劉子龍

(1.東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院，遼寧 沈陽 100004；2.中國黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司，內(nèi)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(jì)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(shù)才得到迅速發(fā)展，并逐步向大型化發(fā)展，現(xiàn)已趕上國外先進(jìn)水平，制造出世界上最大的320m3浮選機。中國黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司(簡稱烏山)在一期建設(shè)中，首次大規(guī)模在工業(yè)上應(yīng)用160m3浮選機，到二期擴建首次應(yīng)用320m3浮選機，無不體現(xiàn)創(chuàng)新精神，多次創(chuàng)造行業(yè)內(nèi)記錄。

烏山一期設(shè)計能力為30000t/d，生產(chǎn)分兩個系列。一個生產(chǎn)系列設(shè)計能力15000t/d，現(xiàn)可達(dá)17500t/d。兩個系列共應(yīng)用160m3浮選機32臺，采用大型160m3浮選機，有效保證浮選系統(tǒng)平衡，提升浮選效果。2011年浮選技術(shù)指標(biāo)在銅原礦品位0.377%時，銅浮選回收率為86.88%；浮選作業(yè)成本僅為6.12元/t，占選礦總成本的19.5%。烏山不斷總結(jié)大型設(shè)備應(yīng)用實踐經(jīng)驗，提高設(shè)備裝備水平，從而降低生產(chǎn)作業(yè)成本，提高浮選技術(shù)指標(biāo)，創(chuàng)造更佳的經(jīng)濟效益。實踐檢驗，大型浮選機性能已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

1 浮選工藝及設(shè)備簡述

1.1 浮選工藝流程

浮選工藝流程：銅鉬優(yōu)先混合浮選-銅鉬精礦再磨分離浮選。

磨礦作業(yè)：旋流器組分級后，溢流給入φ6.5m攪拌槽，再進(jìn)入浮選作業(yè)?；旌细∵x為一次粗選、三次掃選、三次精選。粗選、掃選作業(yè)應(yīng)用32臺160m3大型溢流浮選機，4-4-4-4配置；精選作業(yè)應(yīng)用16臺24m3刮泡式浮選機，4-2-2配置，混合浮選作業(yè)尾礦為選廠最終尾礦[1]。混合浮選精礦進(jìn)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(diào)漿后給入Φ2100×4500溢流球磨機、Φ250旋流器組成的再磨系統(tǒng)，再磨細(xì)度為-325目(-0.043mm)占85%。旋流器溢流經(jīng)Φ2500×2500礦漿攪拌槽調(diào)漿后進(jìn)入鉬銅分離作業(yè)。

1.2 浮選設(shè)備及工作原理

烏山所應(yīng)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(zhuǎn)速的離心泵輪，揚送礦漿量大、壓頭小、功耗低且結(jié)構(gòu)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(yù)先均勻地分散在葉輪葉片的大部分區(qū)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(zhuǎn)，槽內(nèi)礦漿從四周經(jīng)槽底由葉輪下端吸到葉輪葉片之間，同時，由鼓風(fēng)機給入的低壓空氣經(jīng)空心軸和葉輪的空氣分配器，也進(jìn)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(wěn)流和定向后進(jìn)入整個槽子中。氣泡上升到泡沫穩(wěn)定區(qū)，經(jīng)過富集過程，泡沫從溢流堰自流溢出，進(jìn)入泡沫槽。還有一部分礦漿向葉輪下部流去，再經(jīng)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?xì)饬鞯淖饔?，空氣靠外部風(fēng)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(jù)需要增減，并易于調(diào)節(jié)，保持恒定，因而有利于提高浮選機的處理能力和選別指標(biāo)。

2) 葉輪不起吸氣作用，起離心泵作用，使固體在槽內(nèi)保持懸浮狀態(tài)，故轉(zhuǎn)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(xué)區(qū)域中底部的強紊流(三相)混合區(qū)，提高該區(qū)容積的有效利用系數(shù)，使礦物顆粒與氣泡在本區(qū)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?shù)饺~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(yīng)用實踐

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

2.1 確定科學(xué)合理浮選操作技術(shù)參數(shù)

根據(jù)2年來生產(chǎn)實踐，科學(xué)合理的濃度、細(xì)度、酸堿度應(yīng)按照精礦產(chǎn)品質(zhì)量要求和礦石性質(zhì)變化后能適宜地進(jìn)行調(diào)控，保證浮選工藝流程的相對穩(wěn)定。浮選密度大、粒度粗的礦物，粗掃選作業(yè)采用較濃的礦漿。結(jié)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(jù)試驗研究確定為磨礦細(xì)度-0.074mm占60%～65%。

2.2 現(xiàn)場操作要求

浮選機開車運轉(zhuǎn)正常后，要注意保持礦漿面的穩(wěn)定，適當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)，3.5m攪拌槽管夾閥開度30%。掃選刮量要保持各掃選作業(yè)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(xiàn)象發(fā)生。

嚴(yán)格液位控制，保持粗選、掃選作業(yè)液位值呈梯度設(shè)定，使各選區(qū)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(jìn)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(chǎn)生大量尺寸適宜的氣泡，通過葉輪和定子的聯(lián)合作用使這些泡沫分散在整個浮選機內(nèi)，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(biāo)，還可以節(jié)能降耗。160m3浮選機轉(zhuǎn)速為111r/min時，浮選動力學(xué)測試效果最佳[4]，此時現(xiàn)場充氣量要求在0.8～1.2m3/(m2·min)。

