分支浮選在低品位鋁土礦選礦中的應(yīng)用實(shí)踐

分支浮選在低品位鋁土礦選礦中的應(yīng)用實(shí)踐李正丹，王秀峰，李民菁，蘭建厚，萬兵（河南東大科技股份有限公司，河南登封452470）摘要：本文論述了分支浮選在河南某鋁土礦選礦廠工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐。在兩個(gè)平行的浮選系列中先后采用分支粗選、分支串流浮選、分支粗選和分支串流浮選聯(lián)合的工業(yè)試驗(yàn)流程。在工業(yè)試驗(yàn)過程中，通過改變分支的礦漿導(dǎo)入量和減少藥劑用量，確定了最佳生產(chǎn)條件。本工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐流程簡(jiǎn)單、操作方便、具有很好的示范意義。關(guān)鍵詞：浮選；鋁土礦；分支浮選ApplicationPracticeofBranchFlotationinBeneficiationofLow-gradeBauxiteLIZhengdan,WANGXiufeng,LIMinjing,LANJianhou,WANBing(HenanEastarScience&TechnologyCo.,Ltd.,DengfengHenan452470,China）Abstract：ThispaperdescribestheindustrialapplicationofbranchflotationinabauxiteconcentratorinHenanProvince.Inthetwoparallelflotationseries,thecombinedindustrialtestprocessofbranchroughselection,branch-streamflotation,branchroughselectionandbranch-streamflotationwereadoptedsuccessively.Intheprocessofindustrialtest,theoptimumproductionconditionsweredeterminedbychangingthepulpintroductionamountofbranchesandreducingthedosageofreagents.Theindustrialapplicationpracticeprocessissimple,easytooperateandhasgooddemonstrationsignificance.Keywords:flotation;bauxite;branchflotation1分支浮選工藝簡(jiǎn)述1.1由來20世紀(jì)50年代蘇聯(lián)人最先提出“泡沫產(chǎn)品的分配流程”，這是分支浮選的雛形，旨在人為提高入選礦石的品位，對(duì)某些礦石的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)有一定的效果，但此后長(zhǎng)時(shí)間無具體的應(yīng)用實(shí)踐報(bào)道。1976年在胡為柏教授的帶領(lǐng)下，我國(guó)選礦工作者進(jìn)行了低品位黑鎢礦的分支粗選、分速精選和濃漿充氣攪拌工藝的試驗(yàn)研究，取得了非常明顯的效果，精礦品位和回收率都有明顯提高，各種藥劑用量相應(yīng)減少。1981年，胡為柏教授等人對(duì)高品位鋁土礦進(jìn)行分支浮選試驗(yàn)，證明了分支浮選對(duì)原礦品位高、精礦產(chǎn)率大的礦種也很有效。1.2工藝簡(jiǎn)述分支浮選是一種新型浮選工藝，根據(jù)流程需要，又分為分支粗選和分支串流浮選等。分支粗選是把原礦漿分成幾支浮選，即將前一支浮選的粗精礦與下一支的原礦漿合并進(jìn)行粗選，如圖1。最后一支粗選可產(chǎn)出最終精礦或其精礦送往下一作業(yè)再精選。若是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有兩個(gè)系列，則可將第一系列的粗選泡沫并入第二系列粗選。