分支浮选的浮选动力学浅析(1).pdf

分 支浮选的浮选动力学浅析 北京有色冶金设计研究总院杨松荣 提要 分支浮选是近年来研究较多的一种与常规浮选漉程不同的流程，其优点突出，效益显 著，发展潜力较大。本文试从浮选动 力学和正浮选的角度对分支浮选流程的浮选机理加以分析。 一 、前 言 选矿处理的矿石愈来愈贫，且随着科学技 术的发展，对选矿 产品的产量要求也愈来愈 高，这就要求一方面提高人选矿石品位，另⋯ 方面义要提高富集 比及精矿品位 因此，有人 提 出了“ 分 支浮 选 的概念 。 6 o年代 初 期 ， 国外 有 人提 出 了分 流浮 选 流程 ⋯ 见 图 1 。7 O年代末 ，我国开始 了 分支浮选 的试验研究 ，先 后对 钨矿 泥 、矽 卡岩 铜矿、铝土矿、铅锌矿、赤铁矿、斑岩铜矿等 进行了小型试验，并对斑岩铜矿、铅锌矿等进 行了工业试验，试验结果均不同程度地提高了 精矿品位及回收率，并大量地降低了药耗。 在此对分支浮选流程的浮选机理试从浮选 动力学的角度加以浅析。 昆 矿 图 1 分流浮 选流程 二、入选 品位提高 的 动力学影响 在分支浮选 流程 中，由于前一支 的泡 沫产 4 0 品加入后一支的浮选作业中，使后一支浮选作 业的人选品位提高，这是选矿指标改善的第一 个 因素 根据化学反应动力学方程，反应速率是反 应浓度的函数，则有 一～ KC i 】 d 式中C 有用矿物浓度； l 诨 选时 间； k 速 率常 数； n 反应级数 ； 竿 浮选速率。 d 当前一支的泡沫加入后，后一浮选作业 中 有用矿物浓度增大，浮选速率加快，同时，根 据矿物竞争模型 ，不同的矿物粒子在浮选 过程 中，一方面不断地碰撞 附着于气泡 』 ，一方面由于剧烈搅拌，不断从运动的气泡 上脱落，整个浮选过程成 为一个动态平衡 过 程。但是 ， 由于有用矿物粒 子表 面的选择性捕 收 剂膜 的存 在 ， 这种 膜 与 起 泡 剂形 成缔 合 物 3 ，使得有用矿物粒子在气泡上的附着力加 强，粘着 比较牢固，而脉石矿物粒子则由于表 面缺乏这种起泡剂捕收剂的缔合物，在气 泡上的附着力较弱，各种矿物由于搅拌等作用 的影响，在气泡上的停留时间发生 了变化，有 用矿物由于缔合物 的存在，在运动气泡上的停 留时间变长，脉石矿物则变短。这就使矿物粒 _f 在气泡 上 肋 附着发生了竞争，在气泡上平均 停留时间长的矿物粒子的附着机率大于平均停 留时 『日 ] 短 的矿物粒子的附着机率 ，对有用矿 物 ，则有 有色矿 山一1 9 8 9 ． 5 维普资讯 一 f f 2 dr ” 对脉石矿物 ，则有 一 c ㈤ 由 七面分 析可知 脉石矿 物的浮选 速度 小 于式 3 所示 的量 ． 对此． 引 人 个 竞争 系 数 0”’ ，则有． ～9 f 4 式 中 舶物理意义可认为脉石矿物在运 动的气泡上当气泡浮到液面上 时所 占据的面 积。 没有用矿物粒子在气泡上的附着时『H J 为 ，脉石矿物 为 t ，气泡产生后．直到浮出 液面为止的时问为 T，则有用矿物的附着 脱落次数为 “ T／ ，对脉石矿物则 有 T／t 脉 。设有 用矿物在物料 中所 占比例为 r ，则脉 石 矿物所 占 比例 为 l r ，矿物 在 理想 状态 下开始浮选 在浮选开始瞬间，有用矿物 在气泡一 t z 所 占面积 比率 为 r ‘脉石矿物为 1 一 r _而当附着时问等于 时，脉石矿物粒 f - 脱 落， 由于 ‘ 肺 ，有用矿物粒 子仍停留在气 泡上，此时气治 上空出的 1 一r的面积则由有 用矿物和脉石矿物粒子再次竞争占据 假定第 一-一 次参加竞争的矿物 有用矿物和脉 百矿物 粒子 物料的比例忽略不计，I r 的面积 仍由有用矿物 占据 r ．则脉石矿物所占的面积 为 0 1 一r 1一r 1 一r 5 在整个浮选过程中，假定 t 有 T n 有1 ，则 0 1一r ” 6 当 有1 则 1 当 2 3 4 ⋯ ⋯ 为整数 时 由于脉石矿物脱落第 次时，有用矿物 同时脱落，此时，可认为在矿物的脱落点环境 中 的有 用矿 物 与脉 石 矿物 的 比率 仍 为 r 卜r 【 实际 t浮选过程 中不同高度 ，有用 有 色矿 山一 1 9 8 9 5 矿物 脉石矿物的比率是不同的．