余厚福,申滔,劉倩

(江西銅業(yè)公司銀山礦業(yè)有限責(zé)任公司,江西 上饒 334200)

銅是國民經(jīng)濟(jì)中不可替代的重要原料,提高銅硫分離的效果是硫化銅浮選中重要的技術(shù)課題[1,2].銀山新選礦廠銅系統(tǒng),于2012年初建成投產(chǎn),該廠銅系統(tǒng)處理量為6 500 t /d,針對該礦石中銅硫嵌布粒度較細(xì),結(jié)合緊密,伴生金呈超細(xì)粒級分布于黃銅礦和黃鐵礦之間,而有用礦物和脈石嵌布粒度較粗,對此類礦石一般采用“銅硫混浮——混合精礦再磨再分離”的工藝流程[3,4].由于浮選柱在浮選應(yīng)用中具有浮選動力學(xué)穩(wěn)定、氣泡相對較小、分布均勻、氣泡-顆粒界面充足、富集比大、回收率高等顯著優(yōu)勢[5,6],在保障浮選時間及指標(biāo)的情況下,采用浮選柱一到兩次選別可替代浮選機(jī)三次精選[7].目前在新建選礦廠中得到了廣泛的運用.同時浮選柱還具有結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、高效節(jié)能等裝備特性[8],因此銀山選礦廠在銅硫分離精選作業(yè)使用了一臺直徑Φ3.05 m×10 m浮選柱代替了原有的三次精選作業(yè),其余作業(yè)均使用KYF-50 m3浮選機(jī).

浮選柱工作時,礦漿由上部給礦管給入,均勻地流入浮選柱內(nèi).壓縮空氣經(jīng)柱體下端的充氣氣槍充入柱內(nèi),形成大量細(xì)小氣泡均勻地分布在整個斷面上,礦漿在重力作用下緩緩下降,氣泡由下往上緩緩升起,與礦漿中所要選取的有用礦物相接觸.在對流運動中由于藥劑的作用,所要選取的礦物便附著于升起的氣泡表面上,在柱體上部形成礦化泡沫層,有用礦物自溢到精礦槽中,其余礦物則從柱體下部錐底的尾礦管排出.

在浮選柱的工作過程中,充氣量、充氣壓力和泡沫層的厚度是影響浮選柱的分選指標(biāo)的關(guān)鍵因素.

該廠產(chǎn)品為銅精礦和硫精礦.該銅系統(tǒng)選礦流程圖如圖1所示.從圖1可以看出,銅硫混選流程為2次粗選、2次掃選,銅硫分離流程為1次粗選、2次掃選、1次精選.

圖1 銅系統(tǒng)選礦流程

1 現(xiàn)場生產(chǎn)情況

選礦廠投產(chǎn)后,通過試生產(chǎn)和不斷優(yōu)化,2013年銅回收率達(dá)到了83.71%,完成了當(dāng)年計劃目標(biāo).但2014年1月～4月銅回收率出現(xiàn)了不增反降局面,僅為81.74%.為了找出銅回收率偏低的原因,選礦廠技術(shù)人員對2013年全年和2014年1月～4月份生產(chǎn)報表進(jìn)行了分析,報表見表1.

表1 2013年和2014年1月～4月份生產(chǎn)報表

利用表1數(shù)據(jù),通過計算得出2013年和2014年(1月～4月)一段、二段作業(yè)回收率見表2.

表2 2013年和2014年1月～4月份二段作業(yè)回收率

表3 調(diào)整前浮選柱取樣結(jié)果分析

從表2中數(shù)據(jù)可以看出2014年(1月～4月)和2013年一段銅硫混選作業(yè)回收率相差0.46%,二段銅硫分離作業(yè)銅回收率相差1.69%,可以得出結(jié)論,銅回收率偏低的主要原因在于銅硫分離作業(yè)回收率的降低.而銅硫分離精選使用的浮選柱在銀山選礦廠屬于首次使用,是工藝技術(shù)中的薄弱環(huán)節(jié).為此選礦廠對浮選柱進(jìn)行了流程考查,考查結(jié)果見表3.

從考查結(jié)果可以看出浮選柱的作業(yè)回收率僅為32.89%和29.73%,大大低于浮選柱設(shè)計作業(yè)回收率的40%～50%.證明浮選柱作業(yè)回收率低是造成銅回收率偏低的主要原因.

