KYZ浮选柱操作参数对铜浮选效率影响的研究.pdf

7 6 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第2 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 9 ．0 2 ．0 1 5 K Y Z 浮选柱操作参数对铜浮选效率影响的研究 余悦，郑诏星，张跃军 北矿机电科技有限责任公司，北京1 0 0 1 6 0 摘要对秘鲁某大型铜选矿厂的铜精选作业中K Y Z 浮选柱的操作参数进行探索性条件试验。在不影响选厂正常生产 的前提下，以充气量、泡沫层厚度和喷淋水量三个操作参数为变量条件，对比不同条件下浮选柱的选别效果，找到了与工艺流 程相适应的操作参数范围。进一步得出规律，浮选柱充气量越大则回收率越高而铜品位相对降低；喷淋水的添加对浮选柱精 矿中铜品位具有显著的提升作用，但对铜回收率的降低也较明显。 关键词浮选柱；操作参数；充气量；泡沫层厚度；喷淋水 中图分类号T D 4 5 6文献标志码A文章编号16 7 1 9 4 9 2 2 0 1 9 0 2 0 0 7 6 0 4 S t u d yo nt h eI n f l u e n c eo fO p e r a t i o nP a r a m e t e r so fK Y ZF l o t a t i o n C o l u m no nC o p p e rF l o t a t i o n y UY u e ，Z H E N GZ h a o x i n g ，Z H A N GY u e j u n B G R I M M M a c h i n e r y A u t o m a t i o nT e c h n o l o g yC o ．，L t d ．，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h eo p e r a t i o np a r a m e t e r so fK Y Zf l o t a t i o nc o l u m ni nal a r g ec o p p e rc o n c e n t r a t i o np l a n ti n P e r uw e r es t u d i e d ．W i t hn oi n t e r f e r ew i t ht h en o r m a lp r o d u c t i o no ft h ep l a n t ，t h r e eo p e r a t i o np a r a m e t e r s ， t h ea e r a t i o n ，t h ef r o t hl a y e rd e p t ha n dt h es p r a yw a t e rr a t eo ft h ef l o t a t i o nc o l u m n ，w e r es e ti nd i f f e r e n t v a l u et od i s c o v e rt h e i ri n f l u e n c eo nf l o t a t i o np e r f o r m a n c e ．T h es u i t a b l er a n g eo fo p e r a t i o np a r a m e t e r sw e r e f o u n d e dS Ot h a tt h ec o l u m n ’Sp e r f o r m a n c ew o u l db ee n h a n c e d ．A tt h es a m et i m e ，i ti Ss u m m a r i z e dt h a tt h e h i g h e rg a sv o l u m ei n p u t ，t h eh i g h e rr e c o v e r yt h ef l o t a t i o nc o l u m ng e t s ，a n dt h ec o p p e rg r a d ei nc o n c e n t r a t e i sr e l a t i v e l yr e d u c e d ．