關于大型浮選機選型的幾個問題

浮選設備作為選礦廠的主體設備之一，其選型的好壞直接影響選礦技術的經(jīng)濟指標。近年來，浮選機選型技術無法滿足浮選機大型化技術的發(fā)展要求，制約了大型浮選機工程化進度。傳統(tǒng)選型方法未充分考慮試驗用浮選機攪拌雷諾數(shù)、充氣速率測試、轉速等流體動力學特性對浮選機型相同的小型試驗浮選機，并采用該型號的浮選機進行小型試驗或者連選試驗，在優(yōu)化工藝藥劑條件的同時，強化浮選機操作參數(shù)條件試驗，才能為大型浮選機提供準確的數(shù)據(jù)支撐。

隨著全球經(jīng)濟發(fā)展對礦物原料質量、數(shù)量要求的不斷增長和礦產(chǎn)資源日趨貧雜，選礦廠的規(guī)模日益擴大，采用高效節(jié)能、大型化、自動化程度高的浮選設備，可顯著提高選礦處理能力和技術指標，降低能量消耗，獲得更高的經(jīng)濟效益，增強企業(yè)的競爭能力。大型浮選設備的研究開發(fā)已成為國際潮流。國外的浮選設備已實現(xiàn)了大型化、高效化、多樣化和自動化，浮選機單槽容積達到300m3也已經(jīng)投入工業(yè)實踐。大型浮選機以其高效率和低能耗，在國內(nèi)外得到廣泛應用，極大地提高了資源綜合利用率，取得了較好效果。

大型浮選機帶來高效益的同時，也產(chǎn)生了一系列的問題。雖然工作原理與小型浮選機相似，但在機械結構、礦漿停留時間分布、泡沫出流方式、液位控制技術、作業(yè)臺數(shù)和作業(yè)配置方式等方面存在差較大的差別。多方面的不同決定了大型浮選機的選型與小型浮選機選型不能按同一種方法處理。浮選槽內(nèi)礦漿停留時間分布是浮選機選型最主要的參數(shù)之一。2009年專家提出了一種大型浮選機的評價方法，認為1臺160m3浮選機容積與7臺16m3浮選機的選礦指標相當，為參照小型浮選機實踐數(shù)據(jù)進行大型浮選機選型提出了一種方法。

這些研究的結果表明，小型浮選機與大型浮選機存在明顯的區(qū)別，兩者的選型既具有一定的相關性，又有顯著的不同。需要探索一種針對大型浮選機的選型方法來滿足選廠設計和生產(chǎn)的需要。

一、浮選機工業(yè)選型的現(xiàn)狀

1、常見浮選機的選型程序

常規(guī)的浮選機選型思路一般分三步走：選取代表性礦物進行小型試驗，確定基本的選礦工藝條件；進行擴大連選試驗，優(yōu)化選別工藝條件；根據(jù)浮選時間經(jīng)驗放大系數(shù)，確定工業(yè)型浮選機的容積和數(shù)量。一部分的選礦項目由于相關類似工業(yè)實踐，而省去了第二項內(nèi)容中的連續(xù)擴大試驗，直接由小型浮選試驗根據(jù)相關經(jīng)驗確定工業(yè)選型方案。

2、常規(guī)浮選機選型存在的不足

常規(guī)的選礦試驗重點關注兩方面的因素：礦石性質（如礦物的組成、粒度分布、形狀、礦物的可浮性）和浮選環(huán)境（藥劑用量、pH值、浮選時間、礦漿濃度和溫度等）。通常存在三個方面的缺失：

（1）浮選機攪拌轉速沒有作為必要的參數(shù)進行全方面試驗；

（2）浮選機充氣速率沒有作為必要的參數(shù)進行全方面試驗；

（3）沒有考慮小型試驗浮選機是否與工業(yè)型浮選機的匹配。

2002年曾克文研究了攪拌雷諾數(shù)對浮選機選礦性能的影響，以包頭鋼鐵公司鐵精礦反浮選脫氟和中州鋁業(yè)公司的正浮選鋁土礦為試驗工藝流程，固定選礦工藝參數(shù)不變，分別改變不同的浮選機轉速，在12L浮選機中對實際礦石浮選試驗。研究結果表明當?shù)V漿紊流強度（葉輪攪拌雷諾數(shù)）較低時，隨紊流強度增加，螢石泡沫精礦的產(chǎn)率、回收率逐漸增加，當紊流強度達到0.32×10的6次方時，浮選指標最佳，紊流強度增加時，螢石品位和回收率都下降，降低了反浮選脫氟效果。用贛州中州鋁廠鋁土礦進行正浮選過程紊流強度對浮選影響的試驗，結果類似螢石浮選，浮選最佳值出現(xiàn)在中等紊流強度0.29×（6）。實際礦石浮選試驗表明，紊流強度過大對粗顆粒浮選不利。紊流強度對浮選有雙重作用，紊流強度低時，有利于泡沫穩(wěn)定，礦粒不易從氣泡上脫落，但太低，不利于礦粒與氣泡發(fā)生碰撞黏附和礦粒懸浮。紊流強度高時，有利于礦粒與氣泡發(fā)生碰撞粘附和礦粒懸浮，但太高，易造成礦粒從氣泡上脫附，所以選取最佳的紊流條件是浮選的關鍵。

