浮选柱在某选矿厂铜镍分离作业中的应用实践.pdf

8 6 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第3 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 3 ．0 1 8 浮选柱在某选矿厂铜镍分离作业中的应用实践 罗能荣 金川镍钴研究设计院，甘肃金昌7 3 7 1 0 0 摘要为改善某选矿厂一期和二期生产线浮选过程能耗高、指标波动大、自动化程度低的现状，将在工业试验阶段运 行良好的浮选柱应用到三期新建浮选系统中。针对浮选柱系统投产后存在的问题，进行了合理地适应性工艺改进，将铜镍分 离浮选工艺优化为一次粗选、三次扫选、四次精选的柱机联合流程，使铜镍互含指标基本达标，同时降低了电能消耗，提高了 浮选生产效率，为浮选柱在铜镍分离作业中的进一步推广运用奠定了基础。 关键词铜镍分离；柱机联合；浮选柱；高镍锍 、中图分类号T D 9 5 2 ．1 ；T D 9 5 4 ；T D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 0 3 - 0 0 8 6 - 0 5 A p p l i c a t i o no fF l o t a t i o nC o l u m ni nS e p a r a t i o nP r o c e s so fC o p p e ra n d N i c k e li naC o n c e n t r a t o r L U ON e n g r o n g f l n c h u a nN i c k e lC o b a l tR e s e a r c ha n dD e s i g nI n s t i t u t e ，f i n c h a n gG a n s u 刀刀D D ，C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt oo p t i m i z ep r e s e n ts i t u a t i o no fh i g he n e r g y c o n s u m p t i o n ，b i gf l u c t u a t i o no ff l o a t a t i o ni n d e x ，l o wd e g r e eo fa u t o m a t i o ni nf i r s ts t a g ea n ds e c o n ds t a g ef l o t a t i o np r o c e s s i n g ，f l o t a t i o nc o l u m n ，w h i c hw o r kw e l li n i n d u s t r i a lt e s tw a su s e di nt h i r ds t a g ef l o t a t i o np r o c e s s i n g ．I no r d e rt os o l v et h ep r o b l e m sa f t e rt h eo p e r a t i o no f f l o t a t i o nc o l u m ni nt h i r d - s t a g e ．ar e a s o n a b l ea d a p t i v ep r o c e s si m p r o v e m e n tw a sc a r r i e do u t ．