谦比希铜矿浮选柱工业试验对比研究.pdf

7 6 有色金属 选矿部分2 0 1 6 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 1 6 ．0 6 ．0 1 8 谦比希铜矿浮选柱工业试验对比研究 邓林欣1 ”，胡钦印1 ’2 1 ．北京科技大学，北京1 0 0 0 8 3 ；2 ．中色非洲矿业有限公司，北京11 0 1 0 5 摘 要精选段的矿物粒级嵌布状态愈发复杂，粒度越来越细，给浮选柱的分选带来更大挑战。结合中色非洲矿业公司 谦比希铜矿的特点，考察了K Y Z E 浮选柱的清水动力学性能和分选性能，研究了矿浆循环泵运转频率对浮选柱的清水动力学 性能的影响，测试结果表明选取合适的泵转速和充气量时，浮选柱液面相对稳定，具有较好的气液分散性能。研究了循环泵 频率、充气量大小和充气器数量对分选指标的影响，确定了带矿试验的关键运转参数。通过带矿试验，研究对比了两种浮选 柱的分选性能。研究表明，两者均能获取较优异的分选性能，满足选矿厂的要求。K Y Z E 浮选柱的分选指标和稳定性具有一 定优势。 关键词微细粒；分选指标；浮选柱；动力学试验 中图分类号T D 4 5 6 ；T D 9 5 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 6 0 6 - 0 0 7 6 - 0 4 C o m p a r a t i v eS t u d yo fF l o t a t i o nC o l u m ni nt h eC h a m b i s h iC o p p e rM i n e D E N GL i n x i n 7 - ．H UQ i n y i n 7 ’2 J ．U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e i j i n g ，B e i j i n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ；2 ．A f r i c aM i n i n gC o ．，L t d ．， C h i n aN o n f e r r o u sM i n i n gG r o u p ，B e i j i n g1 1 0 1 0 5 ，C h i n a A b s t r a c t I ti sab i gc h a l l e n g ef o rf l o t a t i o nc o l u m n sw h e r et h ed i s s e m i n a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sh a v eb e c o m em o r e c o m p l e xa n dt h ep a r t i c l es i z e sh a v eb e c o m ef i n e ra n df i n e r ．C o n s i d e r i n gt h eo r ec h a r a c t e r i s t i c so fA f r i c aM i n i n gC o ．， L t d ．，C h i n aN o n f e r r o u sM i n i n gG r o u p ，t h eh y d r o d y n a m i c sa n dm e t a l l u r g i c a lp e r f o r m a n c e sw e r es t u d i e d ．T h e i n f l u e n c eo fp u m pf r e q u e n c yo nh y d r o d y n a m i c si s i n v e s t i g a t e d ．I ti sd e m o n s t r a t e dt h a tap r o p e rp u m pf r e q u e n e ya n d a e r a t i n gr a t ec o u l dg e taq u i t es u r f a c ea n df o r mg o o da i rd i s p e r s i o n ．