应用JKSimFloat模拟浮选流程验证超大型浮选机选型.pdf

1 1 2 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第6 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 2 0 ．0 6 ．0 2 1 应用J K S i m F l o a t 模拟浮选流程验证 超大型浮选机选型 谭明1 ’2 ⋯，吴启明4，吴先春4沈政昌1 ’2 ’3熊新海4 1 ．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 ； 2 ．矿冶科技集团有限公司，北京1 0 0 1 6 0 ； 3 ．矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 6 2 8 ； 4 ．江西铜业集团有限公司德兴铜矿，江西德兴3 3 4 2 2 4 摘 要在实验室分批浮选试验的基础上，采用J K S i m F l o a t 分批浮选回收率模型，分别计算了某铜矿石中不同矿物的浮选 动力学参数。参照实际生产浮选流程，应用J K S i m F l o a t 软件进行了不同浮选机选型方案的浮选流程模拟。对比模拟结果和实际 生产指标，表明J K S i m F l o a t 模拟结果的精度较好。因此，J K S i m F l o a t 软件可以作为超大型浮选机选型结果的有效验证工具。 关键词超大型浮选机；浮选机选型；浮选流程模拟 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 2 0 0 60 1 1 2 0 5 J K S i m F l o a tS i m u l a t i o no fF l o t a t i o nC i r c u i tt oV e r i f yt h e U l t r a - l a r g eF l o t a t i o nM a c h i n eS e l e c t i o n T A N M i n 9 1 ’2 ⋯，W 【，Q i m i n g4 ，W U X i a n c h u n4 ，S H E N Z h e n g c h a n 9 1 ’2 ～，X I O N G X i n h a i 4 1 ．B G R 工M MM 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 gE n g i n e e r i n gR e s e a r c hC e n t e r o nE f f i c i e n ta n d E n e r g yC o n s e r v a t i o nE q u i p m e n to fM i n e r a lP r o c e s s i n g ，B e i j i n gj0 0 16 0 ，C h i n a ； 2 ．B G R I M M T e c h n o l o g yG r o u p ，B e i j i n gl0 0 16 0 ，C h i n a ； 3 ．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 gS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，B e i j i n g 】0 2 6 2 8 ，C h i n a ； 4 ．Ji a n g x iC o p p e rC o r p o r a t i o nL i m i t e dD e x i n gC o p p e rM i n e ，D e x i n g3 3 4 2 2 4 ，Ji a n g x i ，C h i n a A b s t r a c t B a s e do nt h eb a t c hf l o t a t i o nt e s ti nt h el a b o r a t o r y ，t h eJ K S i m F l o a tb a t c hf l o t a t i o nr e c o v e r y m o d e lw a su s e dt oc a l c u l a t et h ef l o t a t i o nk i n e t i cp a r a m e t e r so fd i f f e r e n tm i n e r a l si na c o p p e ro r e ．