T h es p r a yw a t e rc a ns i g n i f i c a n t l yi m p r o v et h ec o p p e rg r a d ei nf l o t a t i o nc o l u m n ’S c o n c e n t r a t e ，b u ti td e c r e a s e st h er e c o v e r yr a t ea tt h es a m et i m e ． K e yw o r d s f l o t a t i o nc o l u m n ；o p e r a t i o np a r a m e t e r s ；a e r a t i o n ；f r o t hl a y e rd e p t h ；s p r a yw a t e r 浮选柱作为一种矿物分选领域重要的选矿装 备，具有结构简单、占地面积小、无机械运动部件、安 全节能的特点。同时，浮选柱气泡分布均匀、气泡一 颗粒浮选界面充足、富集比高、对细粒物料有较好的 捕收作用，可显著提高精矿的品位，被广泛应用于金 属及非金属的浮选选别。北矿科技集团开发的 K Y Z 型微泡射流式浮选柱，其工作原理是柱体外部 气泡发生器从柱体底部向其内部输入压力气体，而 高压气体喷射后经较长的上升距离与矿浆逆流碰撞 从而形成矿化气泡[ 1 ] 。由于该浮选柱只有高压空气 消耗能量，同时具有先进的矿浆液位和充气量及风 压自动调节功能，自动化程度高，在细粒分选方面具 有较大的技术经济优势[ 2 ] ，因此在国内外的铜矿和 钼矿的精选作业中得到了较为广泛的应用。例如， 秘鲁某世界级大型铜选厂的铜精选作业采用了4 台 K Y Z 一4 3 1 4 浮选柱，在精选段给矿铜品位8 ．9 ％、给 矿粒度F s 。一5 0F m 的条件下，铜精矿品位可达 2 6 ％，整体回收率可达8 9 ％。 K Y Z 浮选柱的结构及工作原理 K Y Z 型浮选柱的结构主要由柱体、给矿系统、 气泡发生系统、液位控制系统、泡沫喷淋水系统等构 成[ 3 ] ，如图1 。其中气泡发生系统位于柱体的底部， 是由3 0 根置气泡发生器以两长一短的排列方式组 合而成。外置气泡发生器的喷嘴端插入柱体内，而 由空压机产生的高压空气通过气泡发生器从喷嘴端 高速射出，在充满矿浆的柱体内产生微细气泡，并从 柱体底部缓缓上升，很快在浮选柱横截面分散均匀。 收稿日期2 0 1 8 - 0 8 2 9修回日期2 0 1 9 一0 2 一0 9 作者简介余悦 1 9 8 7 一 ，女，江西宜春人，硕士，高级工程师，从事矿物加工设备研究及工程转化方面的研究。 万方数据 2 0 1 9 年第2 期余悦等K Y Z 浮选柱操作参数对铜浮选效率影响的研究 7 7 矿粒与气泡在柱体中逆流碰撞，而有用矿物被附着 到气泡形成矿化气泡，上浮到泡沫区。喷淋水系统 位于柱体顶部，由三条环形的喷淋水管组合而成。 喷淋水洗涤泡沫，将气泡间夹带的未矿化颗粒冲击 返回矿浆并随矿流下降经尾矿管排出。液位的高低 和泡沫层厚度由液位控制系统进行调节。 图1K Y Z 型浮选柱结构简图 F i g ．1 S c h e m a t i cd i a g r a mo fK Y Zf l o t a t i o nc o l u m n 1 一进水管；2 m 喷淋系统；3 一给矿管；4 一液位控制机构； 5 一液位测量装置；6 - - 液位控制器；7 尾矿箱 2操作参数调整的范围和实际意义 浮选柱的结构参数包括柱体直径和高度、推泡 器直径和锥角以及气泡发生器的浸没深度和间隔距 离等，很大程度上决定了浮选柱选别性能的优劣n ] 。 操作参数则指供气量、供气压力及泡沫层厚度等实 际生产中可根据现场情况进行调整的参数。操作参 数的变化能在一定范围内影响最终的选别结果口] 。 前文中秘鲁大型铜选厂于2 0 1 3 年下半年投产，近期 由于矿石性质变化，工艺流程也随之改变，这便对 K Y Z 一4 3 1 4 浮选柱工艺适应性提出较高要求。本文 尝试在不影响选厂正常生产的前提下，对其中一台 浮选柱的操作参数进行探索性条件试验，以充气量、 表2 T a b l e2 泡沫层厚度和喷淋水量三个操作参数为变量条件， 对比不同条件下该浮选柱的浮选结果以找出最适合 当前工艺流程的浮选柱操作参数，从而达到提升选 别效果的目的。 3 充气量调整 3 ．1充气■与空气分散度测定 将浮选柱连接风管上的空气流量计指数视为该 浮选柱的实际充气量，以控制系统按超声波原理结合 传感器感应数据计算出的泡沫层厚度为浮选柱的实 际泡沫层厚度，并以浮选柱喷淋水管上液体流量计指 数为该浮选柱的实际喷淋水量。根据生产记录，K Y Z - 4 3 1 4 浮选柱的充气量、泡沫层厚度和喷淋水量的波动 范围分别为4 0 ～1 0 0m a ／h 、5 0 ～9 0c m 和6 5m 3 ／h 。 在泡沫层厚度为7 5c m ，喷淋水量为6 5m 3 ／h 的 前提下，调整充气量至1 0 0 、8 0 、6 0 和4 0m 3 ／h 。浮选 柱在每个条件下分别运行8h 。