为了使浮选过程能够正常进行,必要条件之一是矿石中的有用矿物单体解离。在实践中通过磨矿实现矿物的单体解离,磨矿的粒度与矿物的嵌布粒度关系很大。如矿石磨的过粗,有用矿物解离的不完全,物料中仍有大量的连生体,对精矿质量和有用矿物的回收率产生不良影响;反之,磨矿粒度过细,使有用矿物和脉石泥化,影响分选效果。
一、粒度对分选的影响
浮选要求矿石中的有用成分应单体解离,再根据不同矿物的可浮性进行分选。未经解离的连生体,其可浮性介于连生体之间,并取决于颗粒所暴露矿物的性质及不同矿物所占的比例和状态。这种连生体虽粒度适合于浮选,但其分选效果并不理想。
有用矿物的解离程度是以矿物的单体解离度加以度量的。单体解离度系指新产品中某有用矿物呈单体状态存在的量与该矿物总量之比值的珠百分数。为了测定单体解离度,可以对有代表性的试样,用筛分、水析等方法按粒度进行分级,然后在显微镜下分别测定各级别目矿物的矿物的单体解离度。
除矿物的解离度我外,物料的粒度对浮选结果也有很大的影响。粒度太粗,即使矿物已经单体离,但超过气泡的负载能力,能力通常不易浮起。粒度太细,造成泥化,分选的选择性降低,使有用矿物与脉石不能进行有效的分离。不同矿物类型的浮选粒度上限是不同的,据大量选矿厂的实际统计,硫化矿的浮选粒度上限一般为此。0.2~0.25mm;非硫化矿为0.25~0.3mm;对一些密度比较小的非金属矿,如煤、硫磺等,粒度上限比较大,可达0.5mm;而对于难浮的氧化矿物仅能达到0.1mm左右。
矿物的可浮性与矿物的粒度有密切的关系。
图中列出了两个选矿厂铜、铅、锌回收率与粒度关系的实际资料。从图中可以看出,小于10μm或大于100μm的矿粒,其可浮性明显降低。因此,只有中等粒度的矿粒才具有最佳的可浮性。
为了保证浮选过程有合适的粒度,也为磨矿分级操作提供依据,每日每班必须对分级设备的溢流粒度进行测定。如果不具备粒度自动测量和调节的情况下,一般采用快速测量法,可测量溢流中超过某一粒度的含量。
该法所用工具为浓度壶和一个性100目或许200目的筛子,计算公式如下:
式中 r筛上---筛上产物的产率,%;
q1---盛满矿浆浓度壶重量,g;
q2---湿筛后,筛上产物置于浓度壶中加满水后的重量,g;
a---干浓度壶的重量,g;
b ---浓度壶的容积,即浓度壶中所装水的重量,g。
选矿厂一般1~2h测定一次,并以此判断细度是否和要求,并及时改变磨矿分级循环的操作条件。
粗粒级在尾矿中的损失增加,说明分级粒度过粗;精矿质量降低尾矿中的损失增加,说明在磨矿中存在着过粉碎现象。
如果矿物单体解离而粒度又基本符合浮选要求的条件下,粒度偏粗和偏细时,均应采取适当工艺措施,保证分选过程正常进行。
二、粗粒浮选的工艺措施
在矿物单体解离的条件下,物料粒度较粗而浮选又能处理时,应该采用粗磨 浮选,这样可以节磨矿费用,降低成本。但由于物料粒度过粗,一方面在浮选机中不易成悬浮状态,减少了矿粒与气泡之间的碰撞机会;另方面,即使矿粒与气泡发生碰撞附着,但由于粒度大,脱落力也大,减少了进入泡沫层的机会。结果,使粗粒容易损失在尾矿中。粗粒浮选时,为了提高其可浮性,应注意以下几个方面:
1.调节药方
调节药方的目的是在于提高矿物与气泡的固着强度,加快矿化气泡的升浮速度。可从药剂选择,用药量等方面加以考虑。
(1)药剂的选择
根据理论计算,浮选粗粒,应使物料具有较大的接触角。选择药剂时,应选择捕收能力强的捕收剂。例如,在分选硫化矿物时,选用高级黄药;选煤时,选用活性较高的芳烃、烯烃。另外,还可以添加辅助捕收剂,“巩固“三相接触周边,增强矿物与气泡的固着强度。例如,浮选萤石、方解石时,除了添加脂肪类捕手剂以外,配合加入非极性油,如柴油、煤油等,强化捕收作用。浮选辉钼矿时,除添加脂肪类捕收剂,还可以加入小量的硫酸化单甘油脂钠盐;选氧化煤时,适当加进一此醇类均可提高粗粒物料的分选效果。