W i t h r e f e r e n c et ot h ea c t u a lp r o d u c t i o nf l o t a t i o nc i r c u i t ，J K S i m F l o a ts o f t w a r ew a su s e dt Os i m u l a t et h ef l o t a t i o n p r o c e s so fd i f f e r e n t f l o t a t i o nm a c h i n es e l e c t i o ns c h e m e s ．C o m p a r i n gt h es i m u l a t i o nr e s u l t sw i t ha c t u a l m e t a l l u r g i c a lp e r f o r m a n c e ，i ts h o w st h a tt h ea c c u r a c yo ft h eJ K S i m F l o a ts i m u l a t i o nr e s u l t si sv e r yg o o d ． T h e r e f o r e ，J K S i m F l o a ts o f t w a r ei Sa na v a i l a b l et 0 0 1t Ov e r i f yt h eu l t r a l a r g ef l o t a t i o nm a c h i n e ss e l e c t i o n ． K e yw o r d s u l t r a l a r g ef l o t a t i o nm a c h i n e ；f l o t a t i o nm a c h i n es e l e c t i o n ；f l o t a t i o nc i r c u i ts i m u l a t i o n 在浮选应用于工业生产的1 0 0 多年时间里，浮 选机的单槽容积逐渐增加。尤其近1 0 年来，为应对 选矿厂处理量扩大需要，世界上主要的浮选设备厂 商相继开发了单槽6 0 0m 3 以上的超大型浮选机E 1 ’2 | 。 目前，超大型浮选机配置在粗选作业或扫选作业，单 作业常配置1 ～2 台浮选机。显然，这与“粗、扫选作 业需配置不少于4 台浮选机”的传统观念相悖。 一般，工业浮选机选型前首先需开展实验室浮选 试验，有时还需开展中间试验或半工业试验，开展这 些试验的主要目的之一是确定合理的浮选时间，利用 试验确定的浮选时间乘以放大系数得到工业浮选时间。 然后，根据式 1 计算各个作业所需的浮选机台数口] 。 收稿日期2 0 2 0 0 9 2 1 基金项目科技部创新方法工作专项 2 0 1 7 I M 0 6 0 2 0 0 作者简介谭明 1 9 8 5 一 ，男，硕士，高级工程师，主要从事浮选设备及浮选工艺的工程转化研究。 万方数据 2 0 2 0 年第6 期谭明等应用J K s i m F l o a t 模拟浮选流程验证超大型浮选机选型 1 1 3 V t ，先添加石灰调整矿浆p H 值，然后添加Z 一2 0 0 捕收 A VxV 0 剂，最后加入松醇油起泡剂。采用分批浮选方法，共 式中n 一作业所需的浮选机台数5 开展了8 组试验，试验流程如图1 ～3 所示，浮选试 V 进入作业的矿浆量，m 3 ／m i n ； 验药剂条件见表1 。 ￡一工业浮选时间，m i n ； 相诜 K v浮选机有效容积与几何容积之比；■ 二心 V o 一浮选机的几何容积，m 3 。 I I ’ 浮选机急剧大型化后，以上传统的浮选机选型 。一 I 3 份精矿样 方法面临着很大的挑战，在工业实践中已发现了一 一 I ]。E 己0 n 5 m i l t 些弊端。存在的主要问题是1 选择超大型浮选机I [ ] l ～3 n i n 时，是否仍采用相同的浮选时间放大系数；2 不同选 尾例 型方案之间，无法预先评估选矿指标的差异。由于 图l实验室试验l ～5 分批浮选试验流程 单作业配置的超大型浮选机台数较少，超大型浮选F 试1F l o w s h e e to fl a b o r a t 。r yb a t c hf l o t a t i o n 机存在“死区”和矿浆发生“短路”的概率增加，增加t e s t 。o nT e 。tN o ．1 5 了超大型浮选机选型的风险。因此，非常有必要针 籼选十I 选 对超大型浮选机应用，开展浮选机选型的验证研究。、三三N 气三三卜 实践影黧篙嚣篇篇箍尝竺 I 上}门等㈨响， 实践H ] ，已成为超大型浮选机选型验证分析的重要二I 土lI I 厂] M 而 工具之一。