泗洲選礦廠一段浮選作業充氣量分布研究

李春華，蘇輝財

（江西銅業集團公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

1 引言

德興銅礦是世界著名的特大型斑巖銅礦，采選綜合生產規模13萬 t/d，有大山和泗洲兩個選礦廠。泗洲選礦廠有一期和二期兩條生產線，每條線浮選流程分為兩段浮選。一期一段采用9臺KYF-130浮選機進行粗掃選作業，采用2+（1+2）+2+2方式配置，見圖1。前兩臺浮選出粗精礦，進入二段浮選柱和浮選機聯合流程［1］。空氣作為最廉價的藥劑，對礦石性質變化敏感，其大小及分布直接決定浮選作業的指標［2］。泗洲選礦廠改造升級后已運行6年，近年來隨著礦石稟賦變差，充氣量的大小和分布沒有很好做出相應的精細化調整，一直憑經驗操作。因此很有必要對泗洲選廠浮選機充氣量進行測試，探索氣量分布的規律，為適應礦石性質的變化找到充氣量的支撐模型。

圖1 一段采用9臺KYF-130浮選機配置

2 充氣量測試方法

為了更全面的評估浮選機的充氣量，對二期一段作業中的每臺浮選機進行了測量。采用排水取氣方法［3］，其過程如下：將浮選機槽內充滿水, 測量直徑方向的充氣量，并分成若干個測量點，如圖2所示。用一個標定高度的、一端封閉的有機玻璃管,在每個測點先充滿水，然后垂直倒置插入礦漿中，要保證管口低于液面，當液面下降到第一個刻度計時，如圖2（a）所示，到標定高度時，如圖2（b）所示，記下所用的時間。以同樣的方法進行下一點的測量,直到所有的測點全部測完。為保證測量的準確性，每個試驗條件下重復測量2～3次。然后計算出每點的充氣量,并計算浮選機槽內的空氣分散度。

圖2 排水取氣法測充氣量

計算過程如下：由于測量長度為200mm，先計算出每個測量點的排水時間的平均值，則代入公式算出各點的平均充氣量Q，然后計算出所有測量點的平均值；空氣分散度計算公式為為所有測量點中最大充氣量，為所有測量點中的最小充氣量。

由于浮選槽內有推泡錐,其上部又有傳動機構,因此測定整個槽體截面上的充氣量比較困難,而且也沒必要。根據KYF-130充氣式機械攪拌浮選機的結構特點，考慮到對稱性設計測點的分布如圖3所示。在直徑5.0m的半圓內測量9個點（外圓），在直徑3.0m的圓內測量5個點（內圓），一共測量14個點。

圖3 每臺浮選機充氣量測點的分布

3 結果與討論

3.1 泡沫層厚度分布

泡沫層厚度與充氣量大小有緊密的關系［3-4］，為了更好的對比測試的結果，對一段每個作業的液位進行了統計，統計結果見圖4所示。

圖4 不同作泡沫層厚度

從圖中可以看出，泡沫層厚度除粗Ⅱ-0外，基本隨作業呈減小趨勢。

3.2 內外圓周充氣量分布

為了評估單臺浮選槽的內外區域的充氣量分布，對外圓（直徑5.0m）分布的1、2、3、4、5、11、12、13、14等9個點的充氣量求算數平均值，對內圓（直徑3.0m）分布的6、7、8、9、10等5個點充氣量求算數平均值。對兩值的大小進行了對比，結果見圖5。

圖5 內外泡沫槽充氣量分布曲線

由圖可以看出，內圓充氣量略微大于外圓充氣量，其中粗II-1、粗II-2和掃II-1內外圓區域充氣差別較為明顯，其它數據顯示外圓充氣量可以與內圓相當，甚至是大于內圓。說明內外圓的充氣速率分布沒有一致的規律性，從內外圓充氣量的重合度看，內外圓充氣相對均勻。

3.3 充氣量大小與功耗

在礦漿濃度穩定的情況下，浮選機的運轉功耗與充氣量大小呈反比［4-6］。充氣量大，功耗小，充氣量小功耗大。為了校核充氣量測量結果的正確性，對每臺浮選機機的電流進行了測量。考慮到粗II-0浮選機的葉輪規格小于標準的KYF130浮選機，在這里不做統計。測試的結果見圖6所示。從曲線后段可以看出，充氣峰谷值和電流峰谷值交錯出現，即充氣量增大時電機電流降低，而當充氣速率減小時，電機電流上升，充氣量大小直接影響浮選機功耗。

圖6 充氣大小對功耗的影響

3.4 沿作業充氣量與空氣分散度分布

不同作業的浮選槽內充氣量大小和空氣分散度大小如圖7所示。

圖7 不同作業充氣特性曲線分析

從圖7可以看出，各作業充氣量大小較為接近，基本保持在了1.0 m3/m2/min，波動不大。而從空氣分散度來看，粗I-1浮選機空氣分散度值只有2.2，而粗I-2空氣分散度達到3.7，兩者相差較大，可以推斷給礦的礦漿流速對粗I-1浮選機空氣分散度影響較大。而從粗I-2到掃II-2浮選機空氣分散度呈遞減趨勢，說明起泡劑的含量減少較多，氣泡的波動和兼并現象較為嚴重。

4 充氣量操作原則探討

充氣量的操作與礦石性質、處理量、濃度、金屬含量、泡沫產率和品位、泡沫層厚度、起泡劑含量以及操作人員的偏好都有較大的關系［3-6］。雖然充氣量影響因素較多，但從以上分析結果可以推斷出充氣量操作原則。

（1）如果泡沫層太薄需要適當降低充氣量，保證泡沫層回收的穩定性；

（2）如果通過旋流器跑粗的粗顆粒較大，適當減小充氣量，增大浮選機功耗，使該部分粗顆粒離底懸浮從尾礦中排掉；

（3）每臺浮選機充氣量大小控制在在1.0 m3/m2/min左右，但需要根據運轉工藝條件微調；

圖8 沿作業浮選機充氣量操作理想曲線

（4）沿作業每個作業充氣量的大小應該逐漸減小，而作業內的浮選機沿流程稍微增大（5%～10%）。見圖8所示。以上的充氣量大小操作原則還不夠完善，需要對不同工藝條件下進行分類，然后分別測試充氣量。積累大量的數據后開發出充氣量大小自動響應調整模型，可以更好的穩定或者提升泗洲選礦廠的技術指標，同時也為未來的選廠信息化和智能化奠定基礎。