T h ei n f l u e n c e so fp u m pf r e q u e n c y ，a e r a t i n gr a t e a n dt h en u m b e r so fb u b b l e sg e n e r a t o r so nm e t a l l u r g i c a li n d e xw e r ei n v e s t i g a t e da n dt h e k e yo p e r a t i o np a r a m e t e r s w e r ed e t e r m i n e d ．T h em e t a l l u r g i c a li n d e x e so ft w of l o t a t i o nc o l u m n sw e r ec o m p a r e db ys l u r r yt e s t ．I ti sd e m o n s t r a t e d t h a tt h em e t a l l u r g i c a li n d e x e sp r o d u c e db yt w of l o t a t i o nc o l u m n sa r eg o o de n o u g hf o rt h er e q u i r e m e n to fc o n c e n t r a t o r ． T h ef l o t a t i o nc o l u m nd e v e l o p e dn a m e dK Y Z Ec a no b t a i nb e t t e rm e t a l l u r g i c a li n d e xa n di sm o r es t a b l e ． K e yw o r d s f i n ep a r t i c l ei n d e x ；s e p a r a t i o n ；f l o m t i o nc o l u m n ；d y n a m i c st e s t 随着富矿和易选矿物资源的减少，矿石嵌布粒 度过细、组成复杂，对微细粒矿物的回收带来了挑 战- l 引。目前，微细粒矿物分选虽以浮选机为主，但 浮选机流程也有其劣势，比如精选流程长，高品质精 矿难以获得，运行维护的成本高，能耗大以及基建费 高等已成为生产的主要问题。3 j 。近年来，类型众多 的浮选柱在微细粒矿物分选领域得到了大量应 用。4 1 。浮选柱是一种矿物分选领域重要的选矿装 备，与浮选机不同，以逆流碰撞的矿化方式为主，在 细粒分选方面具有技术经济优势∞o 。但是，随着矿 物粒级愈来愈细，嵌布状态愈来愈复杂的情况下，浮 选柱呈现出适应范围小，分选指标控制、优化困难的 问题。 中色非洲矿业公司谦比希铜矿的精选段一直采 用浮选柱进行富集，2 0 1 0 年随着选矿厂扩能改造，增 加了1 台K Y Z E 4 2 ．6 5m ，高1 3m 的浮选柱，与原有 的1 台其它型号浮选柱同时使用∞‘7J 。本文对谦比 希铜矿新采用K Y Z E 浮选柱进行了清水动力学测试 和带矿试验，并同在用的浮选柱进行了对比研究。 通过设备的试验和调试，新增浮选柱运行稳定，分选 指标达到了选矿厂的设计要求。 1 谦比希浮选柱流程 1 ．1 谦比希铜矿流程简介 收稿日期2 0 1 6 一0 8 - 3 1修回日期2 0 1 6 - 0 9 - 2 2 作者简介邓林欣 1 9 7 0 ． ，男，江西丰城人，硕士研究生，工程师，主要从事选矿设备应用研究。 万方数据 2 0 1 6 年第6 期邓林欣等谦比希铜矿浮选柱工业试验对比研究二旦 赞比亚谦比希铜矿是一座历史悠久的铜矿山， 1 9 6 3 年由赞比亚国内自行开发建设，但由于经营不 善、资金缺乏等，于1 9 8 7 年停产。1 9 9 8 年开始谦比 希铜矿的再次建设开发，并由中赞联合组成的中色 非洲矿业有限公司进行运行管理。谦比希铜矿是我 国海外开发建设的第一座铜矿山，矿山含铜约5 0 0 万t ，铜平均品位可达到2 ．2 ％，高于国内一般矿山， 约为我国探明铜矿床地质品位的2 ．5 倍，同时谦比 希铜矿还有钴金属1 5 万t ，属于特大型富铜矿床。 谦比希铜矿采用一次粗选、两次扫选、一次精选 及中矿单独选别的浮选流程。粗选为开路选别，粗 选所得粗精矿用渣浆泵送至浮选柱进行精选，得到 最终铜精矿，铜精矿自流到精矿浓密机进行下一步 脱水作业。粗选尾矿经两次扫选，扫选泡沫与浮选 柱精选后的尾矿合并，被送至中矿单独选别，经两次 中矿粗选、一次中矿精选。中矿选别所得的精矿送 至浮选柱进行精选，中矿选别后的尾矿返回粗选作 业再选。