基于柱机联合的硫化矿分级浮选研究博士学士学位论文.docx

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基于柱机联合的硫化矿分级浮选研究博士学士学位论文

博士学位论文

基于柱-机联合的硫化矿分级浮选研究

StudyonClassificationFlotationof

SulphideOreBasedonCollaborationofFlotationColumnandFlotationCell

二○一二年十月

摘要

在硫化矿的分选过程中，大部分硫化矿在磨矿细度相对较粗的情况下就可以达到分选要求，较粗的磨矿细度意味着在硫化矿分选中具有更宽的粒级范围，对宽粒级含金黄铁矿的分选过程进行分析研究，发现浮选柱对较粗粒级的回收效果不佳，而浮选机对细粒级分选的选择性较差，进一步的分析研究表明：

在工业生产中，浮选机用于快浮和稳定性扫选所得精矿的平均粒径为0.09mm，而浮选柱用于一粗一精流程所得精矿的平均粒径只有0.06mm，说明较宽粒级的硫化矿浮选对于不同的浮选方式具有一定的“粒度效应”，在大红山铜矿的分选过程中也发现浮选机对细粒级的浮选效果不佳，而柱式浮选对粗粒级的分选指标较差。

对矿物浮选过程进行了浮选动力学分析，通过对矿物颗粒与气泡的碰撞、附着和附着牢固度的影响因素的理论研究，得到了浮选过程中粒度与浮选环境参数的关系：

随着浮选矿物粒度的增大，在浮选过程中需要较低的紊流强度、较大的气泡直径、较大的充气量、较小的矿化泡沫升浮距离、较小的泡沫层厚度和较大的浮选药剂用量。

在实验室对大红山铜矿不同粒级硫化铜矿物浮选的试验结果也验证了上述理论研究得到的规律。

在进一步分析的基础上，推导得到了不同流态下，不同粒级的矿物颗粒捕集概率的表达式。

对旋流-静态微泡浮选柱和常规浮选机两种不同浮选方式进行了紊流强度、泡沫升浮距离、气泡直径和泡沫层厚度等浮选过程特征参数方面的对比研究，发现柱式分选比机式分选过程具有更强的紊流强度，更高的泡沫升浮距离，更小直径的气泡和更厚的泡沫层厚度。

通过上述对宽粒级硫化矿的不同粒级对分选环境的需求的变化和不同浮选方式的浮选过程特性的对比分析，可以发现：

柱式分选过程特性更符合细粒级矿物对分选环境的要求，而浮选机更适合用于处理较粗粒级矿物。

因此，用单一的浮选方式来处理宽粒级的矿物，矿石的物性与浮选方式不匹配，必然会导致“粒度效应”的出现。

根据粒度效应的特性，按照进一步强调粒度特征，针对矿物可浮性特征的原则，构建了包括浮选柱本身多流态、浮选柱与浮选机两种方法结合的基于设备内部以及不同设备之间的多流态梯级强化浮选过程：

基于柱-机联合的宽粒级硫化矿分级浮选工艺。

为了实现硫化铜矿的分级浮选工艺，对宽粒级硫化矿的分级过程进行了研究和分析计算，并对现场的磨矿分级流程进行了改造，在不影响原有磨矿分级系统的前提下，通过旋流器的串联应用，充分利用旋流器溢流的余压和设备之间的高差，解决了分级浮选对浮选物料的细度、浓度和矿量在浮选柱和浮选机之间合理分配的问题，为基于柱-机联合的分级浮选工艺流程在工业上的应用奠定了基础。

在大红山铜矿进行了硫化铜矿柱-机联合分级浮选的工艺研究，实验室试验表明：

无论对于单一浮选机还是对于浮选柱的分选，分级浮选的分选指标都要好于不分级浮选的指标。

粗粒级采用浮选机分选，细粒级采用浮选柱分选的浮选柱+浮选机的分级浮选新工艺的分选指标又优于单一的浮选机和浮选柱分级浮选工艺。

这与前期的理论分析是一致的。

粗粒级利用浮选机进行一粗一扫，粗精矿再磨两次精选的浮选工艺，细粒级利用浮选柱进行一粗一精的浮选工艺，耦合而成的浮选柱+浮选机的分级浮选新工艺的分选指标可以达到精矿品位为21.93%，精矿回收率为95.88%的分选指标，与不分级分选工艺相比较在精矿品位接近的情况下，精矿回收率提高1.56个百分点。

在分级浮选工艺设计的基础上，针对大红山铜矿磨矿的实际情况，对单段磨矿和两段磨矿的产物特性进行了研究，认为单段磨矿产物中最容易浮选的粒级的产率明显低于两段磨矿，是单段磨矿流程分选指标低于两段磨矿的最主要原因。

