用自吸式充气浮选柱回收铅锌尾矿中锌的试验.pdf

S e ri e s N o ． 3 4 3 金 ME T AL M I NE 总 第3 4 3期 2 0 0 5 年第 1 期 综合 利 用 用自吸式充气浮选柱回收铅锌尾矿 中锌 的试验 术 郭 杰 刘炯天 王永田 翟爱峰 中国矿业大学 摘要利用 自己已有的专利技术开发制造出了一种新型 自吸式充气浮选柱 ， 进行 了从福建某铅锌选矿厂铅 锌浮选尾矿中回收闪锌矿的试验研究。通过半工业试验， 取得 了锌精矿品位 9 ％ ～ 1 4 ％的指标 ， 达到了预期效果 。 该工艺可用于生产实践 ， 并可推广应用。 关键词 自吸式充气浮选柱铅锌浮选尾矿 闪锌矿 Te s t b y S e l f - a b s o r b i n g Ae r a t i o n Fl o t at i o n Co l u mn i n Re c o v e r i n g Zi n c f r o m Le a d - z i n c Ta i l i n g s G u o J i e L i u J i o n g t i a n Wa n Y o n g t i a n Z h a i A i n g C h i n a U n i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d T e c h n o l o g y Ab s t r a c t A n e w t y p e s e l f a b s o r b i n g a e r a t i o n fl o t a t i o n c o l u mm w a s d e v e l o p e d b y u s i n g s e rf - o wn e d p a t e n t t e c h n i q u e ． I t w a s u s e d i n t h e t e s t o f r e c o v e ri n g s p h a l e r i t e f r o m t h e l e a d z i n c fl o t a t i o n r a i l i n g s o f a l e a d z i n c c o n c e n t r a t o r i n F u j i a n p r o v - i n c e ．Th e p i l o t t e s t a c h i e v e d g o o d t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c i n d e x e s ，o b t a i n i n g t h e e x p e c t e d e f f e c t ．I t c a n b e u s e d i n p r a c t i c a l p r o d u c t i o n a n d b e p o p u l a r i z e d ． Ke y wo r d s S e lf - a b s o r b i n g a r e a t i o n fl o t a t i o n c o l u mn，L e a d z i n c fl o t a t i o n t a i l i n g s ，S p h a l e r i t e 矿产资源是人类赖以生存和发展的重要基础原 料 ， 也是一种不可再生的资源。我国约有 9 5 ％的能 源和 8 5 ％的原材料依赖于矿产资源。按照 2 0 0 1 年 我国生产 6 7 ． 6万 t 铅矿山铅含量和 1 6 9 ． 3 2万 t 的 锌矿山锌含量计， 我国现有铅储量和储量基础静态 保证年限分别为 l O ． 5 a 和 1 7 ． 2 a ； 锌储量和储量基 础静态保证年限分别为 1 4 ． 