圖1分支粗選流程示意圖Fig.1BranchRoughSelectionFlowDiagram分支串流浮選，實(shí)質(zhì)上是既分支又串流浮選的組合流程，具有更大的可變性。所謂串流即是根據(jù)某種需要將中礦導(dǎo)入另一支的特定作業(yè)位置，如圖2是將第二支粗選的泡沫導(dǎo)入第一支的粗選作業(yè)，同時(shí)將第一支掃選1的泡沫導(dǎo)入第二支的粗選作業(yè)。分支串流浮選流程適用于具有兩個(gè)以上浮選系列的選礦廠，對(duì)于只有一個(gè)生產(chǎn)系列的選礦廠則無法實(shí)施。圖2分支串流浮選流程示意圖Fig.2Branch-streamFlotationFlowDiagram2某低品位鋁土礦常規(guī)浮選實(shí)踐中存在的問題河南某鋁土礦選礦廠，原礦來源于礦山開采過程中的低品位鋁土礦廢渣，A/S僅2.0左右、Al2O3含量?jī)H50%左右。對(duì)于這部分原料，氧化鋁廠及其他下游用戶是無法直接利用的，必須經(jīng)過選礦提升品位后方可使用。2.1礦石性質(zhì)礦石平均真比重2.37，平均莫氏硬度2.9，礦石結(jié)構(gòu)主要為他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、鱗片狀結(jié)構(gòu)、自形–半自形粒狀結(jié)構(gòu)、泥狀結(jié)構(gòu)、片狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要為浸染狀構(gòu)造、馬尾絲狀細(xì)脈浸染構(gòu)造、脈狀充填構(gòu)造、斑狀構(gòu)造等。原礦主要礦物組成見表1，主要化學(xué)成分見表2。表1原礦主要礦物組成及其相對(duì)含量（%）Table1Themainoremineralscompositionandrelativecontent(%)礦物名稱相對(duì)含量/%礦物名稱相對(duì)含量/%一水硬鋁石51.2長(zhǎng)石5.2一水軟鋁石1.2方解石0.9高嶺石10.7云母類5.1磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦12.8其它粘土礦物3.1石英9.8從表1可以看出：礦樣中的礦物組成較多，主要鋁礦物為一水硬鋁石、極少量的一水軟鋁石，其他金屬礦物主要有鐵礦物、銳鈦礦等，脈石種類繁多，主要有高嶺石、石英、長(zhǎng)石和云母等。表2原礦主要化學(xué)成分分析（%）Table2Themainorechemicalcompositionanalysis(%)化學(xué)成分SiO2Al2O3CaOTiO2MgOK2O含量/%24.9552.261.181.810.771.26化學(xué)成分Na2OTFeSC其他含量/%0.1715.960.190.750.70由表2可以看出：礦樣中Al2O3含量為52.26%，A/S為2.09，屬于特低品位鋁土礦，通過選礦大幅度提升品位的難度大。2.2現(xiàn)有工藝流程該選廠現(xiàn)有生產(chǎn)流程為傳統(tǒng)選礦流程：原礦經(jīng)過三段一閉路破碎后，進(jìn)入濕式球磨機(jī)，球磨機(jī)與水力旋流器構(gòu)成閉路，旋流器溢流進(jìn)入浮選系統(tǒng)，浮選流程為一次粗選、一次精選和一次掃選，浮選設(shè)備采用自循環(huán)式浮選柱，最終精礦和尾礦分別經(jīng)過深錐濃密機(jī)濃縮后進(jìn)行壓濾處理，精礦外售，尾礦暫存于尾礦干排堆場(chǎng)，進(jìn)行下一工序的綜合利用?，F(xiàn)有浮選工藝流程圖見圖3。圖3現(xiàn)有浮選工藝流程圖Fig.3ExistingFlotationProcessFlowChart2.3現(xiàn)有流程存在的問題在浮選生產(chǎn)實(shí)踐中，受原料性質(zhì)波動(dòng)、藥劑的批次或廠家變更等因素影響，生產(chǎn)指標(biāo)常常出現(xiàn)較大幅度波動(dòng)，主要表現(xiàn)在鋁精礦A/S偏低、產(chǎn)率不穩(wěn)定、細(xì)粒級(jí)脈石礦物抑制效果差。