分支浮选在低品位铝土矿选矿中的应用实践

2020-02-26李正丹

矿冶 2020年1期

李正丹

(河南东大科技股份有限公司，河南登封 452470)

分支浮选是将原矿浆分为几支，前一支浮选的精矿加到次一支，与次一支的原矿混合后进行浮选，从而人为提高原矿品位，减少次一支的用药量。分支浮选最适合于贫矿，在低品位黑钨矿的浮选中已经得到成功应用[1]。根据实际流程需要，分支浮选又分为分支粗选和分支串流浮选等。其中，分支粗选是把原矿浆分成几支浮选，即将前一支浮选的粗精矿与下一支的原矿浆合并进行粗选。最后一支粗选可产出最终精矿或将精矿送往下一作业再精选。若有两个浮选系列，则可将第一系列的粗选泡沫并入第二系列粗选[2]。分支串流浮选，实质上是既分支浮选又串流浮选的组合流程，具有更大的可变性。所谓串流即是根据某种需要将中矿导入另一支的特定作业位置，如将第二支粗选的泡沫导入第一支的粗选作业，同时将第一支扫选的泡沫导入第二支的粗选作业。分支串流浮选流程适用于具有两个以上浮选系列的选矿厂，对于只有一个生产系列的选矿厂则无法实施[2]。分支浮选的本质是通过将后序作业中的泡沫产品加入前序作业中，人为提高入选矿浆品位，“后续作业”和“前序作业”既可以是同一个系列的紧邻上下作业或跨序作业，也可以是不同系列之间的作业。因此分支浮选的形式多种多样，每个选矿厂可以根据各自的矿种、矿石性质等灵活应用。

1 某铝土矿选矿厂常规浮选现状

河南某铝土矿选矿厂，原矿来源于矿山开采过程中的低品位铝土矿废渣，A/S仅2.0左右，Al2O3含量仅50%左右。对于低品位铝土矿，氧化铝厂无法将其作为原料直接利用，必须先经过选矿提升A/S达到5.5以上后方可使用。因矿石品位低、杂质嵌布情况复杂，常规浮选实践中经常出现精矿质量难以提高、尾矿品位偏高、浮选药剂使用量大致使循环水处理困难等情况。

1.1 矿石性质

矿石平均真密度2.37 g/cm3，平均莫氏硬度2.9，矿石结构主要为他形晶粒状结构、鳞片状结构、自形-半自形粒状结构、泥状结构、片状结构、块状结构、蜂窝状结构、包含结构等。矿石构造主要为浸染状构造、马尾丝状细脉浸染构造、脉状充填构造、斑状构造等[3]。原矿主要矿物组成见表1，主要化学成分见表2。

表2 原矿主要化学成分

由表1可知，矿样中的矿物组成较多，主要铝矿物为一水硬铝石、极少量的一水软铝石，其他金属矿物主要是铁矿物等，脉石种类繁多，主要有高岭石、石英、长石和云母等。

由表2可知，矿样中Al2O3含量为52.26%，A/S为2.09，属于超低品位铝土矿，通过选矿大幅度提升品位的难度较大。

1.2 现有选矿流程

该选矿厂现有两条相同的生产线(以下简称A系列、B系列)，现有选矿流程为：原矿经过三段一闭路破碎后，进入湿式球磨机，球磨机与水力旋流器构成闭路，旋流器溢流进入浮选系统。浮选流程为一次粗选、一次精选和一次扫选，浮选设备采用自循环式浮选柱，最终精矿和尾矿分别经过深锥浓密机和板框压滤机进行脱水处理。

现有生产线浮选工艺流程图如图1所示。

图1 现有生产线浮选工艺流程图Fig.1 Flowsheet of flotation process in the existing production line

1.3 现有流程存在的问题

受原料性质波动，药剂批次或厂家变更等因素的影响，生产指标常常出现较大幅度的波动，主要表现在铝精矿A/S偏低、产率不稳定、细粒级脉石矿物抑制效果差。为了提高精矿品位和产率，减少流失于尾矿中的有用含铝矿物，选矿厂技术人员多年来一直在探索采用新工艺、新药剂、新设备。当前从药剂和设备方面来提升选矿指标的空间已经十分有限，技术人员也一直在探索使用各种新工艺，但效果并不明显。