1 a 和 2 1 ． 8 a ， 我国铅锌 资源保证年限还不及世界平均水平的一半 。另外， 我国铅锌矿储量利用程度较高， 已利用储量比例较 大 ， 可供利用储量 ， 特别是近期利用和计划近期利用 的储量不多 ， 后备资源不足 ， 铅锌矿山资源供应形势 日趋严峻。在矿产资源 日益减少和环境保护呼声 日 益高涨的今天， 选矿厂尾矿中有价矿产资源的综合 回收和利用技术研究正倍受各国政府与矿山企业的 重视。 福建某铅锌选矿厂是一个运行 了几十年的老 厂， 企业一直致力 于将尾矿 中锌 的品位降至 1 ． O ％ 以下， 特别是矿产资源紧张 ， 锌市场销售行情看好的 今天， 尾矿中锌进一步回收利用就显得更为重要 ， 中 国矿业大学与福建某铅锌选矿厂经协商 ， 在关键技 术上达成共识 ， 采用专利技术制造 出了一种 自吸式 充气浮选柱 ， 用于从铅锌尾矿中回收锌， 取得了满意 的效果， 为企业创造了良好的经济效益。 1 选矿厂现状 福建某铅锌选矿厂是一座生产能力为 2 0 0 t／ d 的小型选矿厂 ， 其生产工艺为无氰浮选法 ， 矿石经破 碎、 磨矿、 浮选 、 浓缩过滤成精矿。选矿采用先选铅 后选锌的优先浮选流程 ， 经二次粗选二次扫选三次 精选作业最后浓缩过滤成精矿。排放的尾矿细度 一 2 0 0目约占8 5 ％ ， 锌品位 1 ． 8 ％左右。 2 自吸式充气浮选柱组成部分 设备的结构简图如图 1所示 ， 它采用中国矿业 大学具有独立 自主知识产权的专利新技术一 自吸式 气泡发生器 专利号 Z L 9 5 2 3 6 3 6 9 ． 4 。该设备利 用矿山现有的地势条件 ， 采用 自流有压供料 ， 当矿浆 经过可以控制吸气量大小的气泡发生器后 ， 迅速形 “ 十五” 国家重点科技攻关计划资助项 目 编号 2 0 0 1 B A 6 0 9 A l 3 。 郭杰 1 9 7 3一 ， 男， 中国矿业大学化工学 院， 博士后， 2 2 1 0 0 8江苏 省徐州市。现通讯地址 1 5 4 6 0 0黑龙江省七台河市市政府。 6 3 维普资讯 总第3 4 3期 金 属 矿 山 2 0 0 5年第 1 期 成矿化泡沫 ， 沿浮选柱上升过程中再次形成二次富 集， 最终从精矿槽溢 出成为精矿 ， 完成分选 过程 ， 真 正实现零动力运转。 图 1 自吸式充气浮选机结构示意 1 矿浆准备系统。包括搅拌桶和浮选药剂定 量添加装置 ， 部分药剂可加入气泡发生器中。 2 气泡发生器。矿浆 在此处产生气泡和湍 流 ， 矿浆通常选用渣浆泵输送 ， 在气泡发生器处压力 可达 0 ． 1 5～0 ． 2 MP a ， 矿浆在充气器内加速至 6～ 1 0 m ／ s ， 管道 内的雷诺数为 1 0 ～ 1 0 。 ， 由于产生高 速湍流， 气泡和颗粒的速度差较大， 而且微气泡数量 大大超过机械搅拌式浮选机 ， 使疏水性颗粒几乎全 部吸附在气泡上。 3 矿浆分配器。矿浆在封闭型分配器 内保持 一 定的压力， 从分配器至各反应器的通道是完全相 同的， 以保证分配各充气器的矿浆量相同。 4 浮选柱体。在试运转时发现精矿泡沫层波 动较大， 经仔细观察分析， 发现柱体 内流体的扰动较 大。为了控制这种不利分选 的流体流动状态 ， 后在 柱体内每间隔0 ． 7 m添加一层开孔为 1 2 m m的筛 板， 筛板开孔率为6 0 ％， 此举有效改善了分选环境， 达到了既强化柱内三相体系之间的能量交换 ， 又提 高了浮选逆流碰撞与矿化效率的目的。浮选的泡沫 层也有了支撑 ， 气泡在升浮过程中不易兼并 ， 分选过 程更稳定 。 3 技术参数 1 浮选药剂用量。自吸式充气浮选柱的浮选 药剂耗量同常规机械搅拌式浮选机的浮选药剂耗量 大致相同。如浮选药剂添加量过多， 会对最终锌精 矿的品位产生影响。 2 气浆 比。空气耗量与相应的技术要求相适 应。