間。一段尾礦篩析結(jié)果表明，尾礦中+0.125mm粒級(jí)銅金屬分布率占55.66%，+0.074mm粒級(jí)金屬分布率占72.83%。經(jīng)鏡下產(chǎn)品鑒定，尾礦中損失的銅礦物主要以粗粒級(jí)貧連生體形式存在。因此若要進(jìn)一步回收尾礦中損失的銅礦物，粗粒級(jí)銅連生體礦物無疑是回收的重點(diǎn)目的礦物。

影響礦物在浮選性質(zhì)上有所不同的主要因素是其粒度分布及連生體分布［5］，粗粒級(jí)礦物（特別是粗粒貧連生體）與氣泡難黏附、易脫附［6］，其回收一直是選礦界的難點(diǎn)之一。粗粒級(jí)礦物的回收除采用對(duì)粗粒級(jí)捕收力較強(qiáng)的捕收外，亦可采用對(duì)粗粒級(jí)礦物回收效果好的浮選機(jī)進(jìn)行回收，但長時(shí)間以來，受現(xiàn)有藥劑、設(shè)備技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素的制約，尾礦資源并未得到大規(guī)模回收利用，超大型粗顆粒浮選機(jī)研制的成功為粗粒級(jí)礦物的回收帶來了良機(jī)。為了進(jìn)一步回收一段尾礦中損失的銅，提高礦山的經(jīng)濟(jì)效益，采用超大型粗顆粒浮選機(jī)對(duì)該選礦廠一段掃選尾礦中損失的銅進(jìn)行再選回收。

4 工業(yè)試驗(yàn)

4.1 工業(yè)試驗(yàn)流程

工業(yè)試驗(yàn)在選廠原流程改造的基礎(chǔ)上進(jìn)行。工業(yè)試驗(yàn)選定地點(diǎn)為18000t/d系統(tǒng)尾礦段，用于處理原工藝流程的掃選尾礦。在原流程掃選最后一臺(tái)浮選機(jī)與680m3浮選機(jī)機(jī)之間設(shè)置四閥雙開的特制中間箱，可實(shí)現(xiàn)原有生產(chǎn)系統(tǒng)與680m3浮選機(jī)工業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)的靈活切換。原系統(tǒng)掃選尾礦通過特制中間箱自流進(jìn)入680m3浮選機(jī)，經(jīng)大型浮選機(jī)浮選后尾礦自流排入原尾礦排放系統(tǒng)，浮選精礦再磨后返回至原生產(chǎn)流程的粗選作業(yè)。工業(yè)試驗(yàn)流程如圖2所示。

圖2 工業(yè)試驗(yàn)流程

4.2 工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果

工業(yè)試驗(yàn)在穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行后，進(jìn)行了31天93個(gè)班，期間設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，并獲得了可靠的工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)。為了對(duì)比工業(yè)試驗(yàn)效果，將工藝流程相似、處理量相近和給礦性質(zhì)一致的對(duì)比生產(chǎn)系統(tǒng)的同期數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果見表1。

對(duì)比結(jié)果表明， 680m3浮選機(jī)所在試驗(yàn)生產(chǎn)系統(tǒng)比對(duì)比生產(chǎn)系統(tǒng)一段尾礦銅品位降低了0.009個(gè)百分點(diǎn)，一段銅回收率高2.08個(gè)百分點(diǎn)，二段精選作業(yè)回收率略低0.65個(gè)百分點(diǎn)，綜合回收率高1.48個(gè)百分點(diǎn)。

表1 工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表 %

5 結(jié)語

（1）采用超大型680m3浮選機(jī)回收銅粗粒貧連生體提高銅回收率的技術(shù)方案合理，試驗(yàn)期間680m3浮選機(jī)運(yùn)行可靠，生產(chǎn)流程穩(wěn)定。

（2）采用超大型680m3浮選機(jī)進(jìn)行銅尾礦再選回收，指標(biāo)提升明顯，銅綜合回收率提高1.48個(gè)百分點(diǎn)。

（3）超大型680m3浮選機(jī)工業(yè)試驗(yàn)的成功，為其在其他礦山的應(yīng)用提供了可借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)。