3 存在問題及改進(jìn)建議

3.1 空心軸充氣方式影響設(shè)備潤滑，改進(jìn)充氣方式

KYF-160浮選機投入使用后，發(fā)現(xiàn)32臺該型號浮選機頻繁出現(xiàn)軸承溫度高、發(fā)熱、內(nèi)外套高溫退火的現(xiàn)象，運行溫度普遍在80℃～90℃，有的甚至可以達(dá)到100℃以上。為了維護(hù)設(shè)備穩(wěn)定運行，穩(wěn)定生產(chǎn)，生產(chǎn)現(xiàn)場采用生產(chǎn)水長期外部冷卻、及頻繁注油(每班注油一次)的方式進(jìn)行強行冷卻和潤滑，現(xiàn)軸承溫度降低為70℃左右。

為了找出軸承發(fā)燒問題的癥結(jié)所在，選礦廠維修人員及公司設(shè)備管理人員經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，軸承發(fā)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(jìn)入中空軸而密封圈密封效果不理想，造成漏風(fēng)，潤滑油不斷自上、下軸承蓋被風(fēng)吹得溢出。

經(jīng)與生產(chǎn)廠家實地考察，對原充氣方式進(jìn)行改進(jìn)。2010年底將現(xiàn)二系列三次掃選第二臺浮選機原空心軸供風(fēng)改為上部充氣，將中部進(jìn)風(fēng)通道封住，充氣由中空軸頂部直接進(jìn)入槽體，浮選機軸承不再受到高溫風(fēng)的吹拂，軸承發(fā)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(shè)備運行穩(wěn)定，改進(jìn)效果明顯。

3.2 液位調(diào)整系統(tǒng)波動大

使用過程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)V量發(fā)生較大變化時，遠(yuǎn)程控制液位的氣動閥門動作幅度過大的現(xiàn)象時有發(fā)生。受液位浮球時有發(fā)卡現(xiàn)象，液位設(shè)定值與實際值有時偏差較大。

3.3 槽壁耐磨問題

浮選機設(shè)備主要承擔(dān)對礦漿的充氣攪拌，由于生產(chǎn)的不均衡，事實上總有一定量的粗粒級別的礦粒進(jìn)入浮選機內(nèi)。這部分顆粒在運動過程中，對槽體產(chǎn)生很大的磨蝕作用。現(xiàn)場采用對重點部位進(jìn)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(jìn)一步探討。

3.4 配套設(shè)備的科學(xué)匹配

該浮選機不足之處在于，中間產(chǎn)品返回需要砂泵揚送，還要有專門的送風(fēng)設(shè)備[5]。

3.4.1 循環(huán)泵

原先設(shè)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(yán)重?fù)p失，中礦返回槽易冒槽。配套浮選機中礦返回的循環(huán)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(fēng)機

配套充氣的設(shè)備選擇CF-800-1.66離心式鼓風(fēng)機。

浮選機的充氣量是影響浮選技術(shù)指標(biāo)的關(guān)鍵性參數(shù)。現(xiàn)場在浮選機進(jìn)風(fēng)管道上安裝測試風(fēng)量的WEDEBAR加速式均速流量計，很好的監(jiān)測浮選機充氣量，為現(xiàn)場操作提供技術(shù)參考。

3.5 設(shè)備潤滑

使用的KYF-160型浮選機軸承封油不良，造成漏油嚴(yán)重。為了確保浮選機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，現(xiàn)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(shè)備的長期運行和維護(hù)；浮選槽攪拌軸下軸承位置在液面之下，造成該位置是現(xiàn)場人員日常點檢、潤滑的盲區(qū)，出現(xiàn)浮選槽攪拌軸脫落事故。

烏山選礦廠大部分設(shè)備均為手動加油方式，由于設(shè)備規(guī)格型號較大，很多設(shè)備均為國內(nèi)第一次使用，設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作對設(shè)備能否穩(wěn)定運轉(zhuǎn)起著舉足輕重的作用。在過去兩年多的生產(chǎn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)，由于人為因素的影響，往往造成加油過多和不及時加油現(xiàn)象的出現(xiàn)。2010年下半年，烏山磨礦引進(jìn)了某自動潤滑技術(shù)，實現(xiàn)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(tǒng)可以根據(jù)設(shè)定值跟蹤監(jiān)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(shù)，確保了大型重要設(shè)備的良好潤滑保養(yǎng)。鑒于該系統(tǒng)的使用經(jīng)驗，為了有效的進(jìn)行合理、科學(xué)、良好的維護(hù)保養(yǎng)工作，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，建議對大型浮選機設(shè)備實施自動潤滑系統(tǒng)改造。

4 結(jié)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(guī)現(xiàn)象發(fā)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(wěn)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(chǎn)資源起到積極的設(shè)備支持。

2) 大型化浮選機運行平穩(wěn)，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(yè)回收率高。

3) 大型浮選機空氣彌散好，氣泡分散均勻，泡沫穩(wěn)定，選別效果好。經(jīng)生產(chǎn)證明，在磨礦細(xì)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(yīng)用大型浮選機均達(dá)到或超過設(shè)計及試驗室試驗指標(biāo)。

4) 該設(shè)備在自身結(jié)構(gòu)及配套設(shè)備上，需要繼續(xù)完善與提高。建議在設(shè)備抗磨蝕及潤滑、液位與氣動閥門聯(lián)鎖、配套設(shè)備的推薦，要有技術(shù)延伸。

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

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

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

[3]沈旭，熊崑，李柏村.浮選技術(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社，2011.

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

[5]牛福生，劉瑞芹，鄭衛(wèi)民，等.選礦知識600問[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008.