空氣是浮選機最廉價同時也是最重要的藥劑這一。充氣速率大小會影響浮選機選別性能的好壞。對于外加充氣機械攪拌浮選機（例如KYF型浮選機），如果待選礦石的充氣量不能確定，一方面可能導致配套風機選型過大，增加了選廠能量的消耗，而且大風機在小流量下工作不利于風機的使用；反過來風機選型過小，影響浮選機的正常生產(chǎn)，浮選機的選礦效果不能完全發(fā)揮。而對于自吸氣浮選機（BF或者JJF型浮選機），如果待選礦石對充氣量特別敏感，浮選過程將變得難以操作。

現(xiàn)如今使用的小型試驗浮選機，是20世紀50-70年代占據(jù)國內(nèi)礦山主流機型的前蘇聯(lián)A型浮選機而相應發(fā)展起來的，是為當時的生產(chǎn)服務的。進入20世紀80年代，A型浮選機大部分被BGRIMM系列浮選機取代，但20多年過去了，小型浮選試驗的浮選機型并沒有根據(jù)現(xiàn)實情況能發(fā)生很大變化。BGRIMM同規(guī)格小型試驗浮選機沒有得到普遍使用。

以上所述的不利因素，與浮選技術的發(fā)展程度愈來愈不適應，需要即時改進，才能促進選礦技術進一步提高。

二、大型浮選機選型時的考慮

2008年32臺KYF-160在中國黃金集團烏奴格吐山礦一期項目投入運行，2009年18臺KYF-200在德興銅礦大山選廠投入運行，2012年7月16臺KYF-320浮選機中國黃金集團烏奴格吐山礦二期項目成功使用。這些高效節(jié)能、大型化、自動化程度高的大型浮選機的應用，不僅推動了選礦技術的進步，同時也帶來了較大的經(jīng)濟效益。但在項目之初的設備選型由于數(shù)據(jù)支撐的缺失存在較大的難度。通過這幾年的工程實踐，我們認為大型浮選機在選型時應考慮以下主要內(nèi)容。

1、短路情況

小型浮選機的礦漿短路情況存在，常年的選礦實踐對每個作業(yè)浮選機數(shù)量有不少于6槽的限制。

雖然短路情況的存在，但大型浮選機由于通過的礦漿量大，單槽的泡沫產(chǎn)率大，為了流程能夠平衡和便于控制，大型選機關于限定槽數(shù)的概念也在開始變化，目前粗-掃選浮選槽少于6槽的大型選礦廠已有不少實例。單槽和雙槽的配置也已經(jīng)出現(xiàn)。所以在確定每系列浮選槽的槽數(shù)時，應視浮選機的規(guī)格、浮選時間等因素不同，參照類似企業(yè)實例選定。

2、浮選時間

工業(yè)選型用的浮選時間需要考慮放大系數(shù)和浮選機內(nèi)礦漿停留時間兩方面因素：

（1）放大系數(shù)

根據(jù)小型試驗確定的浮選時間，對于采用容積小于30m3的浮選機，時間放大系數(shù)在1.5~2.5。而大型浮選機由于短路的情況應該有所放大，其值視不同礦物而定，一般應不小于3.

（2）浮選機內(nèi)礦漿停留時間

礦漿時間動態(tài)計算小型浮選機浮選時間一般為一個作業(yè)總容積除以作業(yè)第一槽的給礦體積量。而作為大型浮選機尤其超大型浮選機，一個浮選作業(yè)有單槽或者兩槽組成，每個浮選槽泡沫產(chǎn)率較大。對于雙槽的作業(yè)來說，其第二槽的給礦體積量應該減去第一槽的泡沫量，而不能按照作業(yè)第一次槽的給礦體積量計算。

三、結論

為了能夠進行更好的浮選機選型，尤其是大型浮選機的選型，應該研制開發(fā)與工業(yè)應用浮選機型相同的小型試驗浮選機，并采用該型號的浮選機進行小型試驗或者連選試驗，在優(yōu)化工藝藥劑條件的同時，應該強化浮選機操作參數(shù)條件試驗，才能為大型浮選機的選型提供準確的數(shù)據(jù)支撐。