随着高度的 增 加 ， 有用 矿 物 的 比率 应该 增 加 I ， 所 以此 时 竞争 的结 果仍是 0 1 ～r 7 即当运动气泡最终浮到液面时，仍有 0 卜r 8 2 当 ∞ } 2 、3 、4 ⋯⋯ 为小数 时 有用矿物第一次脱落时、脉石矿物并不脱 落．仍有 ． 0 1 一， 9 J 因此，有用矿物脱落空出的面积可认为仍按 有 熠矿物 与脉石 矿物 的比率 r 1 一 r 竞争 占 据。当有用矿物第一次脱落后再次附着时，则 有 0 I r 0 I ～ f 1 0 有用矿物经过几次脱落到达液面时，则 0 1 一r 0 p I 一， 一 ” 0 2 I r 一 ⋯⋯ 0 自 I 一， 1 I 由式 6 、 f 8 、 1 1 看出，随着 r 的增 大，。 脯 变小 ，脉石夹杂的可能性瘦 小， 而使 精矿品院提高 ， 三、药剂添加量 变化 的 动力学影响 在常规浮选流程中，为 _『取得较好的回收 率，常需较高的药剂量，但是 ，药 剂添加过 多，使药剂对有用矿物的选择性降低，同时， 逐渐增加捕收剂用量，回收率不都总是能提高 舶，如图 2 、图 3所示 图 2中数据来 自布干 维尔铜矿 的粗选机组。试验 A 中捕收剂 的添 加量 比试验 C增加 5 0 ％，试验 B用 中等捕收 剂添加量 “ 。从 图中看 出，药剂量过太造 成过剩，回收率反而降低，这是 因为药荆过 多．在矿物颗粒上形成了多层捕收荆，当捕收 剂分子烃基端不朝向溶液中时，颗粒的疏水性 4 1- 维普资讯 就降低，因此，过量的捕收剂降低了矿物的可 浮性 。另一个 可能的原 因是捕 收 剂浓 度增 加 了 泡沫层中气泡兼并的可能性 兼并后，矿物 一 气翘集 合体 的破碎，将导致矿粒落人 矿浆 中，而进入精矿流槽的比例降低。因而药剂过 量使得一部分捕收剂不能充分发挥作用 图 2 捕收粥甩量对垒铜回收率的影响 XANq ’ HA黄 蓟 添 1 l [】 量 rol l rai n 图 3 黄药用量对铅精选机组的影响 分支浮选当中．前一支泡沫加入后一支浮 选作 业 中后 ，在 加药或少加 药的情 况 F，则 相对 于总 的浮 选 原矿量 ，药 剂 用量 大 为减 少， 使选择性增强 有用矿物的富集．也使其竞争 能力增强 在剧烈的搅拌作用下， 方向，前 一 支泡沫带来的脉石矿物因竞争能力弱而从气 泡 上脱落另一方面，后一支浮遣作业中的矿 物与前一支多余的药剂充分接触发生作用，既 充分利用 ， 药剂，又提高了对有用矿物的选择 性 。 下表是东鞍山赤铁矿分支浮选指标 ” ， 从表 中看出，在第一支刮泡较充分的情况 r ， 第二支中被第一支泡沫所。 负载 来的有用矿 物产 率为 4 0 ． 1 7 ％，品位 为 6 O ． 5 3 ％， 回收率 为 7 4 ． 7 7 ％ 由此，可 以认 为，在分支 浮选 中， 由于前 刮泡时 匣矿品 第 二 支人选 第 二支被第一支泡末“ 负载 上的精矿 间 分 位 ％ 品位． ％ 重 蓬 克 产率． ％ 品位 ％ 回收率 ％ 3 3 2 3 9 3 7 ． 6 6 8 4 0 28 ． 01 6 2 3 8 5 3 9 4 5 3 2． 6 1 3 7 ． 5 7 9 0 6 3 0O9 6 4 6 7 5 9 6 7 7 3 2 ． 4 6 3 7 ． 2 9 l 0 4 8 3 4 ． 8 9 6 l 1 6 6 5 7 4 9 3 2． 5 2 3 7】 5 1 2】 ． 5 4 0 】 7 6 0 ． 5 3 7 4 7 7 一 支泡沫的加人，使后一支中有用矿物上浮， 同时，由于前一支泡沫中剩余药剂量的局限， 使后一支矿浆中的有用矿物不可能完全浮出殆 尽，这就避免了常规流程在浮选后期细泥及脉 石矿物上浮的局面。