浮选回路配置的浮选动力学探讨.pdf

2 0 0 1 年 7月 第 3 O卷第 4期 有色矿山 No nf e r r o us M i 口e 5 J u I ． ． 2 0 01 30 No 4 浮选 回路 配置 的浮选 动 力 学探讨 杨 松 荣 ， 夏 菊芳 ， 邓朝 安 北 京 有色 冶 金设 计 研 究 总院 北京 1 0 0 0 3 8 [ 关 键 词 ]浮 选 回路 ；配 置 ；短柱 型 洋选 机 ；浮选 动力 学 [ 摘要 ]本 文从 浮 选 动 力学 的 角 度 ． 对 选 矿 厂浮 选 回路 配 置 进行 了探 讨 。 认为 采 用 目前性 能 先 进 的短 桂 型 浮 选机 ． 单 排配 置 槽 数 少 ， 有 于 矿物 浮 选性 能 的改 善 。 [ 中 圈 分类 号 ]TE NI [ 文献 标 识 码 】A[ 文章 编 号 】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 01 0 4 0 0 2 6 0 3 Di s c u s s i o n of f l o t a t i o n dy nami c s a t f l o t a t i on c i r c ui t s ar r a ng e m e nt YANG S o n g - t o n g ，XI A J u f a n g ，DENG Ch a o a n Be i j i n g Ce n t r a l En g i n e e r i n g ＆ Re s e a r c h I n s t i t u t e f o r No n r r 0 “ 5．tV f at a l l u r gi c a l I n du s t r i e s ， Be r i n g 1 0 0 0 3 8， i n a Ke y wo r ds flo t a t i o n c i r c u i t ；a r r a n g e me n t ；t a n k c e l 1 ；f l o t a t i o n d y n a mi c s Ab s t r a c t I n t h e a r t i c l e ，t h e a r r a n g e me n t o f f l o t a t i o n c i r c u i t i n a c o n c e n t r a t o r i s d i s c u s s e d f r o m a p o i a i t o f v i e w o f f l o t a t i o n d y n a mi c s ． I t i s b e l i e v e d t ha t t h e u s e o f t a n k c e l l s wi t h i t s a d v a n c e d c a p a b i l i t i e s ，l e s s c e l l n u mb e r s i n o n e r o w a r r a n g e me n t ，wo u l d b e f a v o r a b l e f o r t h e i mpr o v e me n t o f mi n e r a l f br a t i o n 1 概 述 浮选回路的配置作一探讨c 选 矿厂设计 中， 浮选 回路的 配置 ， 此前 有 着 各种 各样 的 观点 。 