对浮选柱表观充气 速率进行了实际测量，表观充气速率计算结果见 表1 。 表1不同充气量条件下表观充气速率测试结果 T a b l e1R e s u l t so ff l u x e su n d e rd i f f e r e n t a e r a t i o nr a t e 试验鹕 m 旃a , 副hI 航糍誊”1 ’空气分散度 从表1 数据可以看出，当充气量在四个条件下 变化时，浮选柱内的空气分散度计算值能达到3 ．6 以上，表明柱体内空气分散效果较好。相较而言，当 充气量在6 0m 3 ／h 时，浮选柱空气分散度最大，而在 充气量减小至4 0m 3 ／h 或增大至1 0 0m 3 ／h 时，空气 分散度均有减低的趋势。 3 ．2 充气量对浮选指标的影响 在测试表观气体流速的同时，对原、精尾矿进行 了取样，以考察浮选柱的选别效果。综合样中铜品 位和回收率的化验分析数据见表2 。 不同充气■条件下精矿铜品位和回收率 G r a d ea n dr e c o v e r yo fC ui nc o n c e n t r a t eu n d e rd i f f e r e n ta e r a t i o n s 充气量／ m 3 hr 1 原矿铜品位／％精矿铜品位／％尾矿铜品位／％铜回收率／％富集比 1 0 0 8 0 6 0 4 0 万方数据 7 8 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第2 期 表2 中数据表明，精矿铜品位在充气量为 4 0m 3 ／h 时最高，但此时回收率最低；回收率在充气 量为1 0 0m 3 ／h 时最高，但此时精矿品位最低。综合 评定，充气量为8 0m 3 ／h 时指标最优。从此也可看 出，尽管矿石性质存在一定程度改变，但充气量对精 矿铜品位和回收率影响的规律性较强，即随着充气 量的升高，精矿的回收率增加而品位降低。 为验证规律，继续细化试验，进一步考察不同泡 沫层厚度条件下充气量对浮选指标的影响。以浮选 柱充气量在7 0 和5 0m 3 ／h 为前提条件，同时利用自 动控制系统调节浮选柱泡沫层厚度，使其在9 0 、7 0 和5 0c m 三个条件下变化。每个条件下，浮选柱分 别运行8h ，其综合样的分析化验数据见表3 。 表3不同泡沫层厚度条件下充气量对浮选指标的影响 T a b l e3I n f l u e n c eo fa e r a t i o no nf l o t a t i o np e r f o r m a n c eu n d e rd i f f e r e n tf r o t hl a y e rt h i c k n e s s 富集比 对比分析表3 数据可以得出，当充气量由 5 0m 3 ／h 提高到7 0m 3 ／h ，精矿中铜的回收率显著提 高。而随着充气量的提高，精矿铜品位却有所降低。 综合分析表2 及表3 中数据，对于充气量对浮 选指标的影响可得如下结论 1 充气量对精矿铜品位和回收率影响较显著， 充气量越大回收率越高，品位越低。 2 基于当前选厂的选矿工艺，推荐充气量在 6 0 ～8 0m 3 ／h 。在此基础上，如要获得更高的精矿品 位，可考虑适当降低充气量。反之，如要获得更高的 回收率则需进一步提高充气量。 4 泡沫层厚度调整实验 根据浮选柱设计原则和浮选动力学理论得知 在一定范围内浮选柱内泡沫层越厚精矿品位越高； 表4 T a b l e4 但如果泡沫层过厚，则会导致泡沫塌陷以及精矿泡 沫排出障碍，对回收率造成显著的负面影响。 选厂现场生产记录表明，K Y Z 一4 3 1 4 浮选柱泡沫 层厚度通常在5 0 ～1 0 0c m 范围内调整。泡沫层厚 度调整试验首先考察了在充气量为1 0 0m 3 ／h 、喷淋 水量为6 5m 3 ／h 的前提下，设置泡沫层厚度分别为 6 0 、8 0 和1 0 0c m 时浮选柱的选别结果。各个条件下 浮选柱分别运行8h ，其综合样的化验分析结果见 表4 。 表4 数据表明，精矿铜品位在泡沫层厚度为 1 0 0c m l t 寸达到最高至1 6 ．5 5 ％，但此时回收率降至最 低7 0 ．4 1 ％。回收率的最高值8 1 ．6 3 ％出现在泡沫 层厚度为8 0c m 的条件下，但此时精矿品位为最低 值1 3 ．7 8 ％。兼顾铜精矿品位和回收率而综合评定 泡沫层厚度为6 0e m 时浮选柱的浮选指标较优。 泡沫层厚度对浮选指标的考察结果 I n f l u e n c eo ft h i c k n e s so ff r o t hl a y e ro nf l o t a t i o np e r f o r m a n c e 序号泡沫层厚度／c m 6 0 8 0 1 0 0 原矿铜品位／％ 7 ．