680m3超大型浮選機在銅礦工業試驗中的應用

沈政昌,劉萬峰，史帥星，楊為玥，曾 暉，高 軒

（1.北京礦冶科技集團有限公司，北京 100160；2.北礦機電科技有限責任公司，北京 100160）

1 引言

浮選機是浮選工藝過程的核心裝備。隨著礦產資源稟賦越來越差、低品位難處理資源入選比例越來越高，選礦規模日趨擴大，與小型浮選機數量多、效率低、能耗藥劑成本高的矛盾日益凸顯，急需大型浮選機［1］。大型浮選設備具有安裝臺數少、占地面積少、易于自動控制、基建投資費用少、單位槽容積安裝功率小、顯著提高選礦處理能力和技術經濟指標等突出優點［2-3］。從20世紀40年代起，浮選機就開始朝著大型化發展，特別是近年來在大型化方面取得了巨大進展，目前國內外均在開展600m3級別浮選機的研發設計，Outotec公司完成了620m3浮選機的研究設計，FLSmidth公司在2014年IMPC國際選礦大會上公布了660m3Super Cell浮選機［4］。北京礦冶科技集團有限公司基于BGRIMM浮選機趨勢外推放大規則為理論依據開展了680m3浮選機的研發設計，并于2017年研發成功，同年聯合江西銅業股份有限公司在其某大型銅礦山進行安裝運行，用于尾礦再選回收銅的工業試驗研究，工業試驗獲得了圓滿成功。試驗的成功為類似礦山實現礦山資源利用最大化、選礦綜合效益最大化提供了可借鑒的寶貴經驗。

2 680m3超大型浮選機特點

680m3超大型浮選機不僅適宜于常規粗掃選作業回收目的礦物，還適宜于對大宗尾礦的規模化處理。該浮選機主要技術特點主要表現為：

（1）基于目的礦物特性的浮選動力學調控。680m3浮選機設計過程中，根據“提高大型浮選機運輸區高度有利于粗粒礦物回收”的理論觀點，針對尾礦中礦物主要以未解離的粗顆粒礦物為主，礦粒易沉難浮的特性，對葉輪攪拌區做出大比例放大，提供足夠的空間與時間，使氣泡-礦粒能夠有效接觸礦化。而對運輸區的放大以其高度提升為主，使易脫落的粗粒能夠被運輸到較高的區域，實現相對淺槽化浮選過程，使貧連生體粗顆粒礦物實現短距離快速回收。

（2）基于湍流耗散率調控的氣泡礦化。680m3超大型浮選機在葉輪定子的設計上，基于湍流耗散率優化調控策略，使得葉輪攪拌區能夠形成強有力的循環輸出，又能產生均勻穩定的氣、液、固三相速度梯度場。在葉輪腔區域，湍流耗散率高，速度梯度大，細粒級礦物可預先在此處實現氣泡礦化。葉輪區域外，經過定子穩流調控作用，湍流耗散率適中，此狀態槽內空間區域最大，粗粒連生體礦物主要在此與氣泡發生碰撞粘附。隨著礦化氣泡攜帶者粗、細粒級礦物上浮，湍流耗散率逐漸降低，使礦化氣泡能夠平穩進入泡沫層被回收。

（3）基于大尺度循環流的流場控制。為解決粗粒懸浮的問題，在有限的葉輪攪拌作用域條件下，采用葉輪+導流筒+虛底結構，強制浮選槽內形成大循環，進而使粗顆粒在礦漿大循環條件下保持懸浮狀態，避免沉積。

（4）基于小產率的泡沫富集調控回收。泡沫槽內置，以往的表層礦漿背著泡沫槽流動變為礦漿向著泡沫槽流動，在表層礦漿的帶動下，泡沫會快速向泡沫槽移動，加快泡沫的回收；內置泡沫槽設計，比在浮選槽槽壁設置泡沫槽結構更小，且雙邊溢流，總的溢流堰長度更長，單位載荷更小，有利于泡沫的回收；浮選機槽體上部斜錐設計，向內傾斜，有助于推動泡沫向中部的泡沫槽移動。

圖1 680m3超大浮選機示意圖

3 尾礦再選工藝方案的確定

某選廠近年來，隨著礦石開采的不斷深入，入選礦石變得難磨，原礦銅品位降低，選礦廠銅回收率呈下降趨勢。生產實踐表明，約占15%的銅損失于一段尾礦中，含銅在0.050%至0.070%之間。一段尾礦篩析結果表明，尾礦中+0.125mm粒級銅金屬分布率占55.66%，+0.074mm粒級金屬分布率占72.83%。經鏡下產品鑒定，尾礦中損失的銅礦物主要以粗粒級貧連生體形式存在。因此若要進一步回收尾礦中損失的銅礦物，粗粒級銅連生體礦物無疑是回收的重點目的礦物。

影響礦物在浮選性質上有所不同的主要因素是其粒度分布及連生體分布［5］，粗粒級礦物（特別是粗粒貧連生體）與氣泡難黏附、易脫附［6］，其回收一直是選礦界的難點之一。粗粒級礦物的回收除采用對粗粒級捕收力較強的捕收外，亦可采用對粗粒級礦物回收效果好的浮選機進行回收，但長時間以來，受現有藥劑、設備技術和經濟因素的制約，尾礦資源并未得到大規模回收利用，超大型粗顆粒浮選機研制的成功為粗粒級礦物的回收帶來了良機。為了進一步回收一段尾礦中損失的銅，提高礦山的經濟效益，采用超大型粗顆粒浮選機對該選礦廠一段掃選尾礦中損失的銅進行再選回收。

4 工業試驗

4.1 工業試驗流程

工業試驗在選廠原流程改造的基礎上進行。工業試驗選定地點為18000t/d系統尾礦段，用于處理原工藝流程的掃選尾礦。在原流程掃選最后一臺浮選機與680m3浮選機機之間設置四閥雙開的特制中間箱，可實現原有生產系統與680m3浮選機工業試驗系統的靈活切換。原系統掃選尾礦通過特制中間箱自流進入680m3浮選機，經大型浮選機浮選后尾礦自流排入原尾礦排放系統，浮選精礦再磨后返回至原生產流程的粗選作業。工業試驗流程如圖2所示。

圖2 工業試驗流程

4.2 工業試驗結果

工業試驗在穩定生產運行后，進行了31天93個班，期間設備運行穩定可靠，并獲得了可靠的工業試驗指標。為了對比工業試驗效果，將工藝流程相似、處理量相近和給礦性質一致的對比生產系統的同期數據進行了對比，結果見表1。

對比結果表明， 680m3浮選機所在試驗生產系統比對比生產系統一段尾礦銅品位降低了0.009個百分點，一段銅回收率高2.08個百分點，二段精選作業回收率略低0.65個百分點，綜合回收率高1.48個百分點。

表1 工業試驗結果對比表 %

5 結語

（1）采用超大型680m3浮選機回收銅粗粒貧連生體提高銅回收率的技術方案合理，試驗期間680m3浮選機運行可靠，生產流程穩定。

（2）采用超大型680m3浮選機進行銅尾礦再選回收，指標提升明顯，銅綜合回收率提高1.48個百分點。

（3）超大型680m3浮選機工業試驗的成功，為其在其他礦山的應用提供了可借鑒的寶貴經驗。