(2)合理地增加药剂浓度
用快速电影法研究表明,合理地增加捕收剂浓度,有利于浮团的形成和浮升。例如,用丁黄药浮选-0.5mm的方铅矿,当捕收剂浓度为10mg/L时,附着于气泡的矿粒,主要是-0.25mm的方铅矿,而接近0.5mm的却很少,几乎不形成浮团;当浓度增加到50mg/L时,附着于气泡、接近0.5mm的粗粒方铅矿,达40%左右,并能形成浮团。此外,捕收剂浓度较高时,矿化气泡在单位时间内浮出的数量,比低浓度时大3~6倍。
2.调节充气情况
调节充气情况,包括调节气量和充气质量。
(1)提高充气量
充气量对粗粒浮选是非常重要的,一般需用较大的充气量。提高充气量可以形成较多的大泡,并有利于形成气泡和矿粒的集合体,可提高气泡运载的升浮力,将矿粒“拱抬“而上浮。用快速电影研究表明,浮选0.5~1mm的方铅矿时,充气量为0.5m3/(m2·min)只形成单泡的矿化气泡,且数量很少,当充量增加到1.5m3/(m2·min)时,便有不同大小的气泡与矿粒组成的浮团形成,而且数量较多。并且,还可以提高浮选速度、降低药量和提高浮选机的处理能力。
提高充气量可通过向浮选机中压入空气的方法来解决。增加充气量以粗粒黄铁矿浮选结果的影响见下图。但过分的充气促使气泡合并,得到相反的结果。
(2)提高充气质量
充气质量主要指气泡的直径,即增加矿浆中的微泡数量。理论和实践均证明,由溶解于矿浆中空气了析出所生成的微泡,具有良好的活化性能,可以优先在疏水性矿物表面析出,并形成气絮团,微泡的表面积极大,因此对粗粒浮选很有意义。
3.选择浮选机
在选择浮选机时,应注意选取充气量大,搅拌力强,能析出微泡的浅槽型浮选机,才有利于粗粒物料的分选。
(1)搅拌力强
粗粒物料在浮选机中,由于其重量较大,不易悬浮,影响了与气泡的碰撞几率。因此,分选粗粒物料时可适当提高叶轮转速和增加浮选机内的矿浆循环量,即可以改善粗粒物料的悬浮状态,增强气泡的矿化效果,又可以提高充气量,明显增加精矿回收率。但搅拌强度过大,反而给分选带来有害的影响。采用0.4~0.6mm方铅矿证明,浮选机叶轮转速低于2000r/min时,矿物几乎不浮;转速在2000~2500r/min范围内,其回收率迅速上升;当转速超过2500r/min以后,回收率又显著下降。转速过高还使精矿质量下降,其原因是强烈搅拌破坏了粗粒物料的可浮性,但对细粒物料影响很小,又增加脉石了细泥的夹带,降低分选过程的选择性,恶化精矿质量。
(2)选用浅槽型浮选机
当粗粒分选时,应注意减少上浮颗粒在槽内的停留时间,减少矿物的脱落机会,最好选用浅槽型浮选机。充气量及产生微泡的影响已在前面分析。
三、细粒浮选的工艺措施
细粒在浮选中存在的主要问题是分选进程选择性差。特别是细泥含量比较高时,尤明显。选矿中的矿泥,常指小于200目的粒级,而浮选中的矿泥指小于18um或10um的细粒级。矿泥可以分为两种:其一为矿石中的各种泥质矿物,如高岭土、绢云母、褐铁矿、绿泥石、炭质页等等,称为原生矿泥;其二为破碎、磨矿、运输、搅拌等过程中形成的矿泥,称为次生矿泥。
矿泥的质量小,比表面大,是热力学环稳定体系,对浮选产生了一系列有害的影像响。例如,细泥易夹杂在泡沫中上浮,污染泡沫产品,降低精矿质量;覆盖在粗粒物料的表面,恶化粗粒物料的浮选效果,降低回收率;细粒的比表面大,吸收大量的浮选药剂,增大药剂中学生耗量;细粒和矿泥含量增加,增大了矿浆的粘度,降低浮选机的充气条件等等,不但影响浮选标,还破坏浮选过程。
对于细粒级或矿泥含量大时,应该采取有效工艺措施,减少矿泥的有害影响。
1.调节药方
(1)药剂的选择
细粒分选要注意提高过程的选择姓,选择药剂时,应选取选择性强的药剂。分选硫化矿应选黑药、低级黄药,这些捕收的选择性较好;选煤时选用直链烃。选择起泡剂应选取脂肪醇或醚类药剂,这些药剂所形成的泡沫较脆,含水量较大,有利于二次富集作用提高精矿质量。