如物料粒度较粗 ， 或泡沫产品的含量较低 ， 则空 气耗量相对较少。反之如物料粒度较细 ， 或泡沫产 品的含量较高， 则空气耗量较多。通常 1 m 。 矿浆约 ．64 ． 需 0 ． 3 N m 。 空气。如果减少空气量 ， 精矿的品位可 提高， 相应的产率会有所降低。 3 人料的固体含量。充气式浮选柱对于入料 的固体要求不是非常严格。通常比机械搅拌式浮选 机的固体含量低 2 0 ％ ～3 0 ％ ， 人料的固体含量的降 低可使分选精度提高。尽管自吸式充气浮选柱的人 料固体含量较低 ， 但 由于自吸式充气浮选柱 的占地 面积仅为常规浮选机的2 0 ％ ～3 0 ％， 经济效益仍较 好。 4 人料粒度。曾经有人认为 自吸式充气浮选 柱仅适用于细粒级 ， 实践证明对于最大粒度为 0 ． 7 5 m m的粗粒级 ， 自吸式充气浮选柱的浮选结果至少 同机械搅拌式浮选机相近， 如果按充气式浮选机的 特点调节药剂制度 ， 则对各种粒级 自吸式充气式浮 选柱的精矿品位和产率均将优于机械搅拌式浮选 机 。 4 工业试验结果分析 自吸式充气浮选柱 自2 0 0 3年 2月在现场安装 至今运转一直正常 ， 在两种优化 的药剂制度下取得 的指标如表 1 所示 。 表 1 药剂条件与精矿品位对比 选出的锌精矿销路好。为了节约成本， 后又改 为单加 2 油， 精矿品位 9 ％左右。从 以上结果分析 可知 1 入选尾矿 中闪锌矿 未能得 到较完全的解 离， 浮出的锌精矿多为连生体。 2 若需提高精矿品位必须把入料再磨再选或 加上矿浆二次循环调浆以提高矿化概率。 3 精矿可以直接销售 ， 亦可作为原料， 经再磨 即可达到正常冶炼要求的锌精矿品位。 5 结论 1 自吸式充气浮选柱是一种简单易行可靠的 分选设备， 对闪锌矿细粒级分选具有较强的适应性 、 选择性。 2 所生产的锌精矿为企业年创利润 8万元 ， 投资回收期仅 1 a ， 创造了较好的经济效益。 3 要增加有用矿物矿化机率， 就必须增加体 外 矿浆循环。 要想进一步降低最终 排放尾矿的品 下转第 7 0页 维普资讯 总第 3 4 3期 金 属 矿 山 2 0 0 5年第 1 期 源的保有质量远不尽人意。作为现代能源矿产的两 大关键矿种， 石油和天然气在国家能源矿产资源中 的比重仅为 7 ． 3 ％ ， 较世界平均水平低 了近 2 9个百 分点； 第二， 资源的空间分布相对集 中。目前 占国家 陆域疆土面积 6 0 ％的北方地区拥有8 7 ％以上的资 源储量。煤炭始终是中国能源矿产保持高 自给水平 的稳定器 ， 其贡献程度超过 7 5 ％。与之相 比， 石油 则是国家能源矿产品国际贸易发展 的最强大引擎 。 导致中国能源矿产品在 2 0世纪 7 0～8 0年代 的净 出口和9 0年代以后的自给率下降的关键就在于石 油及其产品的大规模出口与进 口。 4结论 尽管国家工业化发展的环境和政策不尽相同， 但是中国近 5 0年的经济建设及发展历史却证明了 这样一个事实 ， 即对于一个工业化后起 国家的经济 发展而言 ， 能源资源生命周期的时间效应和空间效 应同样存在于迄今为止的中国现代化演进过程。有 所不同的是 ， 在大规模技术和资金的引进环境下 ， 中 国工业化过程中这种消费生命周期的时空效应表现 的更为明显和直观。 在时间效应方面 ， 为了加速国家工业化的发展和 实现既定发展 目 标 ， 在工业化初期技术和资金有限的 情况下， 粗放式的能源消耗便成为加速国家经济发展 的一种必然选择， 因而造成了能源消费强度的快速增 大。进人 2 0 世纪8 0年代后， 大规模的技术和资金引 进加速了社会经济结构的多样化发展。其结果， 在能 源资源的投人产出效果 日益提高和消费结构不断演 。 卜 ‘ 卜 卜 ‘ 卜 卜 卜 卜 ‘ 十‘ - ‘ 一 - - 一 一 - 一 - 一 - 一 上接第 5 2页 参考文献 l 路兆梅， 柏广昌， 冷增祥 ． 