比较 典 型 的 看法是 ， 在 一 个选 别 回路 如 粗 、 扫 选 回路 中 ， 一排的 浮 选 机 的数量 最 低 不 得少 于 1 2槽 J ， 但 此 时， 浮选 机的形 式 均 为 方 型 ， 且从 浮选 机 中的 流 态特性 来看 ， 矿 浆 在 浮选 机 中的运 动 并 非 理 想， 存在有沉 槽 、 死 角、 短路 等现 象， 使浮选 机 的工作特性 不 能 处 于 最佳 状 态 ， 影 响 浮 选 工 艺 的 效 果。 近 年 来，随 着 短 柱 型 浮 选 机 Ta n k C e l 1 的 问 世 ， 其 改进 的 液体 流态 及 循 环特性 ， 使 浮选 回路 的 配 置发 生 了重 大 的 变 化。本 文仅从 浮选 动力 学 的 角 度， 对选 矿 厂 [ 收 稿 日期 ]2 0 0 1 0 6 0 6 【 作 者 简 介 ]杨 松荣 1 9 5 7一 、 男 、 山 东 莱 州 人 教 授 级 高级 工 程 师 ． 从 事 选 矿工 程设 计 工 作 2矿 物 的 浮 选 动 力 学 在浮选过 程 中， 破 碎 到 一 定粒 度的 有 用 矿 物颗粒通 过 与 气 泡 的碰撞 ， 克 服颗 粒 与 气 泡表面水 化膜 的 能 垒后 ， 附 着在 气 泡 上 上 浮 到 矿 浆表 面被 回收 。浮选过 程是一 个 由热 力 学 、 动力学及 流体 力学共 同作 用的体 系 ， 它包 括 ①为矿物 颗粒 刨造一个 疏 水表 面 热力 学 条 件 ； ② 为气泡 附 着提 供 足够 的时 间 动 力 学条件 ； ③ 在 主矿 浆 流 下 气泡／ 颗 粒 聚 集 体 的稳 定 流体 力学 条件 。矿 物颗粒 与气 泡的 碰撞 一附着过 程是 一个 可逆 过程 。矿物 颗粒 在气泡表 面 的 附着 与 矿 物颗 粒 的大 小 、 矿 物 颗粒 在附着过 程 中具 有的 能量及所 要附 着的 气泡 表面 的能垒高 低等有 密切的关 系。 2、 l 矿 物颗粒粒 度 与浮选 的关 系 粒度是影 响 浮选效果 的关 键 因素。 浮选 维普资讯 第 4期 杨 松荣 等 浮 选 同路 配 置 的 浮琏 动 力学 探 讨 2 7 过 程中 在静 态条 件 下 及 紊流 力场 存 在 的 条 件下 ， 适 宜 的浮选 粒 度 存 在 一 个上 、 下 限 。 。 太粗 、 太 细 的 颗 粒 浮 选 效果 都 差 ， 特 别 是 细 粒 ， 由于 其质 量小 、 动 量 低， 难 以克服 气 泡表 面水 化膜 的 能 垒 与 气 泡 碰撞 、 附 着 的 概 率 小 ； 质量 小 ， 引起细 粒混 杂， 降低精 矿品位 ； 矿 物颗 粒细 ， 其 比表面积 大， 对药剂 非选择性 吸 附 ， 增 加药剂 消耗 ； 表面 能大， 氧化速 率高 ， 使 得细粒 硫化 矿 物可 浮性 降 低 。目而 ． 矿物 颗 粒过 细 ， 恶化矿 浆 环境， 影响浮选 效果 。矿物 颗粒粒度 太 粗， 则 所 需 负载 矿 粒 上浮 的气 泡 太大 ， 稳定性 差 而难 以实现 。因此 ， 不 同的矿 物都有 其适宜 的浮选 粒 度 见表 1 。 表 1 一 些 矿 物浮 选 回 收 率 最佳 的粒 度范 围 f 2 ． 2 气泡 性质与 浮选的 关 系 浮选 过 程中 ， 气泡 的 大 小决 定 着与矿 粒 碰撞 的概率 。气 泡 直径 越 小 ， 与 矿粒 碰 撞 的 概率越 大 _ 2 J ， 这 也 说 明 了适 合 于 细粒级 矿物 回收 的浮选柱 采用微 泡浮选 的原 因。 由于矿 物粒 度范 围的差 异。 浮选 过 程 中 合适 的 气 泡 的产生与 稳 定是 很 重要 的， 产 生的 气 泡过 大 或过小 或分散 不均 匀 ， 都不 利 于大 多数 矿物 颗粒 的 回收 ； 气 泡不稳 定， 易于使 附着的 矿物 颗 粒脱落 回到 矿 浆 中去 ， 影 响 矿物 的 回收 气 泡过于稳 定， 则不 易破 碎， 不利于 下面作 业 的进 行 。