在大红山铜矿Ⅲ系列进行了基于单段磨矿的硫化矿柱+机联合分级浮选流程的工业试验，分级浮选流程的指标与未分级浮选的指标相比较，在精矿品位提高3个百分点的同时，回收率提高0.5个百分点，其中Ⅲ系列浮选机的回收率比原来提高了0.1个百分点，精矿品位提高了近3.5个百分点；浮选柱回收率比原来提高1个百分点，精矿品位也同时提高了1个百分点左右，都体现出了比较好的分选效果。

对浮选柱浮选细粒级的浮选产品通过粒度分析和解离度分析，发现浮选柱对各个粒级的分选指标都比较好，品位相对偏低的主要原因是解离度偏低造成的。

对浮选机浮选粗粒级的浮选产品的粒度分析和工艺矿物学的研究表明：

由于较细粒级的数量的减少，粗粒中的细粒部分浮选指标较有了大幅度提高，但最粗粒级部分的回收效果不佳，主要源于现场Ⅲ系列单段磨矿流程导致的入浮矿物的粒级分布不合理和现场扫选设备的不足。

在分级浮选工艺条件下，浮选柱和浮选机的浮选指标与不分级浮选相比都有一定提高，在耦合矿石物性与设备特性的多流态分级浮选工艺条件下实现了宽粒级硫化铜矿物的高效分选。

本论文有图31幅，表58个，参考文献148篇。

关键词：

柱-机联合流程；分级浮选；粒度效应；硫化矿；单段磨矿。

Abstract

Therequiredgrindingfinenessforsulfideoreflotationisusuallycoarser,whichmeansthewidersizefrictionintheprocessing.Itwasfoundthattheflotationcolumncouldn’tprocessthecoarserparticlesefficiently,andtheflotationcellhadlessselectivityinfinerparticlesduringtheprocessingapyritecontaininggoldoreinsomedressingplantofShandongProvince,furtherinvestigationsshowedthatthemeanparticlesizeoftheconcentrateofflotationcellsusedasthefastandscavengingflotationwere0.09mmwhilethemeanparticlesizeoftheconcentrateofcyclonic-staticmicro-bubbleflotationcolumn（FCSMC）usedinroughandcleanflotationinthesamesystemwere0.06mm,whichalsoprovedthegranularityeffectforbothflotationcolumnandcells,thesameconclusioncanalsobeinducedintheprocessingofsulfidecopperoreinDahongshancoppermine.

Theflotationdynamicanalysesoftheflotationprocessarecarriedoutbythetheoreticalresearchinflotationprocessofthecollision,attachmentandstabilityofmineralparticlesandbubbles,andtherelationshipofmineralgranularityandtheflotationprocessingsurroundings：

Thelowerturbulenceintensity,biggerbubblediameter,biggeraerationvolume,smallerascendingdistanceofmineralizedbubbleandbiggerdosageofflotationreagentswereneededwiththeenlargingofthemineralgranularity,someofwhichwasalsovalidatedbylaboratoryexperimentinDahongshancoppermine.

Thenthecaptureprobabilityexpressionsofdifferentmineralgranularityindifferentflowpatternswasconductedbasedonthefurtherdeducingofthegranularityeffect.

Theresultsofstudyonthedifferentflotationequipmentareshownasfollows:

ThecharacteristicsofflotationprocessofFCSMCareinvolvinginhigherturbulenceintensity,tallerascendingdistanceofmineralizedbubble,smallerbubblediameter,andhigherfoamlayerthanthoseofflotationcellsinflotationprocess

Accordingtothecouplingoftherequirementofthedifferentmineralgranularityandtheflotationcharacteristicsthedifferentflotationmethods,itcanbeconcludedthattheflotationcharacteristicsofFCSMCaresuitabletotherequirementsofthefineparticleswhileflotationcellstocoarseparticles.Sothegranularityeffectevitablyoccurredwhenthewiderparticlesizematerialsareonlyprocessedbyonekindofflotationmethods,becauseofthemismatchingofmaterialrequirementandtheequipmentcharacteristics.

TheflotationprocesswithmultipleflowpatternsandstepenhancementbasedonthemultipleflowpatternsofFCSMCitselfandFCSMCandflotationcellisfounded,whichemphasizeoncharacteristicsofthegranularityprofileandflotabilityofminerals.

