钼粗扫选作业KYF-320浮选机浮选动力学研究.pdf

1 0 2 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 5 ．0 1 9 钼粗扫选作业K Y F 一3 2 0 浮选机浮选动力学研究 张跃军1 ’2 ，任林海3 ，陈飞飞1 ’2 ，朱孔贺3 ，吴峰1 ’2 1 ．北京矿冶科技集团有限公司矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 0 1 6 0 ； 2 ．北矿机电科技有限责任公司北京市高效节能矿冶技术装备工程技术研究中心，北京1 0 0 1 6 0 3 ．洛阳栾川钼业集团股份有限公司选矿三公司，河南栾川4 7 1 5 0 0 摘要对洛阳栾川钼业集团股份有限公司选矿三公司粗扫选作业技术改造采用的K Y F - 3 2 0 浮选机空气分散度、气含 率、气泡负载率、悬浮能力等关键浮选动力学参数进行了测试。测试结果表明浮选机空气分散度均在2 以上，分散效果良好} 单台浮选机气含率分布均匀，最大气含率达到1 6 ．O ％，能够保证矿物颗粒与气泡间的碰撞概率；气泡负载率变化幅度较小，证 实在矿化气泡上升过程中矿物颗粒无明显脱附显现；近泡沫层区域矿物颗粒有一定分层现象。有利于目的矿物和脉石分离， K Y F 一3 2 0 浮选机浮选动力学特征能够满足该项目钼浮选工艺要求。 关键词大型浮选机} 钼矿石；粗扫选；浮选动力学 中图分类号T D 4 5 6文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 9 0 5 0 1 0 2 0 6 S t u d yo nF l o t a t i o nD y n a m i c so fK Y F - 3 2 0F l o t a t i o nC e l li nM o l y b d e n u m R o u g h e ra n dS c a v e n g e rB a n k Z H A N GY u e i u n l ～，R E NL i n h a i3 ，C H E NF e i f e i l “，Z H U K o n g h e3 ，W L ，F e n 9 1 ’2 1 ．S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ，B G R I M MT e c h n o l o g yG r o u p ，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a ； 2 ．B e i j i n gE n g i n e e r i n gM a c h i n e r ya n dA 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 ； 3 ．T h eT h i r dO r eD r e s s i n gC o m p a n yo fL u o y a n gL u a n c h u a nM o l y b d e n u mG r o u pC o ．L i d ．， L u a n c h u a nH e i n a n4 7 1 5 0 0 。C i n a A b s t r a c t F l o t a t i o nd y n a m i c sp a r a m e t e r so fK Y F 一3 2 0f l o t a t i o nc e l l ，i n c l u d i n ga i rd i s p e r s i o n ，a i r h o l d u p ，b u b b l el o a d r a t ea n ds u s p e n s i o nc a p a c i t y ，a r et e s t e di nt h eT h i r dO r eD r e s s i n gC o m p a n yo f L u o y a n gL u a n c h u a nM o l y b d e n u mG r o u pC o ．L t d ．T h et e s tr e s u l t ss h o wt h a t T h ea i rd i s p e r s i o nd e g r e ei s a b o v e2 ；G a sh o l d u pd i s t r i b u t e se v e n l yi nt a n ko ft h es a m ef l o t a t i o nc e l la n di t sm a x i m u mv a l u er e a c h e s 1 6 ．