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郑州山川重工有限公司
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关于大型浮选机选型的几个问题

浮选设备作为选矿厂的主体设备之一,其选型的好坏直接影响选矿技术的经济指标。近年来,浮选机选型技术无法满足浮选机大型化技术的发展要求,制约了大型浮选机工程化进度。传统选型方法未充分考虑试验用浮选机搅拌雷诺数、充气速率测试、转速等流体动力学特性对浮选机型相同的小型试验浮选机,并采用该型号的浮选机进行小型试验或者连选试验,在优化工艺药剂条件的同时,强化浮选机操作参数条件试验,才能为大型浮选机提供准确的数据支撑。

随着全球经济发展对矿物原料质量、数量要求的不断增长和矿产资源日趋贫杂,选矿厂的规模日益扩大,采用高效节能、大型化、自动化程度高的浮选设备,可显著提高选矿处理能力和技术指标,降低能量消耗,获得更高的经济效益,增强企业的竞争能力。大型浮选设备的研究开发已成为国际潮流。国外的浮选设备已实现了大型化、高效化、多样化和自动化,浮选机单槽容积达到300m3也已经投入工业实践。大型浮选机以其高效率和低能耗,在国内外得到广泛应用,极大地提高了资源综合利用率,取得了较好效果。

大型浮选机带来高效益的同时,也产生了一系列的问题。虽然工作原理与小型浮选机相似,但在机械结构、矿浆停留时间分布、泡沫出流方式、液位控制技术、作业台数和作业配置方式等方面存在差较大的差别。多方面的不同决定了大型浮选机的选型与小型浮选机选型不能按同一种方法处理。浮选槽内矿浆停留时间分布是浮选机选型最主要的参数之一。2009年专家提出了一种大型浮选机的评价方法,认为1台160m3浮选机容积与7台16m3浮选机的选矿指标相当,为参照小型浮选机实践数据进行大型浮选机选型提出了一种方法。

这些研究的结果表明,小型浮选机与大型浮选机存在明显的区别,两者的选型既具有一定的相关性,又有显著的不同。需要探索一种针对大型浮选机的选型方法来满足选厂设计和生产的需要。

一、浮选机工业选型的现状

1、常见浮选机的选型程序

常规的浮选机选型思路一般分三步走:选取代表性矿物进行小型试验,确定基本的选矿工艺条件;进行扩大连选试验,优化选别工艺条件;根据浮选时间经验放大系数,确定工业型浮选机的容积和数量。一部分的选矿项目由于相关类似工业实践,而省去了第二项内容中的连续扩大试验,直接由小型浮选试验根据相关经验确定工业选型方案。

2、常规浮选机选型存在的不足

常规的选矿试验重点关注两方面的因素:矿石性质(如矿物的组成、粒度分布、形状、矿物的可浮性)和浮选环境(药剂用量、pH值、浮选时间、矿浆浓度和温度等)。通常存在三个方面的缺失:

(1)浮选机搅拌转速没有作为必要的参数进行全方面试验;

(2)浮选机充气速率没有作为必要的参数进行全方面试验;

(3)没有考虑小型试验浮选机是否与工业型浮选机的匹配。

2002年曾克文研究了搅拌雷诺数对浮选机选矿性能的影响,以包头钢铁公司铁精矿反浮选脱氟和中州铝业公司的正浮选铝土矿为试验工艺流程,固定选矿工艺参数不变,分别改变不同的浮选机转速,在12L浮选机中对实际矿石浮选试验。研究结果表明当矿浆紊流强度(叶轮搅拌雷诺数)较低时,随紊流强度增加,萤石泡沫精矿的产率、回收率逐渐增加,当紊流强度达到0.32×10的6次方时,浮选指标最佳,紊流强度增加时,萤石品位和回收率都下降,降低了反浮选脱氟效果。用郑州中州铝厂铝土矿进行正浮选过程紊流强度对浮选影响的试验,结果类似萤石浮选,浮选最佳值出现在中等紊流强度0.29×(6)。实际矿石浮选试验表明,紊流强度过大对粗颗粒浮选不利。紊流强度对浮选有双重作用,紊流强度低时,有利于泡沫稳定,矿粒不易从气泡上脱落,但太低,不利于矿粒与气泡发生碰撞黏附和矿粒悬浮。紊流强度高时,有利于矿粒与气泡发生碰撞粘附和矿粒悬浮,但太高,易造成矿粒从气泡上脱附,所以选取最佳的紊流条件是浮选的关键。