T h ef l o t a t i o nf l o w s h e e to f t h ec o p p e r n i c k e ls e p a r a t i o nw a so p t i m i z e da sr o u g h e rf l o t a t i o n ，t h r e e s t a g es c a v e n g e rf l o t a t i o na n df o u rc l e a n e r ， u s i n gf l o t a t i o nc e l l sa n df l o t a t i o nc o l u m n ，t h e nt h ec o p p e r n i c k e li n t e r a c t i o na c h i e v et h er e q u i r e m e n t s ，a tt h es a m e t i m er e d u c i n gt h ee n e r g yc o n s u m p t i o n ，i m p r o v i n gt h ee f f i c i e n c yo ff l o t a t i o n ，a n dm a k eaf o u n d a t i o nf o rt h ef u r t h e r a p p l i c a t i o no ff l o t a t i o nc o l u m ni nc o p p e r - n i c k e ls e p a r a t i o n ． K e yw o r d s c o p p e r n i c k e ls e p a r a t i o n ；c o m b i n e df l o t a t i o nc o l u m na n df l o t a t i o nc e l l s ；f l o t a t i o nc o l u m n ；h i g h n i c k e l ．m a t t e 甘肃某选矿厂始建于1 9 6 5 年，经过五十年的改 扩建，现已形成了年处理高镍锍3 0 万t 的生产规模。 该选矿厂所处理原矿为冶炼厂产出的一次高镍锍和 二次高镍锍，主要生产作业有铜镍分离和合金提取。 其中，铜镍分离采用浮选方法、合金提取采用磁选工 艺，最终产品为铜精矿、镍精矿和合金。该选矿厂铜 镍分离作业原流程为一次粗选、两次扫选和六次精 选，浮选设备为x J 型浮选机，其设备规格小，生产能 力低，能耗高，浮选系统存在工艺流程长、产品铜镍 互含指标波动大、生产过程难于实现自动控制等 缺点。 本着缩短工艺流程，优化铜镍互含指标，提升劳 动生产率，进一步降低生产成本的宗旨，该选矿厂组 织技术力量开展了浮选柱工业试验、浮选系统技术 改造等一系列工作，并针对全浮选柱流程在实际运 行中存在的问题，采用“浮选柱 浮选机联合流程” 对铜镍分离作业进行了工艺改进。经过改进后的浮 选柱系统，尽管在铜镍互含指标方面较原浮选机流 程没有明显降低，但其在提高选别效率、稳定分选指 标、减少能源消耗、加强自动化控制等方面均具有显 著的优越性。 1浮选柱 浮选柱属于充气式浮选设备[ 1 ] 。它是一个柱 体，内装充气器 气泡发生器 ，此外尚有给矿器、泡 沫槽以及管网等【2 ] ，其结构如图1 所示。它没有运 收稿日期2 0 1 6 - 1 1 - 2 8修回日期2 0 1 7 - 0 3 - 2 4 作者简介罗能荣 1 9 8 3 - ，男，甘肃金昌人，工程师，主要从事选矿工艺设计。 万方数据 2 0 1 7 年第3 期 罗能荣浮选柱在某选矿厂铜镍分离作业中的应用实践 8 7 动零部件，具有结构简单、能耗低、生产率高、精矿质 量高、可高度自动化、维修容易、占地面积和基建投 资少等优点‘3 I 。 图1 浮选柱结构简图 F i g ．1 S c h e m a t i cs t r u c t u r eo ff l o t a t i o nc o l u m n 2 原矿性质 高镍锍是冶炼过程中的一种产品，属于人造铜 镍硫化物，其物理化学性质与天然矿物相似。经过 缓冷的高镍锍物质组成为硫化镍 N i 。S 、硫化铜 [ c u S F e S c u s ] 、合金 c u N i F e 、金属铜 C u 以及少量磁铁矿 F e ，0 ； 和残渣。其中，硫化 镍和硫化铜含量占9 0 ％以上HJ 。高镍锍质硬而脆， 易于破碎，密度为5 ．