FCSMC浮选柱提铁降硅新技术

    提铁降硅是我国选矿行业的一项重要研究内容。国外已经广泛利用浮选柱提纯铁精矿，而我国依然是浮选机占主导地位，在铁精矿浮选柱反浮选方面的研究尚处于起步阶段。鞍多集团弓长岭选矿厂作为国内首家应用阳离子反浮选法分选磁铁矿的大型选厂，经过两年多的运行实践，阳离子反浮选泡沫粘，浮选过程不畅，已成为制约生产指标和经济效益的难题，为获得高品质铁精矿，提高企业经济效益和选矿技术水平，鞍钢集团弓长岭矿业公司选择浮选柱作为磁铁精矿高效精选设备，在反浮选工业试验中获得铁精矿品位高于69%，SiO₂含量低于4.5%的先进指标。     一、浮选柱结构及工作原理     FCSMC浮选柱主要由柱浮选、旋流分选、管流矿化构成，其分选原理如图1所示。整个设备为柱体，柱浮选位于柱体上部，它采用逆流碰撞矿化的浮选原理，在低紊流静态化分选环境中实现对微细物料的分选，在整个柱分选方法中起到粗选与精选作用；旋流分选与柱浮选呈上、下结构连接，构成柱分选的主体。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反应模式，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。管流矿化利用射流原理，通过引入气体及粉碎成泡，在管流中形成循环中矿的气固液三相体系并实现了高度紊流矿化。管流矿化沿切向与旋流分选相连，形成中矿的循环分选。

图1  FCSMC浮选柱分选原理     二、矿石性质     工业试验矿样来自弓长岭选矿厂一选车间细筛筛下磁铁矿，TFe品位63.63%，SiO₂含量10.51%，TFe₃O₄含量在90%以上。随着粒度变细，铁含量增加，－0.030mm粒级铁品位达到66.54%。矿样单体解离度为92.7%，＋0.074mm粒级的单体解离度也达到了87.9%，矿样解离效果比较理想。试验从细度和单体解离度方面都能代表正常的生产样。矿样粒度与单体解离度测定结果见表1和表2。 表1  矿样粒度测定结果

粒度/mm	产率/%	品位/%	分布率/%
＋0.074	11.24	51.40	9.07
0.045～0.074	15.56	61.74	15.07
0.030～0.045	17.49	64.49	17.70
－0.030	55.71	66.54	58.16
合计	100.00	63.73	100.00

 表2  矿样单体解离度测定结果

样品	品位/%	单体/%	连生体/%
			＞3/4	＞1/2	＞1/4	＜1/4
原矿	63.73	92.7	2.5	1.9	1.4	1.5
＋0.074mm粒级样	51.40	87.9	4.3	3.8	2.6	1.4

     三、工艺流程     （一）浮选机选矿工艺流程     弓长岭矿区磁铁矿石属鞍山式沉积变质铁矿床，有用矿物主要是磁铁矿、假象赤铁矿；脉石矿物主要是石英，其次是阳起石、角闪石、绿泥石等。选矿厂磁铁矿浮选机浮选车间分选系统为五段粗选四段精选共九段反浮选、粗选中矿泡沫再选工艺流程，反浮选药剂为十二胺，实行分段多点加药。     现场浮选机选别流程如图2所示。磁选车间的筛下精矿经过浓缩后，经泵送至浮选给矿箱，加入捕收剂后给入搅拌桶，充分搅拌后给入3个系列27台BF-20粗选浮选机，经刮板刮出泡沫中矿后，含铁68%以上的精矿产品自流至精矿泵箱，泵送至过滤车间脱水。粗选刮出的泡沫中矿经泵送至一段精选磁选机，经一精一扫抛尾浓缩后，精矿自流给入球磨机进一步磨矿，磨矿产品经泵送至脱水槽，抛尾后精矿给入二段磁选机进一步抛尾，进一步抛尾后二段磁选机精矿经中矿泵返回浮选机给矿箱杂再选。精选刮出的中矿泡沫直接经精尾中矿泵返回浮选给矿箱进行再选。一段扫选磁选机、脱水槽、二段磁选机产生的尾矿自流给入盘式磁选机做进一步尾矿回收，精矿一部分经泵送至一段磁选机进一步磨矿，一部分自流给入球磨机再磨再选，尾矿自流给入浓缩机浓缩后废弃。

图2  浮选机工艺流程     该选别系统存在的主要问题为：①选别段数多，设备占地面积大，磁选、磨矿、脱水槽等多段辅助作业，使得浮选工艺流程复杂，运行成本高；②由于采用阳离子十二胺作为反浮选捕收剂，泡沫粘、浮选过程不畅，影响流程顺行和分选效果。     （二）浮选柱工业试验流程选择     浮选柱工业试验流程的选择主要以半工业分流试验为依据。主体分选系统采用浮选柱一次粗选，两段扫选流程；扫选中矿经浓缩磁选后返回粗选前矿浆搅拌桶，构成分选中矿的内部循环，粗选精矿作为最终浮选精矿，二段扫选尾矿和磁选机尾矿合并作为最终尾矿，如图3所示。