扫选尾矿是选别的最终尾矿，自流到尾矿 分级站进行下一步处理。 1 ．2 浮选柱 浮选柱的性能评价主要从两方面考察，一方面 是清水动力学特性，主要分析设备清水条件下气液 两相分散特性和充气器的动力学特性，从而为带矿 调试和带矿试验提供数据支撑；第二方面是浮选柱 的带矿试验研究，考察设备的分选性能、运行可靠性 和稳定性等方面。 表1 T a b l e1 紊流碰撞矿化 压空气 幽秣L 底流 区 图1浮选柱的浮选动力学区域 F i g ．1D y n a m i c sz o n eo ff l o t a t i o nc o l u m n 浮选柱主要由柱体、气泡发生系统、泡沫喷淋水 系统、液位控制系统等组成。浮选柱的工作原理为 空气压缩机为各个充气器提供高压空气，中矿循环 泵将底部矿浆抽吸输送至充气器处，矿浆和空气在 其内部充分混合碰撞，并高速射流喷出。图1 给出 了浮选柱的动力学分区，在充气器出流口附近为紊 流碰撞矿化区。紊流碰撞矿化区的上部是逆流碰撞 矿化区，这一矿化方式与浮选机不同旧引。可以看 出，充气器对浮选柱非常重要，因此，本文将着重研 究充气器的操作参数及其影响。 泵频率对浮选柱清水动力学性能的影响 I n f l u e n c eo fp u m pf r e q u e n c yo nd y n a m i c sp e r f o r m a n c eo ff l o t a t i o nc o l u m n 2 试验研究 2 ．1 清水动力学试验 谦比希铜矿在使用新增的浮选柱前，需要对浮 选柱的关键参数进行清水试验，以达到较佳的运行 状态，从而加快带矿调试的速度。而浮选柱的矿浆 循环泵频率是关键的运行参数。 表1 给出了矿浆循环泵运转频率对浮选柱的清 水动力学性能的影响。可以看出，较小的泵转速和 较大的充气量时，浮选柱会出现气泡难以弥散的现 象。选取合适的泵转速、充气压力和充气量时，浮选 柱液面相对稳定，具有较好的清水动力学现象。 表1 的清水动力学试验研究是在清水条件下开 展，其气泡直径较大，达到2 ～5m m 。当向浮选柱中 万方数据 7 8 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第6 期 加入松醇油起泡剂后，浮选柱气泡直径显著变小。 清水条件下获取的循环泵运转参数和浮选动力学的 性能参数可以为带矿试验提供数据支撑。 2 ．2 运行参数确定 循环泵运转频率、单个充气器的充气量以及充 气器的使用数量是浮选柱的关键参数，因此，带矿试 验的主要目的是确定上述关键参数对浮选柱分选性 能的影响。 充气器使用数量是关键的浮选柱运行参数，该 浮选柱共设计有8 个充气器，需要根据矿物性质、给 矿量大小等进行动态调整。图2 反映了充气器数量 对分选指标的影响。可以看到，充气器数量较多时， 浮选柱的回收率和精矿品位都得以提高，因此设备 操作时应尽量保证充气器都处于正常运转状态，以 保证分选指标。 图2充气器数量对分选指标的影响 F i g ．2 I n f l u e n c eo fb u b b l eg e n e r a t o rO H m e t a l l u r g i c a li n d e x 图3循环泵频率对分选指标的影响 F i g ．3 I n f l u e n c eo fp u m pf r e q u e n c yo r l m e t a l l u r g i c a li n d e x 循环泵转速是浮选柱投人生产运行前需要优化 确定的主要参数。图3 反映了循环泵频率对分选指 标的影响。可以看到，循环泵频率在3 7 ．5H z 时，回 收率高于其余两个频率条件，达到了8 9 ．5 ％，虽然精 矿品位略低，但是差异不显著，品位为2 8 ．6 ％。 充气量的大小也是浮选生产过程重要的运转参 数之一。图4 反映了充气量对分选指标的影响。可 以看到，在一定范围内，充气量较大时，回收率可以 得到较大地提高，而精矿品位降幅不大，也能控制尾 矿品位。 图4 充气量对分选指标的影响 F i g ．4 I n f l u e n c eo fa e r a t i n gr a t eo n m e t a l l u r g i c a li n d e x 通过上述带矿试验可以看到，针对谦比希铜矿 的矿石特性，浮选柱的运转频率应控制在3 7 ．5H z 左右，8 个充气器均应投入使用，充气量应控制在 3 0 0m ’／m i n 左右。 2 ．