其中，J K S i m F l o a t 软件是一款商业软 ll [ ] 1 “““ 件，可用于模拟包含多个浮选设备单元的浮选回路模l 尾矿 拟。本文主要介绍应用J K S i m F l o a t 软件对6 8 0m 3 超 芒兰当0 5 “。 大型浮选机在江西某铜矿选矿厂浮选流程应用的选} 爿7 ．9 ～- I 矿指标模拟情况。 图2实验室试验6 ～7 分批浮选试验流程 1 选矿试验F i g ．2F l o w s h e e to fl a b o r a t 。r yb a t c hf l 。t a t i o n 1 ．1 试验矿样 ‘。8 ‘8o nl 。8 ‘1 0 。o 一7 试验矿样取自江西某铜矿选矿厂一期皮带块兰坠望生望业 矿。原矿经过破碎，首先筛分出一2m m 粒级，然后一I 、一I 、一I 、 将矿样混合均匀，缩分装入试样袋，每袋重1 ．5k g 。缃[ r IlI。，，． 矿样中主要矿物是黄铜矿、黄铁矿和其它脉石矿物。’l 7 l ’ l 1 ．2 试验药剂 试验用浮选药剂主要有石灰、Z 一2 0 0 和松醇油。I3 份精矿样 I 2 份精矿样 2 份精矿样 1 ．3 试验方法吕。0 - ，0 小．5m 试i ．n 。E 弓0 。～- ，1 。m 曲i nE 弓0 。矗～1m “i n 。 每次试验取1 袋矿样，磨矿8 ．5m i n ，经筛分分 u 卜“⋯“ 析可知磨矿细度为一7 4 ／x m 粒级约占6 0 ％。试验采 图3实验室试验8 浮选试验流程 用挂槽式X F D 型浮选机，槽体有效容积2 ．5L 。浮F i g ．3 F l o w s h e e to fl a b o r a t o r yb a t c h 选时依次往矿浆中加入浮选药剂，各搅拌3m i n 。首 f l o t a t i o nt e s t so nT e s tN o ．8 表1浮选试验药剂条件 T a b l e1F l o t a t i o nr e a g e n tc o n d i t i o n si nt h el a b o r a t o r yb a t c hf l o t a t i o nt e s t s ／ g t _ 1 试验序号 扫选I Z - 2 0 0 松醇油石灰 塑垄旦 Z 一2 0 0 松醇油松醇油石灰 登鬟潞墨警 灰一O O O O O O O O 砷一舳舳舳∞舳舳舳舳 万方数据 1 1 4 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第6 期 2 试验结果 图4 - - 5 分别是精矿中C u 元素累计回收率和S 元素累计回收率。从图4 ～5 可以看出1 随着浮选 时间增加，C u 元素和S 元素的累计回收率先急剧增 加而后趋于平缓；2 浮选药剂用量变化，C u 元素最 终累计回收率变化较小，而S 元素最终累计回收率 变化较大；3 Z 一2 0 0 捕收剂用量增加，C u 元素最终累 计回收率变化不大，而S 元素最终累计回收率明显 增加。这表明浮选时间和浮选药剂用量对含C u 元 素矿物和含S 元素矿物的可浮性具有重要影响，但 是影响程度各不相同。浮选机选型是基于特定的浮 选药剂条件下达到目标回收率时来确定合适的浮选 时间，需要特别指出，这个特定的浮选药剂条件没有 必要一定是最优条件。 图4C u 元素累计浮选回收率 F i g ．4 T h ec u m u l a t i v er e c o v e r yo fc o p p e re l e m e n t 图5S 元素累计浮选回收率 F i g ．5 T h ec u m u l a t i v er e c o v e r yo fs u l f u re l e m e n t 3 浮选机选型 江西某铜矿选矿厂一系列粗、扫选作业采用铜 硫混浮流程，详见图6 。该流程主要包含1 次粗选作 业和3 次扫选作业，中矿顺序返回至上一个作业。 目前，生产上入浮矿浆量约3 0m 3 ／m i n ，共采用了8 台容积1 3 0m 3 浮选机，浮选机按“2 2 2 2 ”方式 配置。 给矿 尾矿 图6 铜硫混浮浮选流程 F i g ．6 F l o w s h e e to fc o p p e r s u l f u r b u l kf l o t a t i o n 由于近些年来矿石性质变化，选矿厂整体回收 率呈下降趋势，约1 5 ％的铜金属损失在尾矿中，而原 有的尾矿再选流程的处理能力明显不足，已经严重 制约了选矿厂的发展。基于此，在不影响主干浮选 流程的前提下，我国研制的首台6 8 0m 3 超大型浮选 机应用于扫选Ⅳ作业，原扫选Ⅲ作业的尾矿全部实 现再选，目前已经完成工业试验，下一阶段开展应用 于扫选Ⅲ作业的工业试验。