5t ／m3 L 1 I 。该选矿厂处理的原 矿有一次高镍锍和二次高镍锍两种，一次高镍锍来 自闪速炉和富氧顶吹炉。二次高镍锍来自合金硫化 炉。两种矿石的主要化学成分见表1 。 表1 高镍锍主要化学成分 T a b l e1M a i nc h e m i c a lc o n s t i t u e n to f h i g hn i c k e l ． m a t t e／％ 3 工业试验 2 0 0 9 年9 ．1 2 月，在一期Ⅱ系统进行了浮选柱半 工业试验研究，取得了较好的分选指标。工业试验 于2 0 1 0 年3 月开始，2 0 1 0 年8 月结束，此次工业试 验是在半工业试验的基础上开展的扩大试验。根据 半工业试验结果，工业试验采用一次粗选、一次扫选 和两次精选全浮选柱选别流程，浮选设备选用4 台 多1 6 0 0 8 0 0 0 浮选柱。 一期Ⅱ系统处理原矿为一次高镍锍，试验系统 粗选给矿为一期Ⅱ系统磨矿分级溢流，浮选药剂采 用生产常用的丁基黄药，浮选精矿为铜精矿，浮选尾 矿为镍精矿，一次精选尾矿和扫选精矿作为中矿返 回中矿搅拌槽。压缩空气由螺杆空压机供给，供气 压力0 ．7M P a ，粗选给矿浓度控制在3 8 ％左右。 试验期间，与同期浮选机系统相比，浮选柱系统 显现出其运行可靠、指标稳定、自动化程度高、故障 率低、便于操作与检修等特点。两个系统在正常运 行时的指标平均值对比见表2 。从表2 看出，浮选柱 试验系统铜镍互含指标之和较浮选机系统相比降低 了0 ．7 5 ％。同时，浮选柱试验系统在降低电能消耗 和提高过程控制方面有较明显的优势。 表2 浮选柱试验指标平均值与浮选机生产指标平 均值对比 T a b l e2 C o m p a r i s o no fa v e r a g ev a l u eo ft e s ti n d e xo f f l o t a t i o nc o l u m na n dp r o d u c t i o ni n d e xo f f l o t a t i o nc e l l s ／％ 4 技术改造 4 ．1 工艺流程 根据浮选柱工业试验情况，该选矿厂拟将浮选 柱应用到三期新建浮选系统中。为确保镍铜精矿质 量，提高镍铜回收率，该选矿厂联合浮选柱制造厂家 对工艺流程和设备结构进行了优化。三期生产线浮 选柱系统较工业试验流程增加了一次扫选，即采用 一次粗选、两次扫选和两次精选全浮选柱选别流程， 浮选药剂仍采用丁基黄药，一次精选尾矿和一次扫 选精矿作为中矿给入水力旋流器组进行控制分级， 其沉砂给入二段球磨机再磨，溢流进入粗选搅拌槽。 压缩空气由新建空压机房供给，供气压力0 ．8M P a ， 总用气量1 2 8m 3 ／m i n 。 4 ．2 工艺参数 三期生产线处理原矿为一次高镍锍和二次高镍 锍，其中，一次高镍锍处理量为2 0 ．8 3t ／h ，二次高镍 锍处理量为4 ．1 7t ／h 。一次高镍锍与二次高镍锍分 时破碎，分别磨矿分级，集中浮选、脱水。三期浮选 柱系统粗选给矿为一次高镍锍和二次高镍锍的磨矿 分级溢流，其工艺参数见表3 。 万方数据 - 8 8 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第3 期 4 ．3 浮选柱选型 依据浮选柱工业试验数据，粗选浮选时间t 取 2 8 ．8m i n ，充气率K 取0 ．3 ，柱体高度日按8m 考虑。 粗选浮选柱直径 D 4 ．4 7 因此，粗选浮选柱直径取4 ．5m 。 故，粗选浮选柱选用1 台q b 4 5 0 0 8 0 0 0 浮选柱 即可满足生产要求。 同理，一次扫选、二次扫选、一次精选、二次精选 亦需各选用1 台q b 4 5 0 0 8 0 0 0 浮选柱。 4 ．4 工艺配置 三期浮选柱系统主要设备有5 台浮选柱、1 台程 控给药机及若干台液下泵和矿浆搅拌器。为尽可能 实现矿浆自流，最大限度缩短矿浆的输送距离，将浮 选厂房布置在磨矿厂房和过滤厂房之间。