3 浮选柱分选指标对比 谦比希铜矿精选段原有一台浮选柱，为扩大产 能等新增了北京矿冶研究总院研制的1 台K Y Z E 浮 选柱，试验期间对比分析了两台浮选柱的分选指标。 表2 为K Y Z E 浮选柱在5 个条件下分别与原有浮选 柱的对比，每个条件进行9 个班次对比。 表2试验条件 T a b l e2 T e s tc o n d i t i o n s 编号 l 2 3 4 5 K Y Z E 浮选柱运行条件 循环泵3 5H z ，8 个充气器，单个充气量4 0m 3 ／m i n 循环泵3 7 ．5H z ，8 个充气器，单个充气量4 0m 3 ／m i n 循环泵3 0H z ，8 个充气器，单个充气量3 0m 3 ／m i n 循环泵3 5U z ，8 个充气器，单个充气量3 5m 3 ／m i n 循环泵4 0H z ，6 个充气器，单个充气量4 0m 3 ／m i n 图5 和图6 对比分析了各班样两台浮选柱精矿 品位和回收率。对比分析两台浮选柱，两者分选指 标没有显著的差异。分选指标存在一定的波动，这 万方数据 2 0 1 6 年第6 期邓林欣等谦比希铜矿浮选柱工业试验对比研塞 二堡_ 可能与生产情况有关。整体上看，K Y Z E 浮选柱分选 指标略好，较为稳定。 图5两台浮选柱精矿品位对比 F i g ．5C o m p a r i s o no fc o n c e n t r a t eg r a d e s b e t w e e nt w of l o t a t i o nc o l u m n 图6 两台浮选柱回收率对比 F i g ．6C o m p a r i s o no fr e c o v e r i e s b e t w e e nt w of l o t a t i o nc o l u m n 3 结论 结合中色非洲谦比希铜矿选矿生产流程的实际 情况，开展了对新增的北京矿冶研究总院浮选柱的 清水动力学性能分析和带矿试验研究。清水动力学 研究表明，充气器具有很好的气液分散和混合性能， 创造有利于铜矿物有效分选的动力环境。同时，中 矿循环泵转速和充气量等参数需要配合使用才能实 现浮选柱性能的最大化。 带矿试验分析了浮选柱运转参数对选别指标的 影响，通过带矿试验分析基本确定了浮选柱的运行 参数，保证了浮选柱设备流程通畅，选别指标良好、 可靠。对比试验表明，浮选柱都能产生较好的分选 指标，满足选矿厂的要求。相对而言，北京矿冶研究 总院开发的浮选柱分选指标略好，更为稳定。 通过对浮选柱的清水动力学性能分析和带矿试 验研究使得新增浮选柱达到设计要求，保证了改扩 建项目的顺利实施。同时，相关试验数据为优化生 产浮选流程、减少了异常工况对浮选柱分选性能的 影响提供了数据支撑。 参考文献 [ 1 ] 刘殿文，张文彬．浮选柱研究及其应用新进展[ J ] ．国外 金属矿选矿，2 0 0 2 5 1 4 - 1 7 ． [ 2 ] 杨琳琳，程坤，文书明．浮选柱的研究进展概述[ J ] ． 矿山机械，2 0 0 7 1 0 8 7 - 9 0 ． [ 3 ] 刘炯天，欧泽深，王振生．詹姆森型浮选柱的研究[ J ] ． 选煤技术，1 9 9 5 1 0 2 6 - 2 9 ． [ 4 ] 张兴昌．C P T 浮选柱工作原理及应用[ J ] ．有色金属 选 矿部分 ，2 0 0 3 2 2 2 - 4 1 ． [ 5 ] 赵培培，曹亦俊．细粒矿物浮选技术和高效浮选柱研究 进展[ J ] ．金属矿山，2 0 1 l 1 2 7 8 - 8 1 ． [ 6 ] 赖茂河，史帅星，武涛，等．K Y Z E 型浮选柱的发展和应 用[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 l 增刊 2 0 8 - 2 1 1 ． [ 7 ] 沈政昌，史帅星，卢世杰．K Y Z B 型浮选柱系统的设计研 究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 6 4 2 0 - 2 4 ． [ 8 ] 徐志强，皇甫京华，曾铭，等．射流浮选柱气泡发生器及 其充气性能研究[ J ] ．中国矿业大学学报，2 0 0 3 1 1 6 1 5 6 1 9 ． [ 9 ] 史帅星，姚明钊，曹亮．气泡发生器的流体动力学性能 研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 6 3 4 2 4 5 ． 万方数据