安徽某銅礦山浮選柱半工業試驗

代獻仁 陳 洲 袁啟東 劉 軍 張 永

（1.中鐵建銅冠投資有限公司，安徽銅陵244000；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司，安徽馬鞍山243000；3.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司，安徽馬鞍山243000）

浮選柱是提高微細粒物料分選精度最為有效的浮選設備之一[1]，具有富集比高、浮選速率快、結構簡單、占地面積小、能耗藥耗低、操作方便、便于引入其他力場以及易于實現自動化和大型化等優點[2-4]。浮選柱最初主要用在煤炭行業，目前在銅礦、鉬礦等有色金屬行業也逐漸獲得廣泛應用[5]。

安徽某銅礦山設計處理量為400萬t/a，原礦銅品位為1.01%，設計銅精礦銅品位為20%[6]。礦石中主要有用礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦以及金和銀，主要脈石礦物有石英、石榴石、滑石、蛇紋石及硅鎂石等。黃銅礦呈粗細極不均勻嵌布，黃鐵礦嵌布粒度相對較粗，磁鐵礦與磁黃鐵礦嵌布粒度較細[7]。目前，現場采用優先浮銅—選銅尾礦磁選回收磁鐵礦及磁黃鐵礦—磁選尾礦浮選回收黃鐵礦的工藝流程。現場浮選作業均采用常規浮選機，當原礦性質發生變化，特別是原礦品位降低時，精礦銅品位難以達到設計指標。因此，該礦擬采用富集比相對較高的CCF型浮選柱和旋流-靜態微泡浮選柱進行現場銅精選作業的半工業試驗研究，為今后用浮選柱替代浮選機進行銅精選作業的可行性提供技術參考。

1 浮選柱的工作原理及特點

1.1 CCF逆流接觸充氣式浮選柱

CCF逆流接觸充氣式浮選柱（圖1）系長沙有色冶金設計研究院自主研制。礦漿由柱體中上部給入，經分配器均勻分散后向下運動，與由噴槍式微孔發泡器產生的微氣泡發生逆流碰撞，有用礦物隨氣泡上浮到泡沫區，經精礦淋洗水沖洗發生二次富集后從泡沫槽排出；脈石礦物則向下運動由底部尾礦口排出。該設備具有如下特點：采用新型噴槍式微孔發泡器，氣泡微細均勻、不易堵塞、氣體流量易調節；采用階梯狀布局并設置消能板使氣體與礦漿充分混合后快速分散，有效避免發生“翻花”現象，也降低了柱體高度；采用智能尾礦調節閥，減壓耐磨、維修方便、調節速度快[8-9]。

1.2 旋流-靜態微泡浮選柱

旋流-靜態微泡浮選柱（圖2）是中國礦業大學自主研發的一種新型細粒高效分選設備。該設備由位于上部的柱分選段、下部的旋流分選段以及外部的管流礦化段3部分組成。礦漿由柱分選段的中上部給入，礦物在柱分選段內與氣泡發生逆流碰撞，可浮性好的礦物隨氣泡上浮從頂部精礦槽排出；可浮性差的礦物向下運動至旋流分選段，在此進行按密度的重力分選和旋流浮選，粒度較粗、可浮性較差的礦物沿徑向外側運動，最終由底部的尾礦管排出；粒度較細的中礦則進入帶有氣泡發生器的管流礦化段，經高度紊流礦化后切向返回旋流分選段，形成中礦循環[10]。該設備有以下特點：氣泡發生器采用耐磨蝕的氧化鋁微晶陶瓷，以射流發泡方式產生大量微小活性氣泡，非常有利于細粒礦物的分選；將管流礦化和旋流分選相結合不僅實現了高效礦化，還有效降低分選粒度下限，提高浮選速率，減少柱體高度；通過控制尾礦閥門，實現液面自動穩定調控。

2 原料性質

試驗原料取自生產現場的銅浮選粗精礦，其化學多元素分析、銅物相分析以及粒級篩（水）析結果見表1～表3。

注：Au、Ag含量的單位為g/t。

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表1～表3表明：銅粗精礦主要可回收元素為銅、金、銀，其中銅品位為11.50%，銅礦物主要以原生硫化銅的形式存在；銅粗精礦中+0.074 mm的粗粒級銅品位高達17.89%，而-0.023 mm的細粒級銅品位僅有9.45%，但其銅分布率卻高達49.40%。因此，要想獲得高品位、高回收率的銅精礦，關鍵在于強化細粒級的分選。

3 實驗室浮選試驗

為了弄清現場品位不達標是否因精選次數不足導致，在半工業試驗之前采用銅粗精礦分別按現場生產流程及多次精選流程進行實驗室閉路浮選對比試驗，試驗流程見圖3、圖4，試驗結果見表4。

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表4表明：現場流程試驗的精礦銅品位只有17.35%，該指標與現場生產指標基本一致；而經多次精選后的精礦銅品位可達到大于20%的目標。由此可見，在不改變磨礦細度的前提下，通過增加精選次數或采用高“富集比”的浮選柱取代常規浮選機以獲得合格精礦是完全有可能的。