0 ％，w h i c hi sg o o df o ri n c r e a s i n gt h ec o l l i s i o np r o b a b i l i t yb e t w e e nm i n e r a lp a r t i c l e sa n db u b b l e s ；T h e v a r i a t i o nr a n g eo fb u b b l el o a dr a t ew a ss m a l l ，w h i c hp r o v e st h a tt h e r e ’Sn or e m a r k a b l ed e t a c h m e n to f m i n e r a lp a r t i c l e sf r o mr i s i n gm i n e r a l i z e db u b b l e s ；M i n e r a lp a r t i c l e ss t r a t i f i c a t i o np h e n o m e n o nO c c u r si nt h e a r e an e a rt h ef r o t hl a y e r ，w h i c hi sh e l p f u lf o rt h es e p a r a t i o nb e t w e e nt a r g e tm i n e r a l sa n dg a n g u e ．T h e f l o t a t i o nd y n a m i c sc h a r a c t e r i s t i c so fK Y F 一3 2 0f l o t a t i o nc e l lc a nm e e tt h er e q u i r e m e n t so fm o l y b d e n u m f l o t a t i o ni nt h i sp r o j e c t ． K e yw o r d s l a r g e s c a l ef l o t a t i o nc e l l ；m o l y b d e n u mo r e ；r o u g h e ra n ds c a v e n g e r ；f l o t a t i o nd y n a m i c s 在工艺条件适宜的情况下，浮选技术经济指标 主要取决于浮选机的性能和操作。因此，要提高矿 物浮选效率，就需使浮选机内的流体动力学状态满 足各粒级矿物浮选过程的要求。浮选机浮选动力学 研究是近年来浮选理论研究中最活跃的课题之一， 对优化浮选工艺参数、控制浮选设备、改进浮选工 艺、提高浮选效率等都具有重要意义[ 1 屯] 。随着矿物 加工工业的发展，品位低、嵌布粒度细、矿物组成复 杂的难选矿石日益增加，大型浮选机技术有了更广 阔的发挥空间，因其槽体深度和截面积大，在实现空 气的均匀分散、保证颗粒的充分悬浮，防止矿物颗粒 在气泡上脱落等方面比小型浮选机具有更大的挑战 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 1 6 7 4 0 4 3 ，5 1 6 0 4 0 2 8 收稿日期2 0 1 9 0 7 2 2修回日期2 0 1 9 0 8 0 9 作者简介张跃军 1 9 8 0 一 ，男，黑龙江通河人，硕士，高级工程师。主要从事选矿设备设计及研究工作。 万方数据 2 0 1 9 年第5 期张跃军等钼粗扫选作业K Y F 一3 2 0 浮选机浮选动力学研究 1 0 3 性，浮选动力学研究变得尤为重要[ 3 1 1 1 。 洛阳栾川钼业集团股份有限公司选矿三公司采用 北矿机电科技有限责任公司K Y F - 3 2 0 容积3 2 0m 3 大 型浮选机对原流程进行技术改造，目前浮选机运行 平稳，已达产达标。为了全面考察各作业的实际生 产情况，论证进一步优化的空间，对K Y F 一3 2 0 浮选 机进行了浮选动力学测试。 1 工艺条件 1 ．1 工艺流程 洛钼集团选矿三公司钼矿石处理能力2 40 0 0t ／d ， 粗、扫选作业共有两个系列。现场于2 0 1 8 年对一系 列粗、扫选作业进行技术改造，采用5 台北矿机电科 技有限责任公司K Y F 一3 2 0 浮选机替代1 0 台 W E M C 口7 0 浮选机 容积7 0m 3 和2 台0 4 ．5m 浮 选柱，改造后的流程为两粗三扫，K Y F 一3 2 0 浮选机一 台一作业配置，粗选I 和粗选Ⅱ作业泡沫合并后去 预精选作业，扫选I 、扫选Ⅱ和扫选Ⅲ作业泡沫返回 粗选I 作业，扫选Ⅲ尾矿去选白钨。 1 ．