当前一支泡沫中的药剂充 4 2． 分发挥作用后，剩下的较难浮的有用矿物再加 入少量的捕收剂，使其上浮，这样，整个矿浆 中的晟大药剂浓度始终小于常规流程的最大药 剂浓度，既提高了药剂的选择性，又避免了矿 泥对捕收剂无价值的吸附，使浮选既节省药 有 色矿 山-I 9 8 9 5 维普资讯 剂 ， 义战善指 标 四、改善泡沫结构 我们知道，存在 j 天然矿 中的某 一 种矿 物，经过磨矿及药剂搅拌处理 后，巾于葵粒度 分布 的 均匀 ， 以 砹药 剂吸 附的 小均 匀 性，及连生体的存存等原因．使得泼矿物的水 同颗 粒具有 不同的可 浮性 ，即不 同的颗 粒具 有 小 的 K 伉．许多研究T作表 l1月 矿物 度 对 于浮 选速 度有 很 大影 响， 对 于 一般 金属 l 5 ～7 4微米范围内有较好的浮游性。大 』 7 4 微 米及小 于 1 5微米 的 物 料的 可浮忡 均 有 同 程度 的降低 由此可 以认 为．加 八后支浮 选 作业 中的泡沫的含泥量是比较少的，因而使后 一 支浮选作业 位体积内的含泥量比前一支的 少，使矿化过程中细泥罩盖混杂的恶劣影响有 所减弱．从而使浮选环境得到改善。 五 、结 语 接第 4 6砸 控制在 7 7 ．5 ， 分选选铜粗选搅拌槽的 p H 控制在 1 0左右 p H 过高，使 闪锌矿的- 浮 性增强，影响铜锌分离的正常进行，p H过低 则黄铁矿 E浮量增大 。 4 正确处理好捕收 抑制的关系 特别 是在混台浮选作业中，捕收剂I}} { 量增人，势必 造成分离 困难 。尽管增 大分选作业 的抑制剂 用 量，但铜锌分 离效果总 不理 想 。所 以对混 合浮 选作业 的捕收剂用量要严格控制，谭慎添加。 而在分选作业则叉采用 ” 饥饿浮选 _【 艺，宽分 利用其 自然可浮性的微小差别，从而使铜锌分 离处 F 最佳状 态 有 色 矿 Ⅱ i -| 9 8 9 5 分 支浮选尽管 日f i i『 尚处 』 工业试 验初级 阶 段 ．f 许 多 的实 验 试验 和 初 步的 工业试 验 ， 已 弊 示 r它 的 突 出 优 点 1 改 善 选 别 指 标 2 节 钾浮选 药剂 分 支浮选 被认 为有可 能引起 浮 选工艺流程 上 的一次变革， 这有 待于 选矿工作者的进一步努力探索。 参考 文献 ⋯ i 有 色矿 山 No 4 I 9 7 7 [ 2 l 陈 l『呜 “ 浮 选 动 力 学 研 究 之 ，有 色 金 属 选 矿部 分 ，NoI 2I 9 7 8 [ 3 ] 起泡剂 在硫化矿浮选 中的作用 ， 国外金 属 选矿 ，No 9 ． 1 9 8 l [ 4 1 浮选 坷路的模拟和控制 ， 中周建筑 j 业出 版 村， 1 9 8 6年 『 5 j 系 鞍 山铁 矿 石 分支 浮选 的 研 究 ，东 北 T 学 脘 选 8 2届毕业 论 文 集 ． I 9 8 2年 7月 【 6 ] ‘ 浮 选 回路 设 计 』 的 见 解 ，国 外 垒 耦 矿 选 矿 ． No 8 l 9 8l 【 7 ] K l _ S u t h e r | a n d浮 选 原理 中译 本 ， 昆 明工 学 院选矿 教研 摩译 。 【 8 】 II 快速 浮 选 ， 有 色 矿 山 ．No ． 1 0 ． 1 9 8 7 5 、加强麝矿分级作业，在操作 中严格 控制磨矿细度和矿浆浓度。生产实践中，一段 粗磨的溢 流细度控制在一 2 0 O目占 7 0 -- 7 5 ％左 右，分级溢流浓度控制在 3 4 ％左右。而混合 租精矿再磨 后的人选细度要求较 高，需保 证 一 2 o o目占 9 5 ％以 E ，以确保铜锌硫矿物间的 单体解 离。生产 实践表 明混精再 磨后 的细度 愈 好{ -2 0 0目含量 越 高 则 分 离 效 果越 佳 ， 生产 指标 越理想 。 同时还表 明分 离浮选的矿 浆浓度 与铜锌分离也存在着较为密切的关系 低浓度浮选有利于镐锌分离。工业生产一般控 制在 2 5 ％左右较 为适宜 。 4 3 维普资讯