劉萬峰 王立剛 孫志健 陳飛飛

(礦冶科技集團有限公司 礦物加工科學與技術國家重點實驗室，北京 102628)

浮選過程就是疏水性礦物在礦漿中與氣泡黏附并以氣泡為載體上浮至礦漿表面形成浮選泡沫，浮選泡沫通過徑向流動，最后由溢流堰排出[1]。在浮選過程中，浮選動力學是浮選指標好壞的重要影響因素，浮選動力學研究有助于解釋和改善浮選工藝流程，優(yōu)化浮選廠和設備的設計計算[2]。以往對充氣量及空氣分散度、氣泡直徑大小、礦漿懸浮能力、礦物顆粒與氣泡的碰撞黏附等浮選動力學方面研究報道得較多[3-6]，而對浮選泡沫流動特性的研究報道較少。隨著浮選機的大型化，浮選泡沫在礦漿表面徑向流動距離較長，與小浮選機相比，泡沫流動特性發(fā)生了變化，因此對大型浮選機來說浮選泡沫流動特性的研究非常有必要，研究可幫助我們了解泡沫產(chǎn)品的粒級組成、粒級品位分布以及金屬分布率等情況，以及泡沫產(chǎn)品在浮選槽徑向流動中泡沫狀態(tài)是否穩(wěn)定、礦物是否存在脫落、泡沫的品質(zhì)和富集以及細泥夾帶是否嚴重等若干泡沫信息，為設備、浮選機動力學參數(shù)和浮選藥劑的優(yōu)化調(diào)整提供技術參數(shù)依據(jù)。

某銅礦處理量較大，粗、掃選均采用130 m3浮選機進行，自建廠以來，生產(chǎn)指標一直較穩(wěn)定，但隨著礦石性質(zhì)的變化，浮選指標有惡化趨勢，本文主要針對該選廠的粗、掃選130 m3浮選機的泡沫流動特性進行了研究，獲取了泡沫流動特性對浮選指標的影響因素，結(jié)合現(xiàn)場情況，對提高銅回收指標的途徑進行了探討，為選廠浮選指標優(yōu)化指出了技術方向。

1 測試方案

對浮選機泡沫表面不同位置取樣，取樣點為泡沫表面，并沿浮選機泡沫徑向表面布6個測點(1、2、3、4、5、6)。每個取樣點每半個小時取樣一次，共取6次，分別合成一個大樣，對大樣進行數(shù)據(jù)分析。取樣點的布置如圖1所示。

圖1 取樣點布置Fig.1 Arrangement of sampling points

2 測試對象

測試時選取粗選Ⅰ第1槽浮選機、粗選Ⅱ第1槽浮選機和掃選Ⅰ第1槽浮選機為泡沫流動性測試對象。

3 測試結(jié)果分析與討論

3.1 泡沫產(chǎn)品粒級分析

粒度是產(chǎn)品的重要特性，在工業(yè)礦物回收中特別重要[7]，因此對粗選Ⅰ第1槽浮選機、粗選Ⅱ第1槽浮選機和掃選Ⅰ第1槽浮選機泡沫流動性取樣進行了粒級分析，粒級產(chǎn)率分別見圖2、圖3和圖4。

圖2 粗選Ⅰ第1槽不同取樣點泡沫粒級產(chǎn)率Fig.2 Size fraction yield of different sampling points in the first tank of roughing one

圖3 粗選Ⅱ第1槽不同取樣點泡沫粒級產(chǎn)率Fig.3 Size fraction yield of different sampling points in the first tank of roughing two

圖4 掃選Ⅰ第1槽不同取樣點泡沫粒級產(chǎn)率 Fig.4 Size fraction yield of different sampling points in the first tank of scavenging one

粗選Ⅰ第1槽浮選機浮選泡沫粒級產(chǎn)率分布結(jié)果表明，泡沫在從推泡錐到泡沫槽溢流堰移動過程中，同一粒級產(chǎn)率相對穩(wěn)定，未發(fā)生明顯變化。