2 操作参数 浮选动力学测试期间，给矿浓度3 0 ％，给矿粒度 一7 4M m 占6 0 ％，粗选、扫选作业K Y F 一3 2 0 浮选机 操作参数见表1 。 2 研究内容及方法 为了清楚地掌握浮选机运转状态，对粗、扫选作 刻度一 ＼ 、 躐鲫 业K Y F 一3 2 0 浮选机进行了浮选动力学测试，包括空 气分散度、气含率、气泡负载率和悬浮能力测试，并 记录了当天选厂的指标及浮选机的运行参数。 表1粗扫选作业K Y F 一3 2 0 浮选机操作参数 T a b l e1 o p e r a t i n gp a r a m e t e r so fK Y F 一3 2 0 f l o t a t i o nc e l li nr o u g h e ra n ds c a v e n g e rb a n k 2 ．1 空气分散度 浮选机的充气量和空气散度直接影响气泡的矿 化过程、浮选速率、工艺指标和浮选药剂的用量。利 用集气排水法对粗、扫选作业5 台K Y F 一3 2 0 浮选机 进行了充气量测试，并根据充气量测试结果计算空 气分散度，测试方法如图1 所示，首先在浮选机内选 择若干个具有代表性的测量点，在一个标定高度的、 一端封闭一端开放的有机玻璃管中充满水，然后垂 直倒置插入测量点的清水或矿浆中，要保证开放端 管口低于液面，当有机玻璃管内一个刻度时开始计 时，到第二个标定高度时停止计时，记录下所用的时 间，以此计算出每点的充气量，并计算浮选机内的空 气分散度。考虑浮选槽体的对称结构和现场实际操 作条件，测试点设置如图2 。 a 开始计时函 结束计时 图1充气量测试方法示意 F i g ．1 s c h e m a t i cd i a g r a mo fa e r a t i o nr a t em e a s u r e m e n t 万方数据 1 0 4 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 图2 充气量测试点布置 F i g ．2M e a s u r i n gp o i n t sl a y o u to fa e r a t i o nr a t e 2 ．2 气含率 气含率是指空气在混合物 矿浆与空气 中所占 的体积分数，它不仅影响气泡大小的分布情况，还影 响浮选速率和选择性，采用北矿机电科技有限责任 公司的气含率测定仪，见图3 ，对5 台K Y F 一3 2 0 浮选 机气含率进行了测试，测量点分别设在距浮选机溢 流堰10 0 0 、15 0 0 和20 0 0m m 的横截面上，见图4 。 在同一测试点进行两次测定，取二者测量平均值作 为该处的气含率。 a 开始取样㈣完成取样 图3 气含率测试仪 F i g ．3 G a sh o l d u pi n s t r u m e n t 溢流堰 图4 气含率测量点分布 F i g ．4M e a s u r i n gp o i n t sl a y o u to fg a sh o l d u p 2 ．3 气泡负载率 气泡负载率主要用来表征矿浆相中气泡对矿物 颗粒的负载能力，它一方面可以反映药剂对矿化过 程的作用，另一方面可以揭示浮选机内流体动力学 环境对矿化效果的影响。选取粗选I 和扫选I 作业 K Y F 一3 2 0 浮选机进行泡沫负载特性测试，获取黏附 在气泡上的矿物颗粒粒度组成和品位分布，评估气 泡对矿物颗粒的携带情况。 气泡负载率采用北矿机电科技有限责任公司研 发的气泡负载率测试仪进行测试，该装置结构示意 见图5 ，每台浮选机设三个测量点，分别位于溢流堰 以下6 0 0 、9 0 0 和12 0 0m m 。因测试过程中泡沫层 厚度不一致，两个作业的浮选机测量点与气液界面 相对位置略有差别。 图5 气泡负载率测量点分布 F i g ．5M e a s u r i n gp o i n t sl a y o u to fb u b b l e l o a d i n gr a t e 万方数据 2 0 1 9 年第5 期张跃军等钼粗扫选作业K Y F 一3 2 0 浮选机浮选动力学研究 1 0 5 2 ．4 悬浮能力 矿浆悬浮能力表征的是矿浆中的矿物颗粒所达 到的悬浮状态，它直接影响矿物颗粒、空气与药剂间 的混合效果。选取粗I 、扫I 作业K Y F 一3 2 0 浮选机 为研究对象，利用深槽取样器对6 个深度的矿浆截 面进行取样，并对取样浓度进行分析。测量点分别 位于浮选机流堰以下10 0 0 、2 0 0 0 、3 0 0 0 、40 0 0 、 50 0 0 和60 0 0m m 的截面上，如图6 所示。 溢流堰 ， 营 善 量 氧坠 ．．28 0 0 一 H l 每 n 寸 c nI r I r r 单位m i l l 妙 图6 悬浮能力测量点分布 F i g ．