9 4 8 ．5 2 8 ．0 9 精矿铜品位／％ 16 ．0 5 1 3 ．7 8 16 ．5 5 尾矿铜品位／％ 2 ．9 6 3 ．1 6 3 ．6 5 回收率／％富集比 2 ．0 2 1 ．6 2 2 ．0 5 为进一步验证上述规律，进一步考察了在不同 充气量条件下，泡沫层厚度对浮选柱选别指的影响。 调节浮选柱充气量使其在7 0m 3 ／h 及5 0m 3 ／h 两个 条件下变化，同时调节泡沫层厚度至9 0 、7 0 和 5 0c m ，考察浮选柱在每个条件下分别运行8h 的分 选性能，其综合样的分析化验数据见表5 。 充气量为7 0m 3 ／h 时，精矿铜品位在泡沫层厚 度为7 0c m 时最高。回收率在泡沫层厚度为9 0c m 时最高，但此时铜品位也出现最低值。综合评定， 7 0m 3 ／h 充气量条件下泡沫层厚度为7 0c m 时浮选 柱的指标较优。 充气量为5 0m 3 ／h 时，精矿铜品位和回收率均 万方数据 2 0 1 9 年第2 期余悦等K Y Z 浮选柱操作参数对铜浮选效率影响的研究 7 9 在泡沫层厚度9 0c m 时最高，即泡沫层厚度为9 0c m时浮选柱指标较优。 表5不同充气量条件下泡沫层厚度对浮选指标的影响 T a b l e5I n f l u e n c eo ft h i c k n e s so ff r o t hl a y e ro nf l o t a t i o np e r f o r m a n c eu n d e rd i f f e r e n ta e r a t i o nr a t e 综合两次试验结果，分析泡沫层厚度对浮选指 标考察结果可得如下结论 1 在测试期间，泡沫层厚度与浮选指标的关系 线性度较差，同时泡沫层对浮选指标造成的影响不 显著。 2 基于当前选厂的选矿T 艺，浮选柱的泡沫层 厚度应在6 0 ～9 0c m 。 5 喷淋水调整 为考察喷淋水对浮选柱选别指标的影响，在充 气量为7 0m 。／h 、泡沫层厚度为7 0c m 前提下，调整 喷淋水量为3 0 、5 0 和7 0m ”／h 。浮选柱在各个条件 下分别运行8h ．其原精尾综合样化验分析结果见 表6 。 表6喷淋水量对浮选指标的影响 T a b l e6I n f l u e n c eo fs p r a yw a t e ro n f l o t a t i o np e r f o r m a n c e 从表6 可以看出，当喷淋水量为5 0m 3 ／h 时，回 收率达到最大值4 8 ．2 8 ％，而此时富集比最低仅为 2 ．3 6 。喷淋水量为最大值7 0m 3 ／h 时，回收率则降 至最低3 0 ．1 4 ％，而富集比则达到最高值2 ．43 。 综合评定，喷淋水的添加对精矿铜品位的富集具有显 著的提升作用，但对回收率的降低也较明显。 6结论 对秘鲁某大型铜选厂的铜精选作业的K Y Z - 4 3 1 4 浮选柱的操作参数进行探索性条件试验，以充气量、 泡沫层厚度和喷淋水量三个操作参数为变量条件，对 比不同条件下该浮选柱的选别效果，找到与选厂当前 工艺流程相适应的浮选柱的最佳操作参数。从中总 结出普遍规律，即充气量对精矿铜品位和回收率 影响较显著，浮选柱充气量越大，回收率越高而品位 越相对降低。喷淋水的添加对浮选柱精矿铜品位的 富集具有显著的提升作用，但也较明显地降低了回 收率。 参考文献 [ 1 ] 沈政昌，卢世杰，张跃军．K Y Z - B 浮选柱气液两相流数值模 拟与试验研究E J 3 ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 8 4 3 1 3 4 ． [ 2 ] 邓林欣，胡钦定．谦比希铜矿浮选柱工业试验对比 研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 6 6 7 6 8 0 ． [ 3 ] 沈政昌。史帅星。卢世杰．K Y Z B 型浮选柱系统的设计 研究E J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 6 5 2 0 一2 4 ． E 4 ] 周畎，郭丽，吕述姣，等．浮选柱结构参数对锶的浮选 率影响的研究[ J ] ．应用化_ T ，2 0 1 1 ，4 0 1 2 2 1 9 32 1 9 6 ． [ 5 ] 刘朝竹，张朝旺，夏敬源，等．云南某磷矿选厂柱机短流程 T 艺优化实践[ J ] ．现代矿业，2 0 1 8 ，3 4 2 1 1 5 - 1 1 7 ． ≯『掣『亨了一一匝西墨一婚两蟊 万方数据