粗選Ⅱ第1槽浮選機和掃選Ⅰ第1槽浮選機浮選泡沫粒級產(chǎn)率分布結(jié)果表明，泡沫在從推泡錐到溢流堰的移動過程中+0.106 mm粒級產(chǎn)率降低，取樣點1和取樣點2最高，這主要是由于泡沫從推泡錐到內(nèi)泡沫槽溢流堰移動的距離較短，粗粒級脫落的概率較低，而從推泡錐到外泡沫槽溢流堰泡沫移動距離較長，粗粒脫落的概率增加。

從推泡錐到內(nèi)溢流堰的泡沫與從推泡錐到外溢流堰的泡沫粒級產(chǎn)率總體分布情況看，取樣點1、2泡沫的粒級產(chǎn)率分布規(guī)律相近，取樣點3、4、5、6泡沫的粒級產(chǎn)率分布規(guī)律相近。且從粗選I第1槽作業(yè)至掃選Ⅰ第1槽作業(yè)過程看，粗粒級產(chǎn)率逐漸增加，而細粒級產(chǎn)率逐漸降低。

3.2 泡沫粒級品位分析

粗選Ⅰ第1槽浮選機、粗選Ⅱ第1槽浮選機和掃選Ⅰ第1槽浮選機不同取樣點泡沫品位見圖5，泡沫流動性取樣粒級品位分別見圖6、圖7和圖8。

圖5 不同取樣點泡沫品位Fig.5 Foam grade of different sampling points

圖6 粗選Ⅰ第1槽不同取樣點的粒級品位Fig.6 Size fraction grade of different sampling points in the first tank of roughing one

圖7 粗選Ⅱ第1槽不同取樣點的粒級品位Fig.7 Size fraction grade of different sampling points in the first tank of roughing two

圖8 掃選I第1槽不同取樣點的粒級品位Fig.8 Size fraction grade of different sampling points in the first tank of scavenging one

圖5結(jié)果表明，推泡錐至外泡沫槽溢流堰的泡沫銅品位較推泡錐至內(nèi)泡沫槽溢流堰的泡沫銅品位略高，這主要是由于泡沫移動距離長時脈石從泡沫上脫附所致；泡沫從推泡錐到泡沫槽溢流堰移動過程中，脈石脫附較為明顯，銅礦物富集，品位升高；掃選Ⅰ第1槽取樣點6銅品位略低，這主要是由于掃選泡沫層薄取樣時溢流堰處偶有礦漿外溢所致。

三槽泡沫粒級品位分析結(jié)果表明，每槽浮選機泡沫產(chǎn)品的粒級品位變化趨勢一致，均為粗粒級銅品位低、細粒級銅品位高。粗粒級品位低主要與銅礦物細粒級解離度高、粗粒級解離度低有關，細粒級銅品位高說明捕收時選擇性較好，細泥夾帶較少。

3.3 泡沫粒級金屬分布分析

粗選Ⅰ第1槽浮選機、粗選Ⅱ第1槽浮選機和掃選Ⅰ第1槽浮選機泡沫流動性取樣粒級金屬分布率分別見圖9、圖10和圖11。

圖9 粗選Ⅰ 第1槽粒級金屬分布率Fig.9 Size fraction metal distribution rate in the first tank of roughing one

圖10 粗選Ⅱ第1槽粒級金屬分布率Fig.10 Size fraction metal distribution rate in the first tank of roughing two

圖11 掃選Ⅰ第1槽粒級金屬分布率Fig.11 Size fraction metal distribution rate in the first tank of scavenging one

粗選Ⅰ第1槽浮選機浮選泡沫粒級金屬分布率結(jié)果表明，泡沫在從推泡錐到泡沫槽溢流堰的移動過程中，同一粒級金屬分布率相對穩(wěn)定，未發(fā)生明顯的變化，有利于銅礦物的回收。

粗選Ⅱ第1槽浮選機和掃選Ⅰ第1槽浮選機浮選泡沫粒級金屬分布與粒級產(chǎn)率分布規(guī)律相同，泡沫在從推泡錐到泡沫槽溢流堰移動過程中+0.106 mm粒級金屬分布率降低，取樣點1和取樣點2最高，這主要是由于泡沫從推泡錐到內(nèi)泡沫槽溢流堰移動的距離較短，粗粒級銅礦物脫落的概率較低，而從推泡錐到外泡沫槽溢流堰泡沫移動距離較長，粗粒銅礦物脫落的概率增加所致。