6M e a s u r i n gp o i n t sl a y o u to f s u s p e n d i n gc a p a c i t y 3测试结果与讨论 3 ．1 充气量与空气分散度 粗、扫选作业K Y F 一3 2 0 浮选机充气速率测试和 空气分散度计算结果见表2 。 表2K Y F 一3 2 0 浮选机充气速率及空气分散度 T a b l e2A e r a t i o nr a t ea n da i rd i s t r i b u t i o n i nK Y F 一3 2 0f l o t a t i o nc e l l 从表2 数据可知，粗、扫选作业5 台K Y F 一3 2 0 浮选机充气量在0 ．7 8 ～1 ．0 3m ／m i n 。一般而言，充 气量过低会导致回收率的降低，充气量过高会导致 泡沫层不稳定。选厂应在保证流程畅通的前提下， 小幅度调整浮选机充气量，摸索浮选机充气量和生 产指标的关系，确定适宜现场生产条件下最佳的充 气量。通过测试得到的充气速率反算充气量可知， 单台K Y F 一3 2 0 浮选机充气量在24 5 6 ～32 8 8m 3 ／h ， 而流量计显示数在8 5 7 ～16 0 8I T l 3 ／h 见表1 ，后者 示数明显偏小，现场需依据充气量测试结果对每个 作业浮选机的流量计示数进行校核。 5 台K Y F 一3 2 0 浮选机的空气分散度都在2 ．0 以 上，表现出很好的空气分散效果，能够满足生产 需求。 3 ．2 气含率测试分析 粗、扫选作业K Y F 一3 2 0 浮选机气含率测试结果 见表3 。 表3K Y F 一3 2 0 浮选机气含率测定结果 T a b l e3G a sh o l d u pi nK Y F 一3 2 0f l o t a t i o nc e l l 扫选I 扫选Ⅲ 由表3 数据可知，粗、扫选作业5 台K Y F 一3 2 0 浮选机气含率存在一定差别，这与其充气量、矿石性 质及药剂制度等因素有关，而对于单台浮选机的不 同深度截面，气含率分布相对均匀，体现了浮选机充 气性能的稳定性，其中粗选I 浮选机气含率最高达 到1 6 ．0 ％，能够保证矿物颗粒与气泡间的碰撞、黏附 概率。 3 ．3 矿浆相泡沫负载率分析 矿浆中3 个深度截面取样的品位和气泡负载率 数据如表4 所示。粗选I 作业矿化气泡从距气液界 面深度5 3 0m m 运动到1 8 0m m 的过程中，气泡负载 率在0 ．4 6 ～o ．8 3g ／L ，变化幅度不大；扫选I 作业矿 化气泡从距气液界面深度8 3 0m m 运动到2 3 0m l T l 的过程中，气泡负载率在0 ．1 7 “ - - 0 ．4 1g ／L ，变化幅度与 粗选作业相当。总体来说，气泡负载率测试结果表明气 泡携带的矿物颗粒在距气液界面深度8 3 0m m 运动到 1 8 0m m 的过程中无明显脱附。 对3 个不同深度的气泡负载率取样进行了粒级 筛析，产品产率、钼品位、金属分布率与粒级之间的 关系如图7 ～1 2 所示。 万方数据 1 0 6 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 表4K Y F 一3 2 0 浮选机气泡负载率测试结果 T a b l e4b u b b l el o a d i n gr a t ei n K Y F 一3 2 0f l o t a t i o nc e l l 图7 粗选I 作业钼粒级产率 F i g ．7 P a r t i c l es i z ey i e l do fm o l y b d e n u m i nr o u g h e rIb a n k 图8 扫选I 作业钼粒级产率 F i g ．8 P a r t i c l es i z ey i e l do fm o l y b d e n u m i ns c a v e n g e rIb a n k 粒级 图9 粗选I 作业粒级钼品位 F i g ．9M o l y b d e n u mg r a d ei nd i f f e r e n tp a r t i c l e s i z ei nr o u g h e rIb a n k 图1 0 作业扫选I 粒级钼品位 F i g ．10M o l y b d e n u mg r a d ei nd i f f e r e n t p a r t i c l es i z ei ns c a v e n g e rIb a n k 图1 1 粗选I 粒级金属量分布 F i g ．11M o l y b d e n u mm e t a lc o n t e n t d i s t r i b u t i o ni nr o u g h e rIb a n k 图1 2 扫选I 粒级金属量分布 F i g ．