图3  浮选柱工艺流程     作为唯一的动力来源，每个浮选柱配套一台渣浆泵。泡沫转载与输运不再落地用泵池转载，采用泡沫吸浆输送模式，即在浮选过程中利用安装在后续浮选柱内部的泡沫吸浆输送装置将前段浮选柱的浮选泡沫自吸进后段浮选柱，并对后续浮选柱实行给料，不影响设备内部的矿浆流态，同时改善浮选作业环境，优化分选指标。     该柱分选系统具有几方面优势：①配置系统流程简化，配置简单，自带泡沫槽，采用底部承重支撑，安装方便。②处理能力大，电耗低。③分选选择性好，效率高。④设备操作简单运行稳定可靠，指标波动小。除泵事故外，设备维护工作量低。⑤浮选泡沫吸浆输送，流程顺行，布置简洁，解决了阳离子泡沫粘，中矿顺行和富集十分困难的难题。⑥底流排矿自动控制。采用压力传感器→数显仪→电控阀门闭路控制，可实现液面的稳定调控，同时留有远程控制接口，可实现集中控制。     （三）工业试验方法     工业试验在鞍钢集团弓长岭矿业公司选矿厂浮选车间进行，入料为一选车间的细筛筛下产品，该产品经浓缩机浓缩后由泵输送至1、3系列的分矿箱。工业试验浮选给料同现场浮选机一样，从分矿箱底部焊接管道经阀门控制后直接给入到浮选柱前的矿浆搅拌桶。因此，试验的入料性质变化与实际生产一致，铁品位一般在63%～65%之间变化，SiO₂含量在10%～12%之间变化，个别最高铁品位为67%，最低61%；给矿细度－0.074mm含量一般为88%～90%。为了避免来料波动对浮选柱分选系统产生影响，浮选柱给料浓度、给矿量及加药方式均实行自动控制。选矿厂负责试验样品采集和化验工作，试样主要分析铁的品位。     四、工业试验结果及评述     （一）十二胺用量对浮选柱选别效果的影响     十二胺用量对浮选柱选别效果的影响见图4。由图4可见，随着十二胺用量的增加，回收率呈下降趋势，TFe品位开始上升幅度较大，当药剂用量达到180g/t后，精矿品位上升趋势渐缓。当用药量在160～180g/t之间变化时，分选优势较为明显，精矿品位和回收率均处于较高的水平。

图4  十二胺用量对分选指标的影响     （二）循环矿浆压力对浮选柱选别效果的影响     循环矿浆压力是浮选柱提高分选效率，强化分选回收的重要工作参数，它间接反应了浮选柱底部旋流力场的强度和循环矿浆量的大小，同时也是浮选柱对矿物实现分选的唯一能量来源，其压力的大小直接关系到整个设备的运行状态和分选效果。由于粗选浮选柱的运行状态直接关系到铁精矿质量，为此，试验中具体考察了粗选循环矿浆压力对分选指标的影响，结果见图5。从图5可以明显看出，随着压力的增加，TFe品位呈上升趋势，当压力超过0.30MPa时，精品位变化幅度不大。因此在操作过程中循环矿浆压力的大小应适可而止，以满足分选的旋流强度及适当的吸气量为原则。

图5  循环矿浆压力对分选指标的影响     （三）矿浆浓度对浮选柱选别效果的影响     矿浆浓度对浮选柱分选效果的影响见图6。由图6可知，过低的矿浆浓度不利于铁的回收，但给矿浓度过高时，气泡通过回收区的阻力也相应增大，气泡上升困难，导致TFe品位下降。当浓度达到适宜程度时，再增加给矿浓度，回收率呈下降趋势。给矿浓度在40%～45%时，技术指标较好。

图6  矿浆浓度对分选指标的影响     （四）给矿量对浮选柱选别效果的影响     给矿量对浮选柱分选效果的影响见图7。由图7可知，随着处理能力的增加，精矿品位逐渐降低，回收率呈递增趋势。当系统处理能力在70t/h左右时，综合分选指标相对较好。该指标完全达到了系统设计预期的65t/h的处理能力。

图7  给矿处理量对分选指标的影响     五、浮选柱与浮选机分选指标对比     此次浮选柱工业试验系统采用Φ3.6m、Φ3.0m和Φ2.6m3台FCSMC浮选柱，构成一粗二扫中矿磁选浓缩的阳离子全流程反浮选工艺。与浮选机生产系统的一粗一精以及中矿再磨磁选、尾矿回收工艺相比，大大简化了流程。通过工业试验，在给矿处理量为70.61t/h、磨矿粒度为－0.074mm粒级占89.30%、铁品位63.59%情况下，获得了精矿铁品位69.15%，SiO₂含量4.40%，尾矿铁品位22.37%，铁回收率95.81%的较好指标。与浮选柱生产指标相比，在精矿品位基本相同时，精矿产率提高1.27个百分点，回收率提高1.27个百分点，一级品位提高2.13个百分点，合格率提高2.28个百分点；尾矿比回收机给矿（浮选机尾矿）品位低11.78个百分点，比回收机最终尾矿低4个百分点。分选结果对比见表3。 表3  浮选柱与浮选机工业系统分选指标对比

选矿系统	浮选铁精矿指标/%					尾矿品位/%		生产班次
	品位	一级品率	合格品率	产率	回收率	回收机给矿	回收机尾矿
浮选机	69.23	80.75	88.26	86.84	94.54	34.15	26.37	39
浮选柱	69.15	82.88	90.54	88.11	95.81	22.37		40

     六、结语     （一）利用浮选柱分选弓长岭磁铁矿，可以获得铁品位69.15%，SiO₂含量4.40%，铁回收率95.81%的优质铁精矿，较理想的工业试验操作参数为：十二胺药剂用量160～180g/t，粗选循环矿浆压力为0.30MPa，矿浆浓度40%～45%，处理能力70t/h左右。     （二）采用浮选柱一粗二扫工艺流程，可以实现阳离子捕收剂对磁铁精矿提纯、中矿扫选，与现有浮选机五段粗选四段精选、粗选中矿泡沫再磨再选工艺流程相同时，浮选柱精矿产率提高1.27个百分点，铁金属回收率提高1.27个百分点，一级品率提高2.13个百分点，合格率提高2.28个百分点；尾矿品位比浮选机尾矿品位低11.78个百分点，比回收机尾矿品位低4个百分点。