大型160 m3浮選機在某銅鉬礦的應用實踐

劉子龍

(1.東北大學材料與冶金學院，遼寧 沈陽 100004；2.中國黃金集團內蒙古礦業有限公司，內蒙古 滿洲里 021400)

自浮選機問世以來，約有100年的歷史。我國20世紀50年代中期，才開始研制仿蘇米哈諾布爾的XJ型浮選機。直到70年代后期，我國的浮選機研制技術才得到迅速發展，并逐步向大型化發展，現已趕上國外先進水平，制造出世界上最大的320m3浮選機。中國黃金集團內蒙古礦業有限公司(簡稱烏山)在一期建設中，首次大規模在工業上應用160m3浮選機，到二期擴建首次應用320m3浮選機，無不體現創新精神，多次創造行業內記錄。

烏山一期設計能力為30000t/d，生產分兩個系列。一個生產系列設計能力15000t/d，現可達17500t/d。兩個系列共應用160m3浮選機32臺，采用大型160m3浮選機，有效保證浮選系統平衡，提升浮選效果。2011年浮選技術指標在銅原礦品位0.377%時，銅浮選回收率為86.88%；浮選作業成本僅為6.12元/t，占選礦總成本的19.5%。烏山不斷總結大型設備應用實踐經驗，提高設備裝備水平，從而降低生產作業成本，提高浮選技術指標，創造更佳的經濟效益。實踐檢驗，大型浮選機性能已達到世界先進水平。

1 浮選工藝及設備簡述

1.1 浮選工藝流程

浮選工藝流程：銅鉬優先混合浮選-銅鉬精礦再磨分離浮選。

磨礦作業：旋流器組分級后，溢流給入φ6.5m攪拌槽，再進入浮選作業。混合浮選為一次粗選、三次掃選、三次精選。粗選、掃選作業應用32臺160m3大型溢流浮選機，4-4-4-4配置；精選作業應用16臺24m3刮泡式浮選機，4-2-2配置，混合浮選作業尾礦為選廠最終尾礦[1]。混合浮選精礦進入Ф30m濃縮機濃縮脫藥，濃縮機底流給入陶瓷過濾機過濾脫藥，濾餅用清水調漿后給入Φ2100×4500溢流球磨機、Φ250旋流器組成的再磨系統，再磨細度為-325目(-0.043mm)占85%。旋流器溢流經Φ2500×2500礦漿攪拌槽調漿后進入鉬銅分離作業。

1.2 浮選設備及工作原理

烏山所應用浮選機型號為XCFⅡ/KYFⅡ-160(7.00×5.20)，屬充氣攪拌式浮選機。KYF浮選機采用筒形槽體、空心軸充氣、固定定子、新型葉輪。新型葉輪是一種葉片后傾一個角度的錐形葉輪，類似于高比轉速的離心泵輪，揚送礦漿量大、壓頭小、功耗低且結構簡單。在葉輪腔中還裝置了多孔圓筒形空氣分配器，使空氣能預先均勻地分散在葉輪葉片的大部分區域，為礦物分選提供較大的礦漿-空氣接觸界面。

在KYF浮選機工作時，隨著葉輪的旋轉，槽內礦漿從四周經槽底由葉輪下端吸到葉輪葉片之間，同時，由鼓風機給入的低壓空氣經空心軸和葉輪的空氣分配器，也進入其中。礦漿與空氣在葉片之間充分混合后，從葉輪上半部周邊向斜上推出，由定子穩流和定向后進入整個槽子中。氣泡上升到泡沫穩定區，經過富集過程，泡沫從溢流堰自流溢出，進入泡沫槽。還有一部分礦漿向葉輪下部流去，再經葉輪攪拌，重新形成礦化氣泡，剩余的礦漿流向下一槽，直到最終成為尾礦[2]。

該機機械攪拌裝置主要起攪拌礦漿和分布氣流的作用，空氣靠外部風機強制壓入，礦漿充氣與攪拌是分開的。主要特點：

1) 充氣量可根據需要增減，并易于調節，保持恒定，因而有利于提高浮選機的處理能力和選別指標。

2) 葉輪不起吸氣作用，起離心泵作用，使固體在槽內保持懸浮狀態，故轉速低、功率消耗少、磨損小。

3) 氣泡能最大限度地充滿浮選機流體動力學區域中底部的強紊流(三相)混合區，提高該區容積的有效利用系數，使礦物顆粒與氣泡在本區具有較高的碰撞概率和粘附概率。尤其對粗重顆粒，礦漿流可把它們運輸到葉輪下部，改善粗重顆粒的懸浮條件，增加了粗重顆粒與氣泡的接觸和碰撞概率，利于提高回收率。