1 2M o l y b d e n u mm e t a lc o n t e n td i s t r i b u t i o n i ns c a v e n g e rIb a n k 结果表明，气泡携带的矿物由距气液界面 8 3 0m m 升至1 8 0m m 过程中，在不同截面取样的相 同粒级产品的产率、M o 品位、金属分布率规律基本 相同，同样说明矿化气泡在上升过程中较为稳定，各 粒级矿物颗粒无明显的脱落现象。 3 ．4 矿浆悬浮能力分析 粗选I 和扫选I 作业两台浮选机内不同深度的 矿浆浓度见表5 。 oP、遵碹。墨 ％，瓣牝 冰杂隶噻媳。墨 ％，梏求嘲噻娟。墨 誊疃。昌 万方数据 2 0 1 9 年第5 期张跃军等钼粗扫选作业K Y F 一3 2 0 浮选机浮选动力学研究 1 0 7 表5浮选机内浓度分布 T a b l e5S o l i dc o n t e n to fs l u r r yi n K Y F 一3 2 0f l o t a t i o nc e l l 由表5 数据可知，粗I 作业浮选机内矿浆浓度在 2 7 ％左右，扫I 作业浮选机内矿浆浓度在2 6 ％左右， 同台浮选机距溢流堰20 0 0m m 以下区域截面的取 样浓度基本不变，20 0 0m m 以上的区域的取矿浆浓 度变低，符合浮选机分离区浮选动力学特征，在分离 区内矿浆浓度较槽体内的平均浓度低有利于矿化气 泡穿过分离区，实现稳定的富集。整体而言，K Y F 一 3 2 0 浮选机为钼矿物的分选提供了良好的悬浮条件。 4结论 对洛阳栾川钼业集团股份有限公司选矿三公司 钼粗、扫选作业采用的K Y F 一3 2 0 浮选机开展了浮选 动力学研究，基于数据分析可得出如下结论 1 实测充气量与浮选机空气流量计显示数据差 距较大，现场需依据前者对后者进行校核；粗、扫选 作业空气分散度都在2 ．0 以上，表明粗扫选作业浮 选机内空气分散效果较好。 2 单台浮选机气含率分布均匀，最大气含率达 到1 6 ．0 ％，能够保证矿物颗粒与气泡间的碰撞概率。 3 矿化气泡从距气液界面8 3 0m m 运动到1 8 0m m 的过程中，气泡负载率变化幅度小，各粒级的产率、 品位变化规律相同，表明浮选机气泡携带矿物的能 力优良。 4 距浮选机溢流堰20 0 0m m 以下区域截面的 取样浓度分布均匀，有利气泡和矿物颗粒碰撞， 20 0 0m m 以上的区域矿浆浓度变低，符合浮选机分 离区浮选动力学特征，有利于矿物富集。整体而言， K Y F 一3 2 0 浮选机为钼矿物的分选提供了良好的悬浮 条件。 参考文献 [ 1 ] 罗仙平，何丽萍，周晓文，等．浮选动力学研究进展[ J ] ．金 属矿山，2 0 0 8 4 7 1 1 0 2 ． [ 2 ] 孙剐，刘焕胜．浮选动力学的研究现状及其进展[ 刀．煤炭 加工与综合利用，2 0 1 1 6 2 7 3 0 ． E 3 ] 沈政昌，卢世杰，刘桂芝．浮选机节能技术研究的新探索 [ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 1 5 1 4 1 6 ． [ 4 ] 沈政昌．1 6 0m 3 浮选机浮选动力学研究[ J ] ．有色金属 选 矿部分 ，2 0 0 5 5 3 3 3 5 ． [ 5 ] 沈政昌，陈东．充气式浮选机浮选动力学模型研究[ J ] ．有 色金属 选矿部分 ，2 0 0 6 1 2 2 2 5 ． [ 6 ] S U ND E S I ，S H IA I J I A ．Ac o m p a r i s i o nb e t w e e ng r e y p r e d i c t i o nm o d e la n df l o t a t i o nd y n a m i cm u h i m o d e l 口] ． M e t a lM i n e ，2 0 0 2 8 3 7 3 9 ． [ 7 ] B A Y A T0 ，U C U R U MM ，P 0 0 L EC ．E f f e c to f s i z e d i s t r i b u t i o n o ff l o t a t i o nk i n e t i c so fT u r k i s hs p h a l e r i t e [ J ] ．M i n e r a lP r o c e s s i n ga n dE x t r a c t i v eM e t a l l u r g y ， 2 0 1 3 ，1 1 3 1 5 3 - 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