選礦廠技術(shù)人員對浮選柱原有的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了梳理,浮選柱可調(diào)節(jié)的參數(shù)主要是充氣量、充氣壓力和泡沫層厚度.當(dāng)時浮選柱風(fēng)量在110～130 m3/h,充氣壓力在0.30 MPa左右,泡沫層厚度500～800mm.為了能找出各參數(shù)的最佳組合,技術(shù)人員對相關(guān)參數(shù)分別進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)試,結(jié)果如下:

1)對浮選柱的充氣量的調(diào)試結(jié)果顯示充氣量調(diào)大,浮選柱尾礦略有降低,但精礦品位急劇下降;充氣量調(diào)小,精礦品位略有提高,但浮選柱尾礦明顯提高.

2)調(diào)整充氣壓力,壓力大,則充氣量變大;壓力小,則充氣量變小.

3)泡沫層厚度(即泡沫溢流堰至礦漿液面的高度)調(diào)整,調(diào)試結(jié)果顯示泡沫層厚度對精礦品位和回收率的影響較大,泡沫層厚度設(shè)定在500～800 mm較好.而準(zhǔn)確控制泡沫層厚度的關(guān)鍵是要保證液位檢測裝置檢測值的準(zhǔn)確性,但由于液位檢測裝置運動部件容易被卡,造成液位檢測值失真,容易使泡沫層厚度偏離設(shè)定值.

2 采取技術(shù)措施

1)由浮選柱的工作原理可知,氣泡直徑越小,對微細(xì)粒礦物的浮選效果越好[9].技術(shù)人員通過查閱資料和參考相類似礦山的經(jīng)驗,可得由于浮選柱氣槍充氣壓力低,僅為0.30 MPa左右,造成氣槍出口氣泡較大,氣泡的有效表面積小,和有用礦物接觸的概率變小.同時由于浮選柱使用的氣槍長度均為600 mm,氣泡無法進(jìn)入浮選柱中心區(qū)域,使浮選柱中心區(qū)域的有用礦物難以回收.要提高浮選柱選別效果,首先要增加浮選柱的充氣壓力,將壓力提高到0.48 MPa左右,同時對氣槍的長度進(jìn)行合理配置,加強(qiáng)浮選柱中心區(qū)域的充氣效果.

2)由于浮選柱作業(yè)中礦漿的PH≥11,檢測裝置運動部件的連桿容易結(jié)鈣變粗,變粗后的連桿極易被連桿定位裝置卡住,此時如液位發(fā)生變化時運動部件將由于被卡住而不會隨液位的變化而運動.由于連桿結(jié)鈣不可避免,現(xiàn)對定位方式進(jìn)行改變,將原來的定位連桿改為定位浮球和反射板.

3 方案實施

1)更換浮選柱充氣氣槍的噴嘴.更換前選礦廠浮選柱充氣裝置所用氣槍噴嘴直徑為15個2.5 mm,5個3.5 mm.現(xiàn)15個 2.5 mm噴嘴保持不變,將5個3.5 mm 的噴嘴直徑更換為2.0 mm,減小噴嘴的截面積,達(dá)到相同充氣量的前提下可提高充氣壓力,使氣槍出口產(chǎn)生更微小的氣泡,增大了氣泡的比表面積,使氣泡和礦漿的接觸面積增大.

2)改變氣槍的長度,更換前浮選柱充氣氣槍長度均為600 mm,現(xiàn)將其中5根2.0 mm的氣槍長度由原來的600 mm加長為900 mm,按一長三短配置均勻布置,使浮選柱內(nèi)的充氣更加均勻,加強(qiáng)對浮選柱中心區(qū)域的充氣作用.

3)合理調(diào)節(jié)浮選柱的充氣量.根據(jù)浮選柱泡沫情況及現(xiàn)場操作實踐經(jīng)驗,通過合理布置浮選柱充氣氣槍開關(guān)個數(shù)及分布情況,調(diào)整開度參數(shù)來控制浮選柱充氣量和充氣壓力都在合理的范圍之內(nèi),一般浮選柱充氣量控制在105～115 m3/h,壓力在0.48 MPa左右.

4)對浮選柱液位檢測裝置進(jìn)行改造.改造前的浮選柱液位檢測裝置如圖2,該裝置由紅外線探頭、反射板、連桿、浮球、連桿沖洗水裝置和連桿定位裝置組成.該檢測原理如下:浮球和反射板通過連桿合為一體,是檢測裝置中的運動部件,浮選柱中注入礦漿后,當(dāng)?shù)V漿到達(dá)浮球位置時,借助礦漿的浮力,浮球帶動連桿及反射板沿著由兩個卡環(huán)形成的定位裝置內(nèi)上浮,液位下降時浮球失去礦漿浮力依靠反射板、連桿和浮球自身的重力而下降,紅外線探頭通過紅外線檢測反射板和探頭之間的高度變化值即為液位的變化值.由于浮選柱作業(yè)礦漿的PH值在11以上,連桿極易結(jié)鈣變粗,而連桿定位裝置和連桿結(jié)合部位的間隙僅為1 mm,連桿變粗后上下運動時容易卡死.同時,該檢測裝置對上下兩個連桿定位裝置的同心度要求非常高,當(dāng)上下連桿定位裝置不同心和連桿彎曲都會造成連桿的上下活動不靈活或卡死,造成檢測液位和實際液位的不同,甚至造成浮選柱液位過高使礦漿溢入精礦槽,從而造成銅精礦品位波動較大.