4 浮選柱半工業試驗

考慮到現場場地及原有設備情況，決定采用浮選柱與浮選機相結合的方式進行半工業試驗，即采用1臺浮選柱進行精選，1臺浮選機進行掃選，試驗流程見圖5，其中CCF型浮選柱型號為φ700 mm×8 000 mm，射流浮選柱型號為φ400 mm×4 000 mm，浮選機為容積1.1 m3的機械充氣式浮選機。由于浮選柱的工藝參數（礦漿濃度、充氣壓力、泡沫層厚度、處理量等）對浮選指標影響較大，因此首先進行實驗室工藝條件試驗，然后在較優的條件下進行了7 d的半工業試驗。

4.1 CCF型浮選柱條件試驗

4.1.1 礦漿濃度試驗

當充氣壓力為0.35 MPa、泡沫層厚度為1 200 mm、處理量為0.8 t/h時，礦漿濃度對精礦指標的影響見圖6。

由圖6可知，礦漿濃度越大，精礦品位越低，回收率越高。在保證精礦品位達標的前提下，為提高設備處理量，應盡可能選擇較高的礦漿濃度，因此適宜的礦漿濃度為25%。

4.1.2 充氣壓力試驗

當礦漿濃度為25%、泡沫層厚度為1 200 mm、處理量為0.8 t/h時，充氣壓力對精礦指標的影響見圖7。

由圖7可知，充氣壓力越大，精礦品位越低，回收率越高。為保證精礦品位，選擇充氣壓力為0.35 MPa。

4.1.3 泡沫層厚試驗

當礦漿濃度為25%，充氣壓力為0.35 MPa、處理量為0.8 t/h時，泡沫層厚度對精礦指標的影響見圖8。

由圖8可知，泡沫層厚度越大，精礦品位越高，回收率越低。為保證精礦品位，選擇泡沫層厚度為1 000 mm。

4.1.4 處理量試驗

當礦漿濃度為25%，充氣壓力為0.35 MPa、泡沫層厚度為1 000 mm時，處理量對精礦指標的影響見圖9。

由圖9可知，處理量越大，精礦品位越低，回收率越高。為保證精礦品位，選擇處理量為0.8 t/h。

4.2 旋流—靜態微泡浮選柱條件試驗

中礦循環壓力是旋流-靜態微泡浮選柱分選系統的主要能量來源，其大小將直接影響礦化效果和泡沫層厚度，進而影響分選指標[11]，因此分別在高循環壓力（0.3 MPa）和低循環壓力（0.15 MPa）2種狀態下進行礦漿濃度和處理量試驗。

4.2.1 高循環壓力下的條件試驗

在高循環壓力下，當處理量為0.5 t/h時，礦漿濃度對精礦指標的影響見圖10。

由圖10可知，在高循環壓力下礦漿濃度即使低至15%，精礦品位也只有17.06%，與目標值相差甚遠。綜合考慮，選擇礦漿濃度為25%進行處理量試驗，結果見圖11。

由圖11可知，在高循環壓力下處理量即使低至0.2 t/h，精礦品位也只有17.05%。可見，在高循環壓力時射流浮選柱的分選指標較差。

4.2.2 低循環壓力下的條件試驗

在低循環壓力下，當處理量為0.2 t/h時，礦漿濃度對精礦指標的影響見圖12。

由圖12可知，低循環壓力下浮選指標明顯變好，當礦漿濃度為15%時，精礦品位為20.09%。因此，選擇礦漿濃度為15%進行處理量試驗，結果見圖13。

由圖13可知，在低循環壓力下，處理量越大，精礦品位越低，回收率越高。為保證精礦品位，選擇處理量為0.2 t/h。

4.3 浮選柱半工業試驗

采用條件試驗確定的工藝參數（見表5、表6）進行了7 d的半工業試驗，2種浮選柱的累計試驗指標以及同期生產指標見表7和表8。

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半工業試驗表明：在精礦回收率基本不變的情況下，采用浮選柱的精礦品位均高于同期現場精礦品位，其中CCF型浮選柱的精礦銅品位高達21.01%，比同期生產指標提高了2.9個百分點，旋流-靜態微泡浮選柱的精礦銅品位為19.96%，比同期生產指標提高了1.05個百分點。說明CCF型浮選柱更適合于處理該礦石。

5 結 語

（1）安徽某選廠銅粗精礦的銅品位為11.50%，主要為原生硫化銅，銅在-0.023 mm的細粒級分布率高達49.40%，要想獲得銅品位20%以上的精礦，重點在于強化細粒級的分選。

（2）實驗室浮選試驗表明，對銅粗精礦進行多次精選可以使其銅品位達到20%以上。半工業試驗表明，在精礦回收率基本不變的情況下，CCF型浮選柱和旋流-靜態微泡浮選柱的精礦品位均高于同期現場指標，其中CCF型浮選柱的精礦品位高達21.01%，比同期生產指標提高了2.9個百分點，更適合用于處理該礦石。