浮选厂房 长6 6m ，宽2 4m ，主要有浮选柱作业区、砂泵区和检 修区组成。浮选柱作业区配置有5 台浮选柱、压缩 空气分气缸、现场控制室等设备设施。砂泵区设有 1 3 个地下砼制搅拌槽，搅拌槽内均配有液下泵和矿 浆搅拌器。浮选柱系统设备联系见图2 。 f 故搅拌槽扫一搅拌槽扫一浮选柱扫二搅拌槽中矿搅拌槽扣二二浮选十 图2 浮选柱系统设备联系图 F i g ．2E q u i p m e n tc o n n e c t i o nd i a g r a mo ff l o t a t i o nc o l u m ns y s t e m 4 ．5 生产运行 2 0 1 2 年8 月，三期浮选柱系统正式投料试生产。 经过7 个多月的试生产调试，系统实现了达产，但铜 镍互含指标没有达到预期值。表4 为2 0 1 3 年1 2 月流程考查铜镍互含指标平均值与达标指标的对 比。从表4 可以看出，试生产期间铜镍互含指标之 和相比达标指标超出了1 ．7 0 ％，与工业试验指标相 比差距更大。 镍精矿 搅拌槽 表4 铜镍互含指标平均值与达标指标的对比 T a b l e4 C o m p a r i s o nb e t w e e nt h ea v e r a g ea n dt h e s t a n d a r do fc o p p e ra n dn i c k e l／％ 4 ．6 系统分析 经过分析，三期浮选系统在试生产期间出现的 g 一} t o n 一嚼一●一 ．1 i d 一喀_ | ■ e 一石．一孓罢等 数呼 一邝一 参m 一批一磁艺d星l滩一。 工 。随一 一 矿协兰场一 篙量∞凳蕊糕熬黼 ，n ， 正口垂●n r ‰ 一一一一㈣一一一 万方数据 2 0 1 7 年第3 期罗能荣浮选柱在某选矿厂铜镍分离作业中的应用实践 8 9 铜镍互含指标不合格的主要原因有 1 职工对浮选柱的生产操作相对生疏，尤其对 浮选柱充气量控制不到位，造成浮选柱内矿量分布 不均衡。 2 浮选的最适宜矿浆浓度与入选矿石性质和药 剂制度有关。一般浮选密度较大的矿物采用较浓的 矿浆，而密度较小的矿物则用较稀的矿浆“ o 。高镍 锍铜、镍含量高，并且有部分铜镍合金，物料密度较 大。因此，高镍锍的铜镍分离浮选作业应适宜在较 高矿浆浓度下进行。而在生产运行中，通过浓度测 定发现，三期浮选柱系统各作业浓度与浮选机系统 相比较低，尤其是精选段。冲洗水量过大，导致作业 浓度降低，从而影响分选效率和选别效果。 3 浮选柱工艺流程较浮选机流程明显缩短，在 实际生产过程中，表现出扫选段和精选段浮选时间 不够的问题，尤其是精选段矿浆循环量大，流速快， 矿浆还未充分选别就进入了下段作业。 4 三期浮选系统粗选给矿为一次高镍锍和二次 高镍锍的磨矿分级溢流，二次高镍锍矿浆中含有较 多的细粒合金。在浮选过程中，细粒合金由于密度 大易沉降，常常混人镍精矿中，这将大大影响镍精矿 的含铜指标。工业试验粗选给矿为一次高镍锍磨矿 分级溢流，其含有的细粒合金较少，对镍精矿的质量 影响小。因此，三期浮选柱系统的镍精矿含铜指标 与工业试验相比较差，属情理之中。 5 丁基黄药是高镍锍铜镍分离的常用药剂，较 适用于浮选机系统。由于浮选柱柱体较高，要使丁 基黄药达到浮选机系统的捕收能力，就需加大药剂 用量。据统计，浮选柱系统的药耗是浮选机系统的2 倍左右。在实际操作中，往往为了控制生产成本人 为地减少加药量，使得丁基黄药的捕收效果降低，不 利于浮选过程中的铜镍分离。 5 工艺改进及运行效果 通过对试生产期间存在问题的分析，在不影响 正常生产的前提下，该选矿厂对浮选柱系统分阶段 进行了改进。 1 在生产过程中，通过不断摸索，确定了与浮选 过程相适应的浮选柱充气量和冲洗水量的最佳调节 范围，提高了分选效果。 2 改进扫选段作业流程，延长扫选浮选时间。 2 0 1 3 年7 月，在试生产工艺流程的基础上增加 一次扫选作业，使扫选段变为三次扫选，浮选药剂保 持不变。新增扫选作业选用该选矿厂在X J - 2 8 浮选 机基础上研制的G L F ．2 ．8 型浮选机，其单槽有效容 积为2 ．