因此，针对铜硫混浮流 程，倒推浮选机选型，共有三种选型方案，详见表2 。 表2三种浮选机选型方案 T a b l e2T h r e ek i n d so ff l o t a t i o n m a c h i n es e l e c t i o ns c h e m e s 试验丽‰丽急丽耘 庠导 ⋯ 容积／m 3 台 容积／m 3 台 容积／m 3 台 4 J K S i m F l o a t 浮选流程模拟 4 ．1 浮选动力学参数 在开展浮选流程模拟前，需根据实验室分批浮 选试验确定不同矿物的浮选动力学参数，而获得这 些浮选动力学参数需要建立合适的浮选回收率 模型。 J K S i m F l o a t 实验室分批浮选试验的浮选回收 率模型如式 2 所示。该模型基于以下假设1 矿石 中不同矿物按浮选速率大小，可简单划分为快速浮 哒龇糊龃洲 粘扫扫扫扫 万方数据 2 0 2 0 年第6 期谭明等应用J K s i m F l o a t 模拟浮选流程验证超大型浮选机选型 1 1 5 选组分、慢速浮选组分和不浮组分；2 每种矿物不同 组分的浮选速率是固定常数；3 每种矿物不同组分 在浮选流程转移过程中，不同组分的含量遵循质量 守恒凹。6 ] 。式中，R 是某矿物的总回收率，m ，是快浮 组分的含量，是，是快浮组分的浮选速率常数，m ，是慢 浮组分的含量，忌，是慢浮组分的浮选速率常数，m 。是 不浮组分的含量，愚。是不浮组分的浮选速率常数，￡ 是浮选时间。 R m f 1 一ek ，。‘ m 。 1 一es “‘ m 。 1 一e 一”№ 2 具体计算过程如下1 将人选矿石分析的元素 品位转化成相应的矿物品位。例如，将C u 元素品位 转换成相应黄铜矿品位，S 元素品位转换成相应黄 铁矿品位，其他为脉石矿物品位。2 基于试验8 结 果，分别绘制了黄铜矿、黄铁矿和脉石矿物的累计回 收率曲线，见图7 ～9 。3 采用方程 2 对曲线上的点 进行拟合，获得每种矿物的动力学参数，计算结果见 表3 。 斟 掣 重 ，二- 礤 b 器 衄 图7黄铜矿累计浮选回收率 F i g ．7 T h ec u m u l a t i v er e c o v e r yo fc h a l c o p y r i t e 图8黄铁矿累计浮选回收率 F i g ．8 T h ec u m u l a t i v er e c o v e r yo fp y r i t e 图9 脉石矿物累计浮选回收率 F i g ．9 T h ec u m u l a t i v er e c o v e r yo fg a n g u em i n e r a l s 表3浮选动力学参数计算结果 T a b l e3T h ec a l c u l a t i o nr e s u l t so f f l o t a t i o nk i n e t i cp a r a m e t e r s 点， 矗； 愚。 m ， m 5 m H 4 ．2 模拟结果 参照图6 ，应用J K S i m F l o a t 软件绘制铜硫混浮 浮选流程。将表3 中的浮选动力学参数和工业现场 浮选机的运行工艺参数代人软件中，模拟计算了三 种浮选机选型方案的选矿指标，模拟结果见表4 。实 表5 T a b l e5 生产结果 P r o d u c t i o nr e s u l t s ／％ 对比表4 和表5 可以看出，对于粗精矿C u 回 收率，J K s i m F l o a t 软件模拟结果略大于实际生产结 果，偏差约2 ％～3 ％；对于粗精矿C u 品位， J K S i m F l o a t 软件模拟结果小于实际生产结果。因 此，J K S i m F l o a t 软件浮选流程模拟结果的精度 较好。 物一 ，一 筹堋。然一 腑一o o o o o 矿一0 6 泊u Ⅺ铷一州Ⅲo弘阻睨 黄一●o m m m 矿一5 0 坫汀扭椰一崩Ⅲo舛孙∞ 黄一o o m m m ％h叭 果陀警～模_ 詈 。 ．吕 5 S 表见果鞴 “触瓤叫 万方数据 1 1 6 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第6 期 5结论 1 基于实验室分批浮选试验，应用J K S i m F l o a t 实验室分批浮选回收率模型可以计算矿石中不同矿 物的动力学参数。从不同矿物累计浮选回收率的模 拟结果来看，实验室分批浮选回收率模型的精度 较高。 2 针对6 8 0m 3 超大型浮选机在铜硫混浮流程的 工业应用情况，通过倒推浮选机选型可以有不同的 浮选机配置方案。