2 大型浮選機具體應用實踐

烏山銅鉬礦主要是低品位硫化礦浮選，應用充氣機械攪拌式浮選機進行低速充氣浮選，有利于提高選別效果。

2.1 確定科學合理浮選操作技術參數

根據2年來生產實踐，科學合理的濃度、細度、酸堿度應按照精礦產品質量要求和礦石性質變化后能適宜地進行調控，保證浮選工藝流程的相對穩定。浮選密度大、粒度粗的礦物，粗掃選作業采用較濃的礦漿。結合處理礦量大，浮選對濃度的要求是：粗選30%～42%，掃選25%～38%，精選20%～30%。對于烏山銅鉬礦浮選條件的確定，根據試驗研究確定為磨礦細度-0.074mm占60%～65%。

2.2 現場操作要求

浮選機開車運轉正常后，要注意保持礦漿面的穩定，適當控制泡沫刮出量，以保證有效的刮出泡沫。由于KYF浮選機沒有刮板，必須保證各槽都要均勻溢出泡沫。粗選四臺浮選機，刮量以粗選泡沫槽3.5m攪拌槽液位1.5m為標準，3.5m攪拌槽管夾閥開度30%。掃選刮量要保持各掃選作業泡沫槽液位值在中間位。粗選掃選要防止刮礦漿跑槽、掉槽和泡沫層翻花等現象發生。

嚴格液位控制，保持粗選、掃選作業液位值呈梯度設定，使各選區有一定泡沫層厚度，以保證浮選機均勻溢出礦化泡沫。定期清理浮選機溢流堰上雜物，保證富集后泡沫順利進入泡沫槽。

2.3 多孔圓筒形空氣分配器使浮選充氣效果理想

160m3浮選機中，多孔圓筒形空氣分配器幫助產生大量尺寸適宜的氣泡，通過葉輪和定子的聯合作用使這些泡沫分散在整個浮選機內，礦粒與氣泡接觸的機會就越多[3]，使浮選效率提高。

充氣量對空氣分散度、功耗、氣泡直徑影響較大。選擇合理的充氣量，不但可以提高選別指標，還可以節能降耗。160m3浮選機轉速為111r/min時，浮選動力學測試效果最佳[4]，此時現場充氣量要求在0.8～1.2m3/(m2·min)。

3 存在問題及改進建議

3.1 空心軸充氣方式影響設備潤滑，改進充氣方式

KYF-160浮選機投入使用后，發現32臺該型號浮選機頻繁出現軸承溫度高、發熱、內外套高溫退火的現象，運行溫度普遍在80℃～90℃，有的甚至可以達到100℃以上。為了維護設備穩定運行，穩定生產，生產現場采用生產水長期外部冷卻、及頻繁注油(每班注油一次)的方式進行強行冷卻和潤滑，現軸承溫度降低為70℃左右。

為了找出軸承發燒問題的癥結所在，選礦廠維修人員及公司設備管理人員經過研究發現，軸承發熱的主要原因為軸承中存不住潤滑油(軸承干磨)，潤滑油加注后，由于空氣通過軸承座進入中空軸而密封圈密封效果不理想，造成漏風，潤滑油不斷自上、下軸承蓋被風吹得溢出。

經與生產廠家實地考察，對原充氣方式進行改進。2010年底將現二系列三次掃選第二臺浮選機原空心軸供風改為上部充氣，將中部進風通道封住，充氣由中空軸頂部直接進入槽體，浮選機軸承不再受到高溫風的吹拂，軸承發燒問題得到根本解決，軸承壽命得以延長。測試技改前后浮選機充氣量，分別是1.11m3/(m2·min)和1.13m3/(m2·min)。運行一年來，充氣效果沒有受到影響，設備運行穩定，改進效果明顯。

3.2 液位調整系統波動大

使用過程中，發現當礦量發生較大變化時，遠程控制液位的氣動閥門動作幅度過大的現象時有發生。受液位浮球時有發卡現象，液位設定值與實際值有時偏差較大。

3.3 槽壁耐磨問題

浮選機設備主要承擔對礦漿的充氣攪拌，由于生產的不均衡，事實上總有一定量的粗粒級別的礦粒進入浮選機內。這部分顆粒在運動過程中，對槽體產生很大的磨蝕作用。現場采用對重點部位進行襯膠的方法，來緩解粗顆粒對浮選機槽壁的磨蝕。浮選機槽壁的耐磨問題，需要進一步探討。