合适 的 气泡产 生与 分散方式 及 合适 的气泡剂 的选 择 ， 有 利于矿 物的 浮选 。 2 ． 3外 力场对 浮选的 影响 浮选发 生的主 要形式 是颗 粒与气 泡的碰 撞 一附着 。在 浮 选 环 境 中 选 择性 吸 附 r药 剂 的矿 物颗 粒 表 面 形 成 了一 层 水 化 膜 。 同 时 ， 形成 的气泡 表 面 由于 气 泡剂 的 存 在也 有 ～ 层水化膜 ， 要 使矿粒 与 气泡碰撞 一附 着， 就 必须使颗 粒表 面 及 气 泡 表面 的水 化 膜 破 裂 ， 因 而矿 物颗 粒 必须 至少具 有 在碰撞发 生时能 使水 化膜破 裂 的最 小 能 量 。 因此 根 据 不 同 的浮选过 程， 施 加 不 同 的 外界 力场 重 力 、 离 心 力 、 冲力等 使 矿 物 颗粒 具 有 一 定的 能 量 与 气泡 发生碰 撞 ， 克服 表面 的能 垒与 气 泡 附 着 后上浮 。 3矿 物 在 浮 选 机 中 的浮 选 机 理 浮选机 中 ， 泡 沫的 生成 到排 除大 致 可 分 为四个 区 域， 即 气 泡 生成 区 、 气 泡 高速 升 区、 泡沫稳 定 区、 泡 沫兼 并 区。 矿 浆经 加 药并充分 混合调 整后进 人浮选 机底部 ， 在 浮选 机 叶轮 的强 力搅 拌 下 进 入 紊 流状 态 ， 此 时矿 物 颗粒 与 充入 或 吸入 的 弥 散气泡 发 生碰撞 一附着 。根据 矿 物浮选过 程 竞争模 型 l 3 ’ ， 此过 程 是 ～可逆 过 程 ， 由于 有 用矿物颗粒 粒度 、 颗 粒表 面的药 剂吸 附量 、 颗 粒在外 力场作 用 下 获得 的能 量 、 弥 散 气 泡 的 大小 、 气泡 的稳定性 及均 匀性 、 上升过 程 中气 泡的兼 并等诸 多 因素 的 影响 ， 使 得 有 用矿 物 颗粒 在气 泡上 附 着后 有可 能 脱落 ， 然 后 再 次 发 生碰 撞 一附着 ， 反复 多次 ， 直 至成 为泡 沫产 品浮 出。在此 过 程 中， 不 同高 度 的四 个 区域 的作用是 不同 的 ， 以铜 矿石的 浮选 为例 见图 1 ， 气泡 生 成 区基 本 上 是矿 浆液 面 下区 域 ； 在气泡 高速 上升 区， 镉 品位随泡 沫厚度变 化最 大 ； 在 泡 沫稳 定 区， 铜 精 矿 品 位继 续 上 升 ， 但 增加 缓慢 。在泡 沫兼 并 区的结集表 明， 维普资讯 有色矿山 2 0 0 1益 在 溢 流 堰 下 几 厘 米 处 ， 铜 精 矿 品 位 不 变 E 壁 老 翘 锕 精 日 位 圉 1 铜 精 矿 品位 和粗 选 泡 沫 层 厚度 的 关 系 在方 型 浮 选 机 及 先 前 的搅 拌方 式 状 态 下， 由于结构 特点 的影响 ， 在浮选 机 中存在着 “ 死 区” 及 “ 短 路” 现象 。部分矿 浆没有 进入紊 流循环 ， 而呈 稳 定悬 浮状态 ， 因此 没 有机 会与 气泡充分接 触， 在 浮选 机 中的有 效停 留时 间 减少。 另有部分 矿 浆 由于搅 拌方 式 不 台 理， 进八 浮选机 后 没 有经 过 充分 混 台 即 流 出 进 入下一浮选 机而形 成“ 短路” 。因此 ， 多年 来， 为 了避 免 “ 短路 ” 现 象影 响 回收 率 ， 在浮选 回 路的配置 上， 普遍认 为， 连 续作业 单排 配置不 得少 于一 定的槽 数。实 际应用上一 般 不少于 1 2个 槽 。 