本文采用J K s i m F l o a t 软件进行浮 选流程模拟，可以验证不同浮选机选型方案的选别指 标对比模拟结果和实际生产结果，J K s i m F l o a t 软件的 模拟效果较好。因此，J K S i m F l o a t 软件可以作为浮 选机选型的有效验证分析工具，可以预先评估不同 选型方案的选别指标。 3 超大型浮选机应用于回收尾矿再选时，一方 面需要考虑超大型浮选机内“死区”和矿浆“短路”的 影响，另一方面需要考虑尾矿中的有用矿物浮游速 度很慢，所以需要较长的浮选时问才能保证最大限 度地回收有用矿物。 4 超大型浮选机选型时，相比规格小的浮选机， 需要增大实验室浮选时间的放大系数。 参考文献 1 - 1 3 Y I A N A T O SJ ，V A L L E J O SP ，G R A UR ，e ta 1 ．N e w a p p r o a c hf o rf l o t a t i o np r o c e s sm o d e l l i n ga n ds i m u l a t i o n [ J ] ． M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 2 0 ，1 5 6 1 - 9 ．D O I 1 0 ．1 0 1 6 ／j ． m i n e n g ．2 0 2 0 ．1 0 6 4 8 2 ． E 2 - 1 沈政昌，杨义红，韩登峰，等．6 8 0r n 3 充气式机械搅拌浮 选机关键技术特点及其工业应用l - J ] ．有色金属 选矿 部分 ，2 0 2 0 1 1 0 5 1 1 2 ． S H E NZ h e n g c h a n g ，Y A N GY i h o n g ，H A ND e n g f e n g ， e ta 1 ．T h ek e yt e c h n i c a lf e a t u r e sa n d i n d u s t r y a p p l i c a t i o no ft h e6 8 0m 3f o r c e d a i rf l o t a t i o nc e l lI - J ] ． N o n f e r r o u sM e t a l s M i n e r a lP r o c e s s i n gS e c t i o n ，2 0 2 0 1 1 0 51 1 2 ． [ 3 ] 周龙廷．选矿厂设计[ M ] ．长沙中南工业大学出版 社，1 9 9 9 ． Z H O UL o n g t i n g ．C o n c e n t r a t o rd e s i g n [ M ] ．C h a n g s h a C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g yP r e s s ，1 9 9 9 ． [ 4 ] 刘建远．国外几个矿物加工流程模拟软件述评[ J ] ．国 外金属矿选矿，2 0 0 8 1 4 - 1 2 ． L I UJ i a n y u a n ．R e v i e wo fs e v e r a l f o r e i g n m i n e r a l p r o c e s s i n gp r o c e s ss i m u l a t i o ns o f t w a r e [ J ] ．M e t a l l i cO r e D r e s s i n gA b r o a d ，2 0 0 8 1 4 1 2 ． [ 5 ] S A V A S S ION ，A L E X A N D E RDJ ，F R A N Z I D I SJP ， e ta 1 ．A ne m p i r i c a lm o d e lf o re n t r a i n m e n ti ni n d u s t r i a l f l o t a t i o np l a n t s [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，1 9 9 8 ，1 1 3 2 4 32 5 6 ． [ 6 ]W E L S B YSDD ，V I A N N AsMsM ，F R A N Z I D I S JP ．A s s i g n i n g p h y s i c a ls i g n if ic a n c e t o f l o t a b i l i t y c o m p o n e n t s [ - J ] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ， 2 0 1 0 。9 7 8 5 96 7 ． 万方数据