承德地區(qū)有豐富的鐵磷資源，鐵礦石(含磷)儲(chǔ)量大，但品位較低，其中磷品位約2%～3%[1-3]。一般，含磷鐵礦選鐵后用浮選法回收其中的磷[4-6]。選鐵尾礦的粒度較粗，-0.074mm僅有25%左右，而+0.25mm則占50%。由于粒度較粗使浮選設(shè)備易發(fā)生沉積問題[7, 8]。出于經(jīng)濟(jì)因素考慮，增加磨礦細(xì)度來提高磷的回收性能是困難的。所以，為實(shí)現(xiàn)磷的綜合回收，需研制適合粗粒礦物分選的浮選設(shè)備[9-11]。本文優(yōu)化研究了北京礦冶研究總院(BGRIMM)的自吸氣浮選機(jī)，使其具備粗粒磷灰石回收的性能。優(yōu)化的160m3大型自吸氣浮選機(jī)開展了工業(yè)試驗(yàn)研究，研究表明，新浮選裝備可以有效解決承德地區(qū)粗粒磷礦石回收難題。
1、試驗(yàn)系統(tǒng)
粗粒磷礦石回收的難點(diǎn)在于顆粒粒度粗，而精礦中+0.25mm的粗粒雖品位高，但是設(shè)備的選別性能不足。綜合考慮上述問題優(yōu)化了160m3JJF浮選機(jī)使其滿足粗粒回收的要求。工業(yè)試驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)為粗選，一臺(tái)為掃選，精選系統(tǒng)仍采用選礦廠原9臺(tái)40 m3 XCF/KYF型浮選機(jī)。圖1給出了試驗(yàn)系統(tǒng)的浮選流程情況。
圖1 工藝流程
160m3大型自吸氣浮選機(jī)進(jìn)行了2個(gè)月的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)期間，浮選給礦漿粒度組成有一定波動(dòng)，其中+0.25mm顆粒約43.47%，-0.074mm顆粒約29.11%。給礦濃度35%-40%，磷品位2.29%，礦漿比重1.30t/m3，磷礦石密度2.65t/m3，給礦量約為16m3/min，粗選浮選時(shí)間約10min。圖2為工業(yè)試驗(yàn)的現(xiàn)象情況。在工業(yè)試驗(yàn)中進(jìn)行了浮選機(jī)的清水動(dòng)力學(xué)測(cè)試和浮選動(dòng)力學(xué)測(cè)試，論證了設(shè)備的性能。在工業(yè)試驗(yàn)過程中對(duì)設(shè)備進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)，使得設(shè)備在試驗(yàn)中能夠穩(wěn)定可靠運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)較好的選別效果。
圖2工業(yè)試驗(yàn)
2.結(jié)果與討論
2.1 清水動(dòng)力學(xué)測(cè)試
清水動(dòng)力學(xué)性能是重要方面的設(shè)備性能[12]。對(duì)于自吸氣浮選機(jī)而言，吸氣量受葉輪浸沒深度和葉輪轉(zhuǎn)速的影響較大。工業(yè)試驗(yàn)期間采用排水取氣法對(duì)浮選機(jī)的吸氣量進(jìn)行測(cè)試研究。圖3反映了葉輪浸沒深度和主軸轉(zhuǎn)速對(duì)吸氣量的影響。隨著葉輪浸沒深度增加，浮選機(jī)的吸氣量逐漸減小。而葉輪浸沒深度一樣時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速越高，吸氣量更大?？諝夥稚⒍仁窃u(píng)價(jià)浮選機(jī)性能的另一重要指標(biāo)。如圖5所示是葉輪浸沒深度和主軸轉(zhuǎn)速與空氣分散度的關(guān)系。不難發(fā)現(xiàn)，空氣分散度在不同測(cè)試條件下出現(xiàn)了一個(gè)極大值的拐點(diǎn)。在主軸轉(zhuǎn)速99.3 rpm時(shí)，拐點(diǎn)出現(xiàn)在葉輪浸沒深度350 mm處。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速108.7 rpm時(shí)，極大值的拐點(diǎn)出現(xiàn)在位置425 mm處?？傮w而言，浮選機(jī)的空氣分散度基于在2以上，這說明大型自吸氣JJF浮選機(jī)具有有優(yōu)異的空氣彌散效果。
圖3 葉輪浸沒深度和主軸轉(zhuǎn)速對(duì)吸氣量的影響
圖4 葉輪浸沒深度和主軸轉(zhuǎn)速對(duì)空氣分散度的影響
2.2 礦漿懸浮特性測(cè)試