空气是浮选机最廉价同时也是最重要的药剂这一。充气速率大小会影响浮选机选别性能的好坏。对于外加充气机械搅拌浮选机(例如KYF型浮选机),如果待选矿石的充气量不能确定,一方面可能导致配套风机选型过大,增加了选厂能量的消耗,而且大风机在小流量下工作不利于风机的使用;反过来风机选型过小,影响浮选机的正常生产,浮选机的选矿效果不能完全发挥。而对于自吸气浮选机(BF或者JJF型浮选机),如果待选矿石对充气量特别敏感,浮选过程将变得难以操作。

现如今使用的小型试验浮选机,是20世纪50-70年代占据国内矿山主流机型的前苏联A型浮选机而相应发展起来的,是为当时的生产服务的。进入20世纪80年代,A型浮选机大部分被BGRIMM系列浮选机取代,但20多年过去了,小型浮选试验的浮选机型并没有根据现实情况能发生很大变化。BGRIMM同规格小型试验浮选机没有得到普遍使用。

以上所述的不利因素,与浮选技术的发展程度愈来愈不适应,需要即时改进,才能促进选矿技术进一步提高。

二、大型浮选机选型时的考虑

2008年32台KYF-160在中国黄金集团乌奴格吐山矿一期项目投入运行,2009年18台KYF-200在德兴铜矿大山选厂投入运行,2012年7月16台KYF-320浮选机中国黄金集团乌奴格吐山矿二期项目成功使用。这些高效节能、大型化、自动化程度高的大型浮选机的应用,不仅推动了选矿技术的进步,同时也带来了较大的经济效益。但在项目之初的设备选型由于数据支撑的缺失存在较大的难度。通过这几年的工程实践,我们认为大型浮选机在选型时应考虑以下主要内容。

1、短路情况

小型浮选机的矿浆短路情况存在,常年的选矿实践对每个作业浮选机数量有不少于6槽的限制。

虽然短路情况的存在,但大型浮选机由于通过的矿浆量大,单槽的泡沫产率大,为了流程能够平衡和便于控制,大型选机关于限定槽数的概念也在开始变化,目前粗-扫选浮选槽少于6槽的大型选矿厂已有不少实例。单槽和双槽的配置也已经出现。所以在确定每系列浮选槽的槽数时,应视浮选机的规格、浮选时间等因素不同,参照类似企业实例选定。

2、浮选时间

工业选型用的浮选时间需要考虑放大系数和浮选机内矿浆停留时间两方面因素:

(1)放大系数

根据小型试验确定的浮选时间,对于采用容积小于30m3的浮选机,时间放大系数在1.5~2.5。而大型浮选机由于短路的情况应该有所放大,其值视不同矿物而定,一般应不小于3.

(2)浮选机内矿浆停留时间

矿浆时间动态计算小型浮选机浮选时间一般为一个作业总容积除以作业第一槽的给矿体积量。而作为大型浮选机尤其超大型浮选机,一个浮选作业有单槽或者两槽组成,每个浮选槽泡沫产率较大。对于双槽的作业来说,其第二槽的给矿体积量应该减去第一槽的泡沫量,而不能按照作业第一次槽的给矿体积量计算。

三、结论

为了能够进行更好的浮选机选型,尤其是大型浮选机的选型,应该研制开发与工业应用浮选机型相同的小型试验浮选机,并采用该型号的浮选机进行小型试验或者连选试验,在优化工艺药剂条件的同时,应该强化浮选机操作参数条件试验,才能为大型浮选机的选型提供准确的数据支撑。

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