4 短柱 型浮选机 的流态特性 短柱 型浮选 机是 2 0世纪 9 0年代 研制 出 的新 型 、 大 型 浮选 机 ， 其 槽体 为 圆 形 结构 ， 矿 浆 的给人 及排 出 口均在槽 子 的最底 部 ， 因而， 矿物 颗粒 与气泡相 互作 用最活跃 的 区域处 于 槽子 的下部 ， 由于槽子深 ， 槽子上 部的扰动 较 小， 避 免了强 烈扰 动 引起 的较粗 颗 粒 从 气 泡 表面 上脱 落及大 量气泡 的破碎 ． 同时， 由于槽 于体 积大 ， 矿 浆停 留时 间长 ， 矿 浆 深度 大 ， 特 剐是 浮选 机 内部 结构及搅 拌装 置原理上 的变 化， 使得 内部 整个 浮选 系统 中矿浆 流 的 冲 力 影响几 乎可 忽略 ， 基 本上 不 存在 常 规 浮选 机所发 生的“ 短路” 问题 。国 外的生产 实践 已 经证 明 这 一 点 [ 6 , v 3 。 在智 利 EI Te n i n t e铜 矿 的一 个粗选 作业 中， 采用 了 4台 1 2 0 m 的 We mc o浮 选 机 ， 配 置 为 给 矿 箱 一浮 选 机 2 台 一中 间箱 一浮选 机 2台 一排 矿 箱 ， 停 留 时间 为 2 0分 钟， 粗 选 回收率 为 9 2 ％， 同原 有 浮选机相 比， 回收 率没 有 损 失 。在 另一铜 矿 应用实例 中， 采用两 台 7 0 m 的 OK 短柱型 浮 选 机与一排 共 2 0台常 规 浮选 机 所 得 到 的 回 收 率相 同， 两个 回路 的停 留时 问相 同。 5 浮选回路的配 置对 矿物浮选 特性 的 影 响 在选矿 厂 浮选 回路 配置 中， 采 用 前 的 常规 方型浮选 机， 根据工 艺流程 的不 同， 规模 的大 小 ， 一般 考 虑 粗扫 选 作 业 的配 置 槽 数 不 少 于 l 2槽 。这 种多槽 数的 串联 配置 ， 是 为 了 避 免“ 短路 现 象 的发 生 ， 但 同 时也 增 加 了一 些 氧化速度快 的矿物 如 部分黄 铁矿 、 磁黄 铁 矿 等 在 被氧化后 从尾矿 中损失 的可能性 i 回 路 中过 长的 搅拌 时 间， 增 加 了矿物 被 进 一 步 粉碎 的概 率 ， 使 一些 本 可 正常 浮 出的矿 物 颗粒 固变细 而难浮 ； 回路 中目的 矿物颗粒 ， 在 流动 中每通 过 一个 槽 子， 其 再 次与 气 泡 碰撞 一 附着的概 率就 减 少 一 定 的值 ， 即 回路 中具 有同 等可浮性 的矿物 颗粒 ， 由于竞 争 吸 附的 原因及矿 浆横 向流 动过 快 ， 其 浮 出到精 矿 中 的概 率是不 同 的 。采用 短 柱型 浮 选 机 ， 单 槽 配置 不存在 “ 短 路” 问题， 相对于 多槽配 置， 其 横 向流速 小 ， 具 有 同 等可 浮 性 的矿 物颗 粒 浮 出概 率差异 小． 有 利于 目的矿物 的浮 出。 因此 对性能 先 进 的 短柱 型 浮 选 机 ． 对 同 一 浮选作 业 ， 停 留时间相 同的情况 下， 较步 的 浮选 槽数配置 有利于 改善矿 物 的浮选 特性 。 6结 柬 语 浮选 机 的不断 发 展 和 革新 ， 使 浮选 工 艺 不断完 善和提 高。但选 别设备 只是工具 ， 只 下 转 第 3 6页 维普资讯 有色矿山 2 0 0 1正 选 矿技术 经济 指 标 达到 了 历年 来 最 好 水平 ， 铜精 矿 品位 和 铜 回收率 比 1 9 9 7年 分 别 提 高 了 1 ． 3 8 ％ 和 1 5 7 ％。 近 两 年 一 直 稳 定 在 2 O％和 8 0％ 以 上 。 