磷礦物綜合回收的重點(diǎn)是浮選機(jī)能否懸浮和粗重顆粒能否有效回收[13]。因此，本文采用深槽取樣的方法來研究設(shè)備內(nèi)的浮選能力。深槽取樣是一種測(cè)試槽內(nèi)礦漿懸浮特性的有效手段，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)浮選設(shè)備的在線測(cè)試。圖5給出了深槽取樣的基本方法。我們?cè)诰嘁缌餮咭韵?.5m、1.0m、1.5 m、2.0m、2.5m、3.0m、3.5m、4.0m取8個(gè)深度，采用虹吸方法得到不同深度位置的礦漿。圖6給出了大型自吸氣浮選機(jī)在不同溢流堰高度的礦漿濃度變化。距溢流堰高度增加，礦漿濃度變大。在0.5 -3.5 m濃度變化僅5%，礦漿懸浮能力很好。在4.0 m以下濃度增加相對(duì)較多，符合對(duì)于160 m3浮選機(jī)的設(shè)計(jì)理念。
圖5礦漿懸浮能力測(cè)試原理圖
圖6 160m3JJF浮選機(jī)不同溢流堰高度的礦漿濃度變化
表1列出了JJF浮選機(jī)不同溢流堰高度的篩析結(jié)果?？梢园l(fā)現(xiàn)，不同位置，相同粒級(jí)的產(chǎn)率差異大。例如+0.3mm顆粒在4m處產(chǎn)率很高，而在0.5m處僅有2.88%，反差顯著。對(duì)于-0.037mm顆粒而言，在4m處產(chǎn)率為28.34%，而在0.5m處則高達(dá)55.03%。對(duì)表1的數(shù)據(jù)分析可以說明粗顆粒集中位于浮選機(jī)的中下部區(qū)域，而細(xì)粒級(jí)礦物的攪拌混合非常好。因此，浮選機(jī)仍有必要進(jìn)一步改善對(duì)于有價(jià)粗顆粒的分選性能。
表1浮選機(jī)距溢流堰不同高度時(shí)粒度組成
2.3分選指標(biāo)
工業(yè)試驗(yàn)期間，P2O5給礦品位2.29%，細(xì)度+0.25mm占43.37%，-0.074mm僅占29.11%。圖7給出了工業(yè)試驗(yàn)期間分選指標(biāo)?？梢钥闯隹傮w指標(biāo)平穩(wěn)，相對(duì)于精礦品位和產(chǎn)率，回收率的波動(dòng)相對(duì)較大。對(duì)試驗(yàn)期間的分選指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，總精30.68%，掃尾1.14%，回收率47.97%，總精產(chǎn)率3.35%，整體而言，浮選機(jī)能達(dá)到選礦廠的要求。由于設(shè)備可以較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，可以有效降低浮選流程的運(yùn)行維護(hù)成本。
圖7 工業(yè)試驗(yàn)期間班樣指標(biāo)變化曲線
3.結(jié)論
承德地區(qū)儲(chǔ)有豐富的低品位鐵磷資源，磷礦石的綜合回收十分關(guān)鍵。粗粒磷礦石導(dǎo)致常規(guī)浮選設(shè)備沉積是存在的主要難題。本文針對(duì)粗粒磷灰石的特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)了大型自吸氣浮選機(jī)，以實(shí)現(xiàn)了粗粒磷的有效分選。研究表明，大型浮選設(shè)備具備優(yōu)異的清水動(dòng)力學(xué)性能，浮選機(jī)的空氣分散度基于在2以上。研究表明，該大型浮選設(shè)備具有優(yōu)異的浮選動(dòng)力學(xué)性能。工業(yè)試驗(yàn)期間，總精品位30.68%，掃尾品位1.14%，整體回收率47.97%，總精產(chǎn)率3.35%，上述分選本指標(biāo)滿足選礦廠的能夠要求。大型浮選對(duì)粗粒磷灰石回收工業(yè)試驗(yàn)研究能夠指導(dǎo)承德地區(qū)選鐵尾礦中磷的有效回收，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
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聲明：
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：北京礦冶研究總院 礦物加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北京市高效節(jié)能礦冶技術(shù)裝備工程技術(shù)研究中心
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