Furtherresearchesaredevelopedtofulfilltheflotationprocesswithmultipleflowpatternsandstepenhancement,thenthegrindingandclassificationsystemsaremodifiedbytheusageofreclassificationhydrocyclones,whichsolvestheseparationsoffineness,concentrationandoremassrateinwidegranularityfrictionmineralbyutilizingtheresidualpressureoftheformerhydrocycloneandtheheightofthetwohydrocyclones,andit’sfoundedthattheusageofthelatterhydrocyclonehavenoeffecttothegrindingandclassificationsystemsbycalculationsandstimulationsThentheobstaclesinFCSMCandflotationcellclassificationflotationsystemaresmoothlyremoved.

AndtheflotationflowsheetofclassificationofFCSMCandflotationcellinsulfidecopperoreiscarriedoutinDahongshancoppermine.SomeconclusionscanbeattainedfromthelaboratoryexperimentinDahongshanmine.

1）TheflotationperformancesoftheclassificationflotationarebetterthanthatofdirectflotationforboththeFCSMCandflotationcells.

2）TheflotationperformancesofnewtechnologyofcouplingFCSMCprocessingfineparticleandflotationcellprocessingcoarseparticleareevenbetterthanthatofclassificationflotationonlybyFCSMCorflotationcells.

3）Withtheconditionof“onestageroughingandonestagecleaning”flowsheetinfineparticleand“onestageroughing,onestagescavenging,roughconcentrationregrindingandtwostagecleaning”flowsheetincoarseparticle,theconcentratecontaining21.93%CuwiththerecoveryofCu95.88%wasattainedbythecouplingnewtechnology,whichis1.56percentageshigherthanthatofdirectflotationincopperrecoveryatalmostthesamecoppergrade.

Thecomparisonofproductscharacteristicsbetweenonestageandtwostagesgrindingisproposed,anditisfoundthattheyieldsofthefinestandcoarsestgranularityinproductionofonestagegrindingaremuchlargerthanthatoftwostagesgrinding,whichisthemostimportantreasonoftheworseflotationperformanceinflotationofonestagegrindingproducts.

ThestudyonclassificationflotationofsulfideorebasedoncollaborationofFCSMCandflotationcelliscarriedoutinindustrialexperimentinDahongshancoppermine,andsomeconclusionsarealsocanbedrawn.

1）TheflotationperformanceofclassificationflotationbasedoncollaborationofFCSMCandflotationcellinthe3rdsystemare3percentageshigherincoppergradeofconcentrationand0.5percentageshigherinrecoverythanthatofdirectflotationinformerproducinginthe3rdsystem.

2）Theflotationperformanceofflotationcellinthe3rdsystemare3.5percentageshigherincoppergradeofconcentrationand0.1percentageshigherinrecoverythanthatofdirectflotationinformerproducinginthe3rdsystem,whichisbetterthanthatofdirectflotation.

3）TheflotationperformanceofFCSMCinthe3rdsystemare1percentagehigherincoppergradeofconcentrationand1percentageshigherinrecoverythanthatofdirectflotationinformerproducinginthe3rdsystem.

ThegranularityandliberationanalysesofflotationproductoftheFCSMCshowthattheFCSMChasprocessedallthemineralgranularityperfectly,thelowergradeofconcentratesarebecauseofthelowerliberationdegree,andthereasonsofthelowerrecoveryoffloatationcellcomesfromthelowerrecoveryincoarseparticlemineralwhichareproducedbyonestagegrindinginthe3rdsystemandthedeficiencyofthescavengingequipmentconfigurationmode.

TheflotationperformanceofflotationcellandFCSMCintheflotationflowsheetofclassificationflotationbasedoncollaborationofFCSMCandflotationcell,arebothbetterthanthatofdirectflotation,whichistherealizationofefficientseparationofwidergranularitysulfidecopperorebycouplingofcharacteristicsoreandflotationequipment.

Thereare31pictures,58chartsand148referencedocumentsinthedissertation.

Keywords:

collaborationofcyclonic-staticmicro-bubbleflotationcolumnandflotationcell;classificationflotation;separationmechanism;sulfphideore;onestagegrinding.

ExtendedAbstract

Therequiredgrindingfinenessofsulfideoreisusuallycoarserforflotation,whichmeansthewidersizefrictionintheflotationoftheseores.Itwasfoundthatthe.flotationcolumncouldn’tprocessthecoarserparticlesefficiently,andtheflotationcellhadlessselectivityinfinerparticlesduringtheprocessingthepyritecontaininggoldoreinsomedressingplantofShandongProvince,furtherinvestigationsshowedthatthemeanparticlesizeoftheconcentrateofflotationcellsusedasthefastandscavengingflotationwere0.09mmwhilethemeanparticlesizeoftheconcentrateofcyclonic-staticmicro-bubbleflotationcolumn（FCSMC）usedinroughandcleanflotationinthesamesystemwere0.06mm,whichalsoprovedthegranularityeffectforbothflotationcolumnandcells