模糊控制 系统的相平面分析 ．电气自 动化 ， 1 9 9 6 6 l l ～l 3 2 李士勇， 夏承光 ． 模糊控制与智能控制 的理论及应用 ．哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 ． 1 9 9 0 3 李友善， 李军 ．模糊控制理论及其在过程控制中的应用 ．北 京 国防工业出版社 ， 1 9 9 3 - 一 卜 - 卜一 卜 一 - - - - - 一 上接第 6 4页 位， 除了药剂优选外 ， 就必须从设备结构上着手解 决 ， 即添加循环泵以实现矿浆的有效多次循环矿化。 4 实现了尾矿资源的合理二次利用 ， 为铅锌 矿尾矿处理走出了一条经济可行 、 技术可靠之路。 进的共同作用下， 社会矿产品的消费强度出现下降， 并最终形成 了倒“ u ” 字型局面的发展。 在空间效应方面， 尽管中国始终在致力于提高 本国能源的自给水平， 但是高速发展的社会经济却 对这种良好的意愿提出了越来越大的挑战。在国内 资源结构及其空间分布等先天不足 因素的制约下， 中国能源资源供应不得不寻求国际市场的开拓。2 0 世纪 8 0年代以来， 中国的能源资源自给率呈现出快 速下降的局面， 其中以石油及其化工产品的进口增 幅最为明显。 上述矿产品消费的时空效应特征变化 ， 对国家 产品贸易、 交通基础设施建设 、 工业化布局 、 城市化 演进和生态环境保护等均会产生重大影响。因此 ， 中国在进行经济发展和基础设施建设过程中更应该 考虑与能源发展相协调。 参考文献 1 Wo r ld Co mmi s s i o n o n En v i mn me n t a n d De v e l o p me n t ． Ou r Co mmo n F u t u r e ．Ox f o r dOx f o r d Un i v e r s i t y Pr e s s ，1 9 9 7 2 W o r l d Re s o u r c e s I n s t i t u t e ．Wo r l d Re s o u r c e s 2 0 0 02 0 01 ．W a s hi n g t o n D C， USW o r l d Re s o u r c e s I n s t i t u t e， 2 0 01 3 国家电力公司战略规划编辑部． 中国能源 5 0年． 北京 中国电力 出版社 ． 2 0 0 2 4 张雷． 矿产资源开发与国家工业化． 上海 商务印书馆 ． 2 0 0 4 5 中国能源发展报告编辑委员会 ．中国能源发展报告 2 0 0 3 ．北京 中国计量出版社 ． 2 0 0 4 6 罗强， 王成善 ．中国的能源问题与可持续发展 ．北京 石油工 业出版社． 2 0 0 1 7 张雷．中国矿产资源开发与区域发展 ． 北京 海洋出版社 ， 1 9 9 7 收稿 日期2 0 0 4 ． 1 0 ． 2 9 。 卜 。 卜 卜 ‘ 卜 卜 ‘ 卜 卜 ‘ 十 卜 ‘ 一 - - - - - 一 “ - - - - 4 杨志， 郭兵 ．一类基于仿人智能的高炉出铁水冲渣系统自动 跟踪系统 ．自动化科学技术应用学术会议论文集 ．北京 北京电 子工业出版社， 2 o 0 1 5 易继锴 ， 侯嫒彬 ．智能控制技术 ． 北京 北京工业大学出版社． 1 9 9 9 6 黄忠霖 ．控制系统 M A T L A B计算及仿真 ．北京 北京国防工业 出版社 ， 2 0 0 l 7 蔡 自兴 ．智能控制基础与应用 ． 北京 国防工业出版社， 1 9 9 8 收稿 日期2 0 0 4 一 l l 一 1 5 5 对于我国许多依山建厂的铅锌矿山使用该 设备回收锌尾矿可 以真正实现零动力运行， 具有很 好的市场前景与推广应用价值。 ． 收稿 日 期 2 0 0 4 1 0 - 2 8 维普资讯