用旋流－静态微泡浮选柱反浮选磁选铁精矿新技术应用实例

旋流－静态微泡浮选柱由中国矿业大学研制，曾获得2002年国家技术发明二等奖。其主体结构包括柱浮选段、旋流分选段、管流矿化装置3部分。整个设备为主体，柱浮选段位于柱体上部，它采用逆流碰撞矿化的浮选原理，在低絮流的静态分选环境中实现微细物料的分选，在整个柱分选方法中起到粗选与精选作用。旋流分选段与柱浮选段呈上、下结构连接，构成柱分选方法的主体。旋流分选包括按密度的重力分离以及在旋流力场背景下的旋流浮选。旋流浮选不仅提供了一种高效矿化方式，而且使得浮选粒度下限大大降低，浮选速度大大提高。旋流分选以其强回收能力在柱分选过程中起到扫选柱浮选中矿的作用。管流矿化装置沿切向与旋流分选段相连，对中矿进行循环分选。管流矿化装置利用射流原理，通过引入气体及将其粉碎成泡，在管流中形成循环中矿的气－固－液三相体系并实现高度絮流矿化。旋流－静态微泡浮选柱具有运行稳定、分选选择性好、效率高、处理能力大、电耗低、适应性强等特点。

将旋流－静态微泡浮选柱用于某矿强磁选精矿的反浮选取得了良好的效果。浮选柱试验在给矿铁品位为44.87%条件下，采用1次粗选、1次扫选反浮选流程，可以获得精矿产率47.80%、铁精矿品位67.41%、回收率71.52%的较好指标。与浮选机相比，在给矿品位和精矿品位基本相同的情况下，回收率提高了8.37个百分点，并且使采用浮选机时的1次粗选、1次精矿、3次扫选反浮选流程大大缩短。

本研究采用旋流－静态微泡浮选柱对某选矿厂含铁42.00%的混合磁选铁精矿进行反浮选提高精矿品位的实验室小型试验。

一、试样及浮选药剂

（一）试样及其性质

1、试样为取自某铁矿选矿厂的混合磁选铁精矿，其中的铁矿物主要是赤铁矿、磁铁矿和假象赤铁矿，脉石矿物主要是石英。试样的主要化学组成见表1，粒度分析结果见表2。

表1  试样主要化学组成

表2  试样粒度分析结果

从粒度分析结果可以看出，试样的细度为－0.074mm占53.89%。镜下观察可见，该细度下铁矿物与石英已经较好地解离（见图1），因此不需再磨。

图1  不同粒级试样的矿物显微照片

因故图表不清，需要者可来电免费索取

2、浮选药剂

采用NaOH作为矿浆调整剂。调节搅拌桶中的矿浆pH值为11.0～11.5。

采用苛化淀粉作为铁矿物的抑制剂。配置苛化淀粉时，添加20%的NaOH，在90℃下搅拌1h，然后冷却并稀释到5%供试验用。

采用分析纯CaO作为石英的活化剂。

采用皂化油酸作为铁矿物的阴离子捕收剂。添加20%的NaOH对油酸进行皂化，皂化后稀释至10%供试验用。

二、试验装置

采用ф70mm×1600mm和ф70mm×1400mm两种规格的实验室型旋流－静态微泡浮选柱作为柱浮选设备。两种浮选柱均为有机玻璃管制成，前者用于反浮选粗选，后者用于反浮选扫选。

浮选柱试验采用30L搅拌桶作调浆设备，采用管道泵作为矿循环泵，采用蠕动泵控制给矿和排矿流量。

浮选柱试验时每次用样4kg。在搅拌桶中加热水进行调浆，调浆温度40℃。

对比试验采用实验室XDF型0.75L浮选机，每次用样200g，浮选浓度30%。

三、试验结果与讨论

旋流－静态微泡浮选柱和浮选机试验采用相同的药剂制度：NaOH用量0.9kg/t；苛化淀粉用量1.0kg/t，调浆5min；CaO用量0.38kg/t，调浆3min；皂化油酸用量0.35kg/t，调浆2min。

（一）旋流－静态微泡浮选柱和浮选机粗选对比试验

使用未经改进的旋流－静态微泡浮选柱（如图2所示）对矿样进行粗选试验，结果如图3所示。为了考察试验效果，在同样药剂制度下使用浮选机做了对比试验，结果如图4所示。

图2  未经的旋流－静态微泡浮选柱

图3  浮选柱粗选试验结果

■－精矿品位；▽－尾矿品位；○－精矿回收率

图4  浮选机粗选试验结果

■－精矿品位；▽－尾矿品位；○－精矿回收率

对比浮选机和旋流－静态微泡浮选柱得粗选试验结果可以看出：在相同药剂条件下，浮选机精矿品位和尾矿品位稳定，精矿回收率也变化不大；而旋流－静态微泡浮选柱随着时间推移，尾矿品位逐渐升高，精矿回收率急剧下降。