(2)加药方式
应该采用分段分批加药,使药剂随时在矿浆中保持最低的合理脓度。一次加药使大量药剂吸附在矿泥上,降低药剂的选择性,并使药剂消耗量增加。
(3)添加矿泥分散剂
将矿泥分散,消除矿泥在其他物料上的覆盖,影响这些物料的分选。常用的矿泥分散剂有水玻璃、碳酸钠、氢氧化钠、六偏磷酸钠等。
2.操作因素
(1)浓度调节
通常采用较稀的矿浆浓度,一方面可以避免矿泥污染精矿泡沫;另方面降低矿浆的粘度,提高分选过程的选择性。
(2)喷洗泡沫产品
对精矿泡沫产品适当喷洒清水,洗涤精矿,可加强二次富集作用,降低细泥污染,提高精矿质量。
3.预先脱泥
脱泥是根根除矿泥影响的方法,常用旋流器进行分级达到脱泥的目的。例如,采用旋流器,在浮选前将物料分成两个粒级,将其中的细泥,根据其质量决定将其废弃或细粒级与粗粒级分别处理。如果矿泥可浮性别好,也可在浮选前加少量起泡剂,先将矿泥除去,实现脱泥的目的。当被浮矿物与矿泥的性质差异较大时,则可专门制定脱除矿泥的药方,进行脱泥。例如,某氧化铜矿,含有大量褐铁矿泥,先用氧化石蜡皂作捕收剂,浮去褐铁矿矿泥,再浮选氧化铜,使分指标得到改善。
4.其他细粒分选方法
随着工业矿床的开采高贫、细、杂、难发展,对于细粒物料需要加以回收。60年代以来逐渐发展了许多处理微细粒的新工艺。其中一些巳应用于实际工业生产中。
(1)选择性絮凝
采用絮凝剂絮矿石中某一成份,而其他成份仍处于分散状态,实现有用矿物与脉石的分离。国蒂尔登选矿厂即用此法选别细粒赤铁矿。此法也可以用于选铝 土矿、高岭土、磷灰石、黄铁矿、闪锌矿等。联帮德国、美国、苏联等国均利用此法对选进行了研究,但仍处于实验室阶段,没有在工业上应用的实例。
(2)载体浮选
载体浮选的实质是用一种辅助物料作载体,添加浮选药剂后,使细粒待分选的物料罩盖于载体上面,然后用泡沫浮选法将细粒随载体浮出。载体可用同类磷灰石;也可用异类矿物,载体粒度与一般浮选粒度相同。例如,用黄铁矿作载体选细粒黄金;用方解石作载体,浮出高岭土中的锐钛矿杂质等。载体浮选除用捕收法外,也可用抑制法。如钼锌分离时,可用经地抑制处理的粗粒内锌矿,促进细粒内锌矿的抑制。
(3)团聚浮选
团聚浮选,又称乳选或油团浮选。经过捕收剂处理的细粒矿物或天然疏水的细粒矿物,借中性烃类油和搅拌力的作用,形成带矿的油状泡沫或油膜,再经泡沫浮选或筛选分法回收。此法已用于选别细粒的锰矿、钛铁矿、磷灰石等。其操作工艺有两类:一类将捕收剂与中性油先配制乳化液加入;一种为在固体含量达70%的高浓度矿浆中,按选后次序分别加入中性油和捕收剂,强烈搅拌,控制时间,然后刮出上层泡沫。
(4)剪切性絮凝
经过捕收剂处理的细粒矿物,在不充气的条件下,进行较长时间的强烈搅拌,疏水颗粒在高度紊流状态下相互碰撞,在高剪切力的作用下,水化膜逐渐变薄,疏水颗粒互相絮凝,然后再以常规方法进行分选。因有强烈的作用,使药剂用量大为降低。该法已成功的用来分选白钨矿,被认为是有前途的新工艺。
(5)微泡浮选
早期的微泡浮选,是从溶液中析出微泡的真空浮选法。浮选-0.01mm重晶石、萤石、石英等试验证明,从水中析出微泡浮选细粒是一种有效的方法。在其他条件相同时,用常规浮选,重晶石精矿的品位为54.4%,回收率30.6%;而用真空浮选,品位可提高到53.6~63.6%,相应的回收率为52.9~45.7%。
1971年色巴(Sebba)发明了一种方法,在表面活性溶液中分散微泡,用来对超细粒的煤泥进行分选。荣(yoon)等进一步对美国Eagle煤矿小于100目的煤泥进行试验,在回收率基本相同的条件下,常规浮选的精煤灰分比微泡浮选几乎高了一倍。一般情况下是回收率稍高而灰分稍低。泡沫的稳定性对分选有极大影响。
其他还开展了电解浮选、电场浮选、电磁浮选处理矿浆等多种新工艺的研究,解决细粒分选的问题。