從推泡錐到內(nèi)溢流堰的泡沫與從推泡錐到外溢流堰的泡沫粒級金屬分布率總體情況看，取樣點1、2泡沫的粒級金屬分布率分布規(guī)律相近，取樣點3、4、5、6泡沫的粒級金屬分布率分布規(guī)律相近。從粗選Ⅰ第1槽至掃選Ⅰ第1槽的作業(yè)順序看，不同取樣點泡沫中粗粒級金屬分布率逐漸增加，而細粒級金屬分布率逐漸降低，表明粗粒級銅礦物回收有滯后現(xiàn)象。

3.4 提高銅回收指標的探討

浮選泡沫流動特性分析結(jié)果表明，粗粒級銅礦物在泡沫移動中易于脫落、回收滯后，使得粗粒級銅礦物易于損失于尾礦中，造成資源浪費。粗粒級銅礦物在泡沫移動中易于脫落、回收滯后除與粗粒級銅礦物解離度低而捕收效果差有關外，還與設備結(jié)構(gòu)、藥劑用量以及浮選動力學等因素有關。結(jié)合現(xiàn)場情況，下面對提高粗粒級銅礦物的回收指標途徑進行探討。

1)內(nèi)推泡錐至內(nèi)泡沫槽溢流堰距離與外推泡錐至外泡沫槽溢流堰距離對泡沫產(chǎn)品的品質(zhì)和粗粒級銅礦物的脫附存在一定影響，確定內(nèi)推泡錐至內(nèi)泡沫槽溢流堰和外推泡錐至外泡沫槽溢流堰之間的合理距離，對提高泡沫產(chǎn)品品質(zhì)和銅回收率具有重要的意義。

2)在粗選Ⅰ和掃選Ⅰ充氣速率分別為0.89 m3/(m2·min)和0.23 m3/(m2·min)情況下，礦漿紊流強度較大且翻花較為嚴重，泡沫層溢流不均，表明浮選機葉輪定子間隙存在問題，應調(diào)整浮選機的葉輪定子間隙或更換新的葉輪定子，營造良好的動力學環(huán)境，降低粗粒級銅礦物從礦化氣泡上的脫附概率。

3)粗選Ⅱ和掃選Ⅰ藥劑用量略少，泡沫帶礦能力不足，應適量增加捕收劑或起泡劑用量以增強粗粒銅礦物在氣泡上的黏附強度，降低粗粒級銅礦物由推泡錐至泡沫槽溢流堰移動過程中的脫附概率。

4)現(xiàn)場掃選Ⅰ充氣量相對較小，應適當增加該作業(yè)浮選機的充氣量，以提供較多的適宜氣泡，形成由大、小氣泡聚集而成的“浮團”，這種“浮團”有較大的升浮力，可攜帶粗粒上浮。

5)針對粗粒級銅連生體在浮選運動過程中易于脫落的特點，對精選尾礦或掃選精礦可進行分級再磨，盡量提高銅礦物的解離度，達到實現(xiàn)提高銅回收率的目的。

4 結(jié)論

1)每槽浮選機泡沫產(chǎn)品的粒級品位變化趨勢一致，均為粗粒級銅品位低、細粒級銅品位高，銅礦物捕收選擇性較高，泡沫細泥夾帶較少。

2)浮選泡沫在從推泡錐至泡沫槽溢流堰的移動過程中，脈石礦物脫附，銅品位逐漸升高，提高了銅礦物捕收的選擇性，但粗粒銅礦物也從泡沫上脫附，粗粒級銅礦物回收存在滯后現(xiàn)象。

3)從工藝、藥劑、設備結(jié)構(gòu)以及浮選動力學等方面對提高粗粒級銅礦物的回收率途徑進行了探討。

4)為選廠優(yōu)化浮選指標提供了技術參考依據(jù)。