3.4 配套設備的科學匹配

該浮選機不足之處在于，中間產品返回需要砂泵揚送，還要有專門的送風設備[5]。

3.4.1 循環泵

原先設計配套的泡沫泵200S-PM(R)、80Q-PM(R)，因泵力不足全部拆除，改換成ZBE200-150-500R渣漿泵。受泡沫影響，渣漿泵能力嚴重損失，中礦返回槽易冒槽。配套浮選機中礦返回的循環泵，建議改為立式渣漿泵，減少或杜絕中礦泡沫箱冒槽。

3.4.2 鼓風機

配套充氣的設備選擇CF-800-1.66離心式鼓風機。

浮選機的充氣量是影響浮選技術指標的關鍵性參數。現場在浮選機進風管道上安裝測試風量的WEDEBAR加速式均速流量計，很好的監測浮選機充氣量，為現場操作提供技術參考。

3.5 設備潤滑

使用的KYF-160型浮選機軸承封油不良，造成漏油嚴重。為了確保浮選機穩定運轉，現場需每班向攪拌軸軸承加油。然而，加油量多與少不為人知，這顯然不利于設備的長期運行和維護；浮選槽攪拌軸下軸承位置在液面之下，造成該位置是現場人員日常點檢、潤滑的盲區，出現浮選槽攪拌軸脫落事故。

烏山選礦廠大部分設備均為手動加油方式，由于設備規格型號較大，很多設備均為國內第一次使用，設備維護保養工作對設備能否穩定運轉起著舉足輕重的作用。在過去兩年多的生產過程中，我們發現，由于人為因素的影響，往往造成加油過多和不及時加油現象的出現。2010年下半年，烏山磨礦引進了某自動潤滑技術，實現了磨礦車間一系列球磨、半自磨靜壓滑動軸承及稀油站、膠帶運輸機等位置的自動潤滑。該系統可以根據設定值跟蹤監測潤滑點潤滑量的多少，并及時定量加注潤滑油。通過采用該技術，確保了大型重要設備的良好潤滑保養。鑒于該系統的使用經驗，為了有效的進行合理、科學、良好的維護保養工作，以確保設備的穩定運轉，建議對大型浮選機設備實施自動潤滑系統改造。

4 結論

1) 大型浮選機的氣泡能夠得到高效的彌散，有效避免礦漿短路常規現象發生。攪拌能力大，對礦漿中的個別粗粒級分選提供動力，礦漿液面穩定程度高，受波動影響小，回收率高等高性能，對提高烏山銅、鉬、銀、金、錸、硫元素選礦回收率，做到干凈徹底、綜合回收有限的、不可再生的、寶貴的礦產資源起到積極的設備支持。

2) 大型化浮選機運行平穩，抗礦漿波動能力強。省電、占地面積小、安裝和維修費用省、自動化水平高、作業回收率高。

3) 大型浮選機空氣彌散好，氣泡分散均勻，泡沫穩定，選別效果好。經生產證明，在磨礦細度-0.074mm占56%、浮選濃度超過40%、因濃度低造成浮選時間短等特殊情況下，應用大型浮選機均達到或超過設計及試驗室試驗指標。

4) 該設備在自身結構及配套設備上，需要繼續完善與提高。建議在設備抗磨蝕及潤滑、液位與氣動閥門聯鎖、配套設備的推薦，要有技術延伸。

5) 大型160m3浮選機在烏山應用兩年來，能夠滿足浮選生產需要，取得了理想的經濟效益，為現代化大型選礦廠的高效運行提供了設備支撐。

[1]長春黃金設計院.烏努格土山銅鉬礦一期工程初步設計說明書[R].長春黃金設計院，2009.

[2]孫長泉，孫成林.選礦廠工藝設備安裝與維修[M].北京:冶金工業出版社,2010.

[3]沈旭，熊崑，李柏村.浮選技術[M].重慶:重慶大學出版社，2011.

[4]沈政昌.160m3浮選機浮選動力學研究[J].有色金屬,2005(5):35.

[5]牛福生，劉瑞芹，鄭衛民，等.選礦知識600問[M].北京:冶金工業出版社,2008.