為了提高精礦品位和產(chǎn)率，減少流失于尾礦中的有用含鋁礦物，選廠技術(shù)人員多年來一直在探索采用新工藝、新藥劑、新設(shè)備。當(dāng)前從藥劑和設(shè)備方面來提升選礦指標(biāo)的空間已經(jīng)十分有限，技術(shù)人員也一直在探索使用各種新工藝，但效果并不明顯。生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，造成精礦產(chǎn)品指標(biāo)不好的可能原因有：①原料本身屬于特低品位鋁土礦，伴生的細(xì)、雜、軟的脈石礦物較多，而破碎階段的預(yù)先篩分設(shè)備投入量不足，造成了大量細(xì)、雜、軟的脈石進(jìn)入磨礦系統(tǒng)，通過磨礦，加劇了脈石礦物的泥化，大量細(xì)小粒級(jí)的脈石進(jìn)入浮選系統(tǒng)，惡化了浮選環(huán)境，使浮選過程中的選擇性變差，細(xì)粒級(jí)脈石大量進(jìn)入精礦。②浮選流程偏短，現(xiàn)有的一粗一精一掃流程，可能達(dá)不到使脈石礦物和有用礦物充分分離的效果。③浮選設(shè)備冗余量偏小，造成了礦漿在浮選設(shè)備中的停留時(shí)間不足、礦化過程不徹底。3分支浮選應(yīng)用于低品位鋁土礦浮選中的效果分析針對(duì)現(xiàn)有流程在生產(chǎn)實(shí)踐中暴露出的問題，為提高精礦品位和產(chǎn)率，在保持現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備和浮選藥劑制度不變的情況下，對(duì)現(xiàn)有的浮選流程進(jìn)行了優(yōu)化，引入分支浮選，效果顯著。分支浮選的本質(zhì)是通過將后序作業(yè)中的泡沫產(chǎn)品加入前序作業(yè)中，人為提高入選礦漿品位，“后續(xù)作業(yè)”和“前序作業(yè)”，既可以是同一個(gè)系列的緊鄰上下作業(yè)或跨序作業(yè)，也可以是不同系列之間的作業(yè)。因此分支浮選的形式多種多樣，每個(gè)選礦廠可以根據(jù)各自的礦種、礦石性質(zhì)等靈活應(yīng)用。該選廠現(xiàn)有兩個(gè)平行浮選生產(chǎn)線，兩個(gè)系列的生產(chǎn)能力、設(shè)備型號(hào)、工藝流程、藥劑制度均相同。在A、B系列間采用分支粗選和分支串流浮選，浮選原則流程和藥劑制度均維持不變，以下針對(duì)這兩次分支浮選的應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行論述。3.1分支粗選應(yīng)用實(shí)踐鋁土礦屬于精礦產(chǎn)率很高的氧化礦礦種，一般產(chǎn)率50-70%，結(jié)合前人的試驗(yàn)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)系列的粗選泡沫不宜全部導(dǎo)入到另一個(gè)系列的粗選中：一方面是由于一個(gè)系列的全部粗選泡沫量太大，全部導(dǎo)入會(huì)超出另一個(gè)系列粗選設(shè)備的承載能力；另一方面，全部導(dǎo)入擾亂了原有粗選體系中的離子結(jié)構(gòu)、泡沫群系和藥劑系統(tǒng)。因此在生產(chǎn)實(shí)踐中，先后采用了將A系列粗選泡沫量的5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%導(dǎo)入到B系列的粗選作業(yè)中。對(duì)比不同導(dǎo)入量時(shí)的浮選指標(biāo)，工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果見表3，工藝流程見圖4。