表 6改 造 前后 的 铜 指 标对 比 ％ 5 结束语 1 该 矿 的选矿工 艺在 改造方 面 取得 突 破 性的 进展 ， 效 果 显著 ， 实践 证 明也 是很 成功 的， 为 今后提 高选 矿 技 术经 济 指标 创 出 了路 子 。 奠定 了基础 。 2 现生产 的 浮选工 艺还 存 在着 不合理 性 ， 将 两个 系列 的精 选 尾 矿返 到 一个 系列 的 扭 选， 而会造 成这个 系列的粗选 时间不 够， 循 环 量过 大， 有可能带来 尾矿 品位 偏高 ． 这 有待 现场调研 查证 。 3 在 实 际的 生 产过 程 中， 要 注重 药 剂 的用 量 ， 尤 其是 人 们容 易忽视 的石灰 ， 要 加强 管 理， 根据有 关试验研 究表 明， 石 灰的添 加对 稳 定指标很 关键 ， 所 以既要强化 对铜 的捕 收 ， 又要 对硫 加以有效 回收 。 4 要 加强 对 喜 矿 的 管 理， 特 别 是 对 嵌 布粒度不 均 ， 共生 紧密 的有用 矿物 ， 在 取消一 段 磨 矿的条 件下 ， 若不重 视这 一段 的磨矿 ． 将 对 提高 指标带 来不利 影响 。固磨矿 细度在 一 0． 0 7 4 mm 达到 7 0 ％时， 其 有用矿 物的 单体解 离才 能达到 8 0 ％， 只有保 证 这 样 细度 才能 获 得较好 指 标。 [ 参 考 文献 】 [ I ] 铜 山 口铜 钼 矿石 选 矿 试 验 研 究 [ R]长 沙 矿 冶 研 究 院 ． 1 9 8 1 [ 2 ] 铜 山 口矿 粗 磨 混选 新 工 艺 研 究报 告 [ R] 北 京 矿 冶研 究 总 院 ． 1 9 8 5 [ 3 ] 铜 山 口铜 矿 难 选 含 硫 矿 石 选 矿 研 究 [ R] 昆 明 工学 院 ． 1 9 9 2 上接 第 2 8页 起 到满 足工 艺要 求 的作 用， 性 能 好 的选 别设 备 ， 会使 矿物 的选 别环 境更 有 利 于矿 物 的 选 别． 更接 近于工 艺要求 。浮选工 艺的 质变化 ， 还需 要 浮选工 艺 本 身 的改 进和 提 高 ． 才 能达 到更理 想的结 果。 【 参考 文献 】 [ 1 3 Na t h a n i e l A r b i t e r D e v d o p me n t a n d s c a 【 e u 口o f Mr g e fl o t a t i o n c e l l s[ j ] ． Mi n i r E n g i n e e n n g ． M a r c h 2 0 0 0 [ 2 ] 邱 冠 周 ， 胡岳 华 ， 王 淀佐颗粒 闯相 互 作 用 与细 粒 浮 选 [ M ] 长 沙 中 南 工 业 大 学 出 版 社 ． I 9 9 3， 1 6； 2 2 62 3 3 [ 3 ] 陈子 鸣浮 选 动 力 学 研 究 之 三 j ]有 色 盘 属 选矿 部 分 ． 1 9 7 8 ． 1 2 [ 4 ] 扬挂 策分 支稃 选 的浮选 动 力学 浅 析 [ j 右色 矿 山， 1 9 8 9 ， 5 [ 5 ] R o n a t d D C mz M r 起 泡 剂 在 硫 化 矿 浮 选 中 的 作 用 [ J ]国 外 金属 矿 选 矿 ． 1 9 81 ． 9 [ 6 F r a n k We mc o S ma r t c d lo t a t i o n Ma 出 n 技 术 交流 资 料 [ R] ． 2 0 0 1 [ 7 ] F l o t a ti o n a d v a n c e s[J] ． Mi n i n g Ma g i n e N0 v e m b e r 1 9 9 8． 2 3 5 2 4 4 维普资讯