8m 3 ，矿浆处理能力为2 ．0 ～3 ．5m 3 ／m i n 。经 计算，为保证扫选作业时间，需新增4 台G L F 一2 ．8 型 浮选机。 2 0 1 3 年9 月，改造后的浮选柱系统投料生产，将 二次扫选浮选柱的尾矿给入三次扫选浮选机进行再 次选别，三次扫选的精矿返回二次扫选作业，三次扭 选的尾矿自流进入镍精矿搅拌槽后由液下泵输送至 镍浓密机进行脱水作业。根据流程考查数据，镍精 矿含铜指标呈明显下降趋势，平均值为3 ．0 3 ％，较改 造前降低了0 ．8 ％，但铜精矿含镍指标仍居高不下， 因此，还需优化精选段作业流程。 3 增加精选次数，保证精选作业的充分选别。 2 0 1 4 年1 2 月，在2 0 1 3 年改造后的基础上对工 艺流程进行了再次优化，将精选段作业由原来的两 次精选改为四次精选，浮选药剂保持不变。新增的 两次精选作业仍选用G L F - 2 ．8 型浮选机，经计算，共 需增加8 台G L F - 2 ．8 型浮选机，三次精选和四次精 选各4 台。改造完成后，浮选柱系统工艺流程将优 化为一次粗选、三次扫选、四次精选的柱机联合流 程。 2 0 1 5 年2 月3 日，优化后的浮选柱系统进人正 常生产，使二次精选浮选柱的泡沫自流给人三次精 选作业，三次精选的尾矿返回二次精选作业，三次精 选的精矿自流给人四次精选作业，四次精选的尾矿 返回三次精选作业，精矿进入铜精矿搅拌槽后通过 液下泵给入铜浓密机进行脱水作业。2 0 1 5 年3 月5 日，系统运行一个月以来的数据显示，镍精矿含铜指 标稳定，铜精矿含镍在5 ．5 ％～6 ．0 ％，虽有所下降， 但指标波动较大。 4 调整浮选药剂。 2 0 1 5 年3 月2 0 日，该选矿厂提出了新的整改方 案，拟用氰特公司生产的S - 11 0 1 6 药剂来替代丁基黄 药，工艺流程维持现状。2 0 1 5 年4 月1 6 日，选矿厂 进行了新一轮的流程考察，统计数据表明，铜精矿含 镍指标可控制在5 ．0 ％一5 ．1 ％，镍精矿含铜指标在 3 ．2 ％左右，基本接近达标指标，实现了三期浮选柱 系统自运行以来的首次达标达产，取得了阶段性成 果。同时，改造后的浮选柱系统实现了生产过程自 动控制，其电能消耗仅为3 1 ．1 4k W h ／t 矿，与二期浮 选机生产系统3 9 ．6k W h ／t 矿的电耗相比，节省电耗 2 1 ．3 6 ％。 目前，该选矿厂仍在开展全流程分析工作，并积 极寻求进一步降低铜镍互含指标的解决途径。 万方数据 9 0 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第3 期 6结论 浮选设备的选择确定与矿石性质、设备性能、生 产规模和流程结构等因素有关。三期新建浮选柱系 统在试生产期间存在若干问题，该选矿厂经过研究 讨论，结合浮选柱和浮选机的设备特点，将全浮选柱 流程优化为“浮选柱 浮选机联合流程”，并及时调 整浮选药剂，使浮选工艺及设备与铜镍分离作业性 质相适应，铜镍互含指标基本合格。实践证明，浮选 柱在该选矿厂铜镍分离作业中的应用是比较成功 的，体现出了浮选柱能耗低、易维护、操作简单、可高 度自动化的优势。 三期浮选柱系统的投用，较大程度改良了该选 矿厂浮选生产工艺，为一、二期浮选系统的改造提供 了可靠依据，也为逐步建成低能耗、高效率、指标优、 高度自动化的浮选系统提供了技术支撑。 参考文献 [ 1 ] 选矿设计手册编委会．选矿设计手册[ M ] ．北京冶金 工业出版社，2 0 0 7 2 1 7 ，7 4 6 ． [ 2 ] 王资．浮游选矿技术[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 0 7 9 1 ． [ 3 ] 龚明光．泡沫浮选[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 1 8 0 - 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