圖4分支粗選應(yīng)用實(shí)踐流程圖Fig.4ApplicationPracticeFlowChartofBranchRoughSelection表3B系列在不同條件下的分支粗選粗精礦指標(biāo)（%）Table3IndicatorsofBSeriesCoarseConcentrateforBranchRoughSeparationunderDifferentConditions(%)A系列粗選泡沫導(dǎo)入到B系列粗選作業(yè)中的比例/%05101520253035產(chǎn)率/%51.3451.6552.2152.8954.2652.8750.4647.39Al2O3回收率/%57.6358.0957.8658.7759.2459.3258.6459.95鋁硅比（A/S）3.523.714.064.013.11B系列粗選捕收劑用量/g/t·原礦500490480470460450440430注：扣除A系列導(dǎo)入的泡沫指標(biāo)，假設(shè)A系列導(dǎo)入的泡沫全部選出。由表3可知，隨著粗選泡沫導(dǎo)入量的增加，B系列粗選的粗精礦產(chǎn)率和鋁硅比均有所提高，但導(dǎo)入量達(dá)到25%以后，上述指標(biāo)均有下降趨勢(shì)，而Al2O3回收率變化趨勢(shì)不明顯。結(jié)合原有指標(biāo)、粗選設(shè)備的承載能力，決定將導(dǎo)入量確定為20%。此時(shí)，由于A系列粗精礦的導(dǎo)入，給B系列粗選帶來了少量藥劑，減少了B系列粗選的藥劑使用量，工業(yè)試驗(yàn)中，導(dǎo)入量每增加5%，設(shè)定捕收劑減少用量10g/t·原礦，指標(biāo)反而得到逐步改善；另外提高了B系列粗選的入選原礦漿品位，改善了浮選群系，粗精礦還能起到“載體”和“背負(fù)”的作用，有利于B系列粗選過程中貧細(xì)連生體顆粒的上浮，減少了有用礦物的流失。3.2分支串流浮選應(yīng)用實(shí)踐上述分支粗選流程實(shí)踐中，依然保留了原始流程的切換通道，將生產(chǎn)流程切換到原有流程，進(jìn)行了兩個(gè)系列間的分支串流浮選實(shí)踐。具體操作步驟是：將B系列的掃選精礦分出一部分，導(dǎo)入到A系列的粗選作業(yè)中，其原理和優(yōu)點(diǎn)與前述分支粗選相同。與前述分支粗選方法類似，B系列掃選精礦導(dǎo)入到A系列粗選中的量分別為5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%，對(duì)比不同導(dǎo)入量時(shí)的浮選指標(biāo)，工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果見表4，工藝流程見圖5。圖5分支串流浮選應(yīng)用實(shí)踐流程圖Fig.5Flowchartofbranch-seriesflotationapplicationpractice表4A系列在不同條件下的分支串流浮粗精礦指標(biāo)（%）Table4CrudeconcentrateindicesofAseriesofbranch-seriesflotationunderdifferentconditionsB系列掃選精礦導(dǎo)入到A系列粗選作業(yè)中的比例/%05101520253035產(chǎn)率/%52.0851.9052.1751.7952.4552.8750.4449.39Al2O3回收率/%56.3757.6558.2757.9057.8157.1256.2056.05鋁硅比（A/S）3.493.924.154.013.973.723.873.64A系列粗選捕收劑用量/g/t·原礦500490480470460450440430注：扣除B系列導(dǎo)入的泡沫指標(biāo)，假設(shè)B系列導(dǎo)入的泡沫全部選出。由表4可知，采用分支串流浮選，導(dǎo)入掃選精礦量的不同，同樣影響浮選指標(biāo)，隨著B系列掃選精礦導(dǎo)入量的增加，A系列粗選的粗精礦Al2O3回收率和鋁硅比均有所提高，但導(dǎo)入量達(dá)到10%以后，上述指標(biāo)均開始呈下降趨勢(shì)，而粗精礦產(chǎn)率變化趨勢(shì)不明顯。因此導(dǎo)入10%左右的掃選精礦時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的浮選指標(biāo)最佳。分析原因，可能是掃選精礦殘存的藥劑較多、掃選精礦本身粒度較細(xì)且已夾帶了部分細(xì)粒脈石，量太大的情況下，除了前述的提高粗選入選礦漿品位等優(yōu)點(diǎn)外，對(duì)粗選環(huán)境有惡化的趨勢(shì)。