改造后的液位檢測裝置如圖3,從改造后的浮選柱液位檢測可以看出,改造后的浮球液位檢測裝置和改之前的液位檢測裝置的最大不同在于浮球定位方式的不同.改造后的液位檢測裝置工作原理如下:浮選柱中注入礦漿后,當(dāng)?shù)V漿到達(dá)浮球位置時,借助礦漿的浮力,浮球通過連桿帶動反射板在由四根定位鐵管形成的籠形空間內(nèi)上浮,液位下降時浮球失去礦漿浮力依靠反射板、連桿和浮球自身的重力而下降,紅外線探頭通過紅外線檢測反射板和紅外線探頭之間的高度變化值即為液位的變化值.改造前浮球、連桿、反射板的運動定位是由連桿定位裝置來完成,而改造后的浮球、連桿、反射板的運動則由4根定位鐵管將浮球及反射板定位在由鐵管組成的籠形空間里,由于鐵管組成的籠形空間比浮球及反射板大出許多,所以即使浮球及連桿結(jié)鈣仍能保持浮球帶動反射板隨著浮選柱液位的變化上下自由活動,使反射板的上下移動始終和浮選柱內(nèi)液位高度保持一致,保證紅外線探測的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確.

圖2 改造前液位檢測裝置

圖3 改造后液位檢測裝置

4 使用情況及取得效果

通過以上調(diào)整后,技術(shù)人員對浮選柱流程再次進(jìn)行了考查,考查結(jié)果見表4.

從考查結(jié)果可以看出,浮選柱作業(yè)回收率由原來32.89%和29.85%分別提高到54.26%和49.28%,達(dá)到了浮選柱的設(shè)計要求.對應(yīng)班回收率也由80.40%和80.27%提高到改造后的85.42%和85.21%.有效地提高了選銅回收率.表5為2014年浮選柱改造前后銅回收率指標(biāo)對比.

表4 調(diào)整后浮選柱取樣結(jié)果分析

表5 改造前后指標(biāo)對比

從表5中對比可以看出,2014年1月～4月份銅回收率僅為81.74%,2014年5月～12月銅回收率達(dá)到了84.75%,提高了3.01個百分點.銅系統(tǒng)年處理量以2014年的2 192 637.0 t,銅原礦品位以0.394%,回收率以計劃要求的83.6%,每噸銅金屬量價格以4.0萬元計,2014年增加的經(jīng)濟(jì)效益:2 192 637×0.394%×(84.10%-83.6%)×4.0萬元=172.78萬元.

從表6可以看出,2015年銅系統(tǒng)年處理量以2 266 095 t計,銅原礦品位以0.369%計,計劃回收率為83.6%計,每噸銅金屬量以4.0萬元計,增加的經(jīng)濟(jì)效益:2 266 095×0.369%×(85.20%-83.6%)×4.0萬元=535.16萬元;

2014年和2015年累計產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益:172.78+535.16=707.94萬元.

表6 新選廠投產(chǎn)以來各年度選銅回收率指標(biāo)

5 結(jié)論

1)將浮選柱氣槍噴嘴中15個直徑2.5 mm的更換為2.0 mm,可在充氣105～115 m3/h使充氣壓力由原來的0.30 MPa提高到0.48 MPa,達(dá)到在較小充氣量的前提下提高充氣壓力,使氣槍出口產(chǎn)生更微小的氣泡,增大了氣泡的比表面積,增加氣泡和有用礦物的接觸概率,有利于提高浮選柱作業(yè)回收率.

2)使用長短氣槍配合,可以強(qiáng)化氣泡在浮選柱內(nèi)的均勻分布,避免浮選柱中間區(qū)域充氣量的不足,有利于對浮選柱中間區(qū)域礦物的回收.

3)將浮選柱液位檢測裝置的浮球由連桿定位改為由鐵管組成的籠形空間定位可提高液位檢測的準(zhǔn)確性.