旋流－静态微泡浮选柱精矿品位平均达67%左右，尾矿品位却平均在25%左右；而浮选精矿平均品位只有64%左右，尾矿品位平均在16%左右。

旋流－静态微泡浮选柱的精矿品位比浮选机的精矿品位高3个百分点左右，可见旋流－静态微泡浮选柱作为精选设备是具有优势的。

（二）旋流－静态微泡浮选柱一粗一扫闭路试验

为了解决旋流－静态微泡浮选柱1次粗选尾矿品位高的问题，采用2台旋流－静态微泡浮选柱，按图5流程进行了一粗一扫闭路试验。试验分别在5、10、15min时取样一次，结果如图6所示。

图5  浮选柱一粗一扫闭路试验流程

图6  浮选柱一粗一扫闭路试验结果

■－精矿品位；▽－尾矿品位；○－精矿回收率

由图6可见，经旋流－静态微泡浮选柱一粗一扫闭路反浮选，精矿品位达到68%左右，尾矿品位降到12%以下，回收率在85%以上，效果比较明显，证明旋流－静态微泡浮选柱能很好地实现对某铁矿选矿厂低品位混合磁选铁精矿的精选。

（三）旋流－静态微泡浮选柱给矿口下移后的粗选效果

为了降低并稳定旋流－静态微泡浮选柱的粗选尾矿品位，对浮选柱结构进行了改造，即将浮选柱的给矿口下移，使用图7中所示的给矿口2进行给矿。给矿口下移后旋流－静态微泡浮选柱的粗选效果如图8所示。

图7  改进后的旋流－静态微泡浮选柱

图8  浮选柱给矿口下移后的粗选试验结果

■－精矿品位；▽－尾矿品位；○－精矿回收率

由图8可见，下移给矿口并没有使旋流－静态微泡浮选柱得粗选尾矿品位降低，反而使浮选过程很不稳定。究其原因，可能是给矿口下移缩短了矿浆与上升气泡的逆向接触矿化时间，降低了矿浆与上升气泡的接触几率。

（四）旋流－静态微泡浮选柱增加脉动磁场后的粗选效果

由于试验矿样中含有一定量的强磁性铁矿物，因此在旋流－静态微泡浮选柱上增加了脉动磁场装置，使旋流－静态微泡浮选柱在原有的重力、浮力和旋流场作用基础上进一步增加磁力作用，以达到铁矿物与脉石矿物能更好地分离的目的。脉动磁系包括两组激磁线圈和一组中间脱磁线圈，其示意图见图7。

在上部激磁线圈形成的磁场作用下，矿浆中的强磁性矿物将发生磁团聚；磁团聚体受到磁力作用由柱体中心向激磁线圈靠近，同时由于磁团聚激磁线圈长大而在重力作用下向下运动；经过中间的脱磁线圈时，聚团被打开，矿粒呈松散状态，原来夹杂在聚团中的脉石矿物在上升旋流的作用下上升，磁性矿物继续下降后经过下部激磁线圈，再次形成磁团聚，最终在磁力作用下进入旋流分选区得到回收。

旋流－静态微泡浮选柱增加脉动磁场后的粗选试验结果如图9所示。可见，在脉动磁场作用下，粗选尾矿品位有较大幅度的降低，但是精矿品位不稳定。

图9  浮选柱增加脉动磁场后的粗选试验结果

■－精矿品位；▽－尾矿品位；○－精矿回收率

（五）旋流－静态微泡浮选柱在粗选尾矿品位降低的同时保持精矿品位稳定，在增加脉动磁场的基础上又增加了图7中所示的稳流管。同时增加脉动磁场和稳流管后的粗选试验结果如图10所示。

图10  浮选柱同时增加脉动磁场和稳流管后的粗选试验结果

从图10可以看到，旋流－静态微泡浮选柱增加脉动磁场和稳流管后，粗选精矿平均品位达到67.85%，尾矿平均品位下降到16.45%，精矿平均回收率为79.22%，与浮选机粗选指标相比，尾矿平均品位接近，精矿平均品位提高近4个百分点，且选别指标比较稳定，结果令人满意。

（六）浮选机一粗一精一扫开路试验

为了更好地将改进后的旋流－静态微泡浮选柱与浮选机进行比较，按图11流程进行了浮选机的一粗一精一扫开路试验。试验结果见表3。

图11  浮选机一粗一精一扫开路试验流程

表3  浮选机一粗一精一扫开路试验结果

对比表3和图10试验数据可以看到，浮选机需要经过一粗一精一扫3次选别才能达到的指标，改进后的旋流－静态微泡浮选柱只需要经过1次粗选就可以基本达到。

四、结论

（一）用旋流－静态微泡浮选柱反浮选某低品位磁选铁精矿，1次粗选就可以使精矿品位达到67%左右，但尾矿品位较高。

（二）在旋流－静态微泡浮选柱上增设脉动磁系后，可使旋流－静态微泡浮选柱在原有的重力、浮力和旋流场作用基础上进一步增加磁力作用，从而有效降低尾矿品位。

（三）在旋流－静态微泡浮选柱上增设稳流管，可将设备分为上部实现静态逆向接触矿化和下部实现旋流强化分离的两个明显区域，起到稳定分选过程和指标的作用。

（四）旋流－静态微泡浮选柱经过增设脉动磁系和稳流管的改进后，不仅精矿品位高，而且尾矿品位大大降低。因此，与浮选机相比，在获得相近选别指标的情况下，改进后的旋流－静态微泡浮选柱可减少作业次数，简化流程结构。