因此，確定B系列掃選精礦量的10%導(dǎo)入到A系列的粗選作業(yè)中。3.3分支粗選和分支串流浮選聯(lián)合工業(yè)實(shí)踐為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品指標(biāo)，將上述的分支粗選和分支串流浮選相結(jié)合，即A系列粗精礦的20%導(dǎo)入到B系列的粗選作業(yè)中，同時(shí)B系列掃選精礦的10%導(dǎo)入到A系列的粗選作業(yè)中。B系列的掃選精礦導(dǎo)入到A系列的粗選作業(yè)中，可以彌補(bǔ)A系列因分支粗選而流失的礦漿量，平衡兩個(gè)系列之間的礦漿分配，保證各設(shè)備在設(shè)計(jì)的冗余量范圍內(nèi)運(yùn)行，對(duì)比不同導(dǎo)入量時(shí)的浮選指標(biāo)，工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果見表5，工藝流程見圖6。圖6分支粗選和分支串流浮選聯(lián)合工業(yè)實(shí)踐流程圖Fig.6JointIndustrialPracticeFlowChartofBranchRoughSelectionandBranch-streamFlotation表5分支浮選與原浮選最終指標(biāo)對(duì)比（%）Table5Comparisonsoffinalindexesbetweenbranchflotationandoriginalflotation(%)分支浮選（分支粗選+分支串流浮選）原浮選流程產(chǎn)率/%Al2O3回收率/%Al2O3含量/%鋁硅比（A/S）產(chǎn)率/%Al2O3回收率/%Al2O3含量/%鋁硅比（A/S）出廠精礦60.1570.7361.456.4258.4067.3360.255.87出廠尾礦39.8529.2738.390.9841.6032.6741.041.15從表5可以看出，A、B系列采用分支粗選與分支串流浮選聯(lián)合流程后，最終的精礦指標(biāo)明顯優(yōu)于原浮選流程，同時(shí)尾礦指標(biāo)明顯降低，充分驗(yàn)證了分支浮選應(yīng)用于本選廠具有可行性。4結(jié)語本工業(yè)試驗(yàn)鋁土礦原礦Al2O3含量52%左右，A/S為2.1左右，行業(yè)內(nèi)屬于特低品位鋁土礦。采用原浮選流程，粗精礦Al2O3含量57%左右，A/S為3.5左右，采用分支粗浮選工藝后，粗精礦最好指標(biāo)為Al2O3含量59%左右，A/S為4.2左右，同時(shí)粗選藥劑減少用量40g/t·原礦。采用分支串流浮選工藝后，粗精礦最好指標(biāo)為Al2O3含量58%左右，A/S為4.1左右，同時(shí)粗選藥劑減少用量20g/t·原礦。采用分支粗選和分支串流浮選聯(lián)合工藝，可以獲得產(chǎn)率60%左右、Al2O3含量61%左右、A/S為6.4左右、回收率70%左右的鋁精礦，同時(shí)總尾礦Al2O3含量38%左右、A/S為1.0左右，較原有浮選流程指標(biāo)有明顯改善。采用分支浮選，僅需要增加一道管路，將需要導(dǎo)入的礦漿引入到目標(biāo)作業(yè)的選前礦漿緩沖槽，在管路上安裝可調(diào)節(jié)閥門和流量計(jì)，增加的成本微乎其微。而生產(chǎn)指標(biāo)的提高和藥劑使用量的減少產(chǎn)生的效益巨大。該特低品位鋁土礦采用分支浮選工藝效果非常明顯，生產(chǎn)中的工藝實(shí)現(xiàn)也非常容易，為處理類似低品位鋁土礦的其他選廠提供了借鑒。參考文獻(xiàn)：[1]張涇生.現(xiàn)代選礦技術(shù)手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2011.[2]黃開國(guó),胡為柏,張國(guó)祥等.一水硬鋁石型堆積鋁土礦的分支浮選[J].輕金屬,1982(2):1-3.[3]于新文,楊曉軍,殷志剛.分支浮選在低品位鎳礦中的應(yīng)用研究[J