生产实践中发现，造成精矿产品指标不好的可能原因有：1)原料本身属于超低品位铝土矿，伴生的细、杂、软的脉石矿物较多，而破碎阶段的预先筛分设备投入量不足，造成了大量细、杂、软的脉石进入磨矿系统，通过磨矿，加剧了脉石矿物的泥化，大量细小粒级的脉石进入浮选系统，恶化了浮选环境，使浮选过程中的选择性变差，细粒级脉石大量进入精矿。2)浮选流程偏短，现有的一次粗选、一次精选、一次扫选流程可能达不到使脉石矿物和有用矿物充分分离的效果。3)浮选设备冗余量偏小，造成了矿浆在浮选设备中的停留时间不足、矿化过程不彻底。

2 分支浮选工业应用实践

针对现有浮选流程存在的问题，为提高精矿品位和产率，在保持现有生产设备和浮选药剂种类不变的情况下，对现有生产线的浮选流程进行了优化，在A、B系列间开展分支粗选和分支串流浮选的工业条件试验，效果显著。

2.1 分支粗选应用实践

铝土矿属于精矿产率很高的氧化矿矿种，产率一般为50%～70%，结合前人的试验和生产经验，一个系列的粗选泡沫不宜全部导入到另一个系列的粗选中：一方面是由于一个系列的全部粗选泡沫量太大，全部导入会超出另一个系列粗选设备的承载能力；另一方面，全部导入扰乱了原有粗选体系中的离子结构、泡沫群系和药剂系统。因此在生产实践中，先后采用了将A系列粗选泡沫量的5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%分别导入到B系列的粗选作业中，对比不同导入量时的浮选指标。工艺流程见图2，试验结果见表3。

图2 分支粗选应用实践工艺流程图Fig.2 Flowsheet of application practice for branch rough selection

表3 B系列在不同条件下的分支粗选粗精矿指标

备注：扣除A系列导入的粗精矿指标，假设A系列导入的粗精矿全部选出。

由表3可知，随着粗选泡沫导入量的增加，B系列粗选的粗精矿产率和铝硅比均有所提高，但导入量达到25%以后，上述指标均有下降趋势，而Al2O3回收率变化趋势不明显。结合原有指标、粗选设备的承载能力，决定将导入量确定为20%。此时，由于A系列粗精矿的导入，给B系列粗选带来了少量药剂，减少了B系列粗选的药剂使用量。工业试验中，导入量每增加5%，设定捕收剂减少用量10 g/t原矿，指标反而得到逐步改善。而且提高了B系列粗选的入选原矿浆品位，改善了浮选群系，粗精矿还能起到“载体”和“背负”的作用，有利于B系列粗选过程中贫细连生体颗粒的上浮，减少了有用矿物的流失。

2.2 分支串流浮选应用实践

上述分支粗选流程实践中，依然保留了原始流程的切换通道，将生产流程切换到原有流程，进行了两个系列间的分支串流浮选实践。具体操作步骤是：将B系列的扫选精矿分出一部分，导入到A系列的粗选作业中，其原理和优点与前述分支粗选相同。与前述分支粗选方法类似，B系列扫选精矿导入到A系列粗选中的量分别为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%，对比不同导入量时的浮选指标，工艺流程见图3，试验结果见表4。

图3 分支串流浮选应用实践工艺流程图Fig.3 Flowsheet of branch-series flotation application practice

表4 A系列在不同条件下的分支串流浮粗精矿指标

备注：扣除B系列导入的扫选精矿指标，假设B系列导入的扫选精矿全部选出。

由表4可知，采用分支串流浮选，导入扫选精矿量，同样影响浮选指标，随着B系列扫选精矿导入量的增加，A系列粗选的粗精矿Al2O3回收率和铝硅比均有所提高，但导入量达到10%以后，上述指标均开始呈下降趋势，而粗精矿产率变化趋势不明显。因此导入10%左右的扫选精矿时，整个系统的浮选指标最佳。原因可能是扫选精矿残存药剂较多、扫选精矿本身粒度较细且已夹带了部分细粒脉石，导入量太大时，虽然可提高粗选入选矿浆品位，但对粗选环境有恶化的趋势。因此，确定B系列扫选精矿量的10%导入到A系列的粗选作业中。

2.3 分支粗选和分支串流浮选联合工业应用实践

为了进一步提高产品指标，将上述的分支粗选和分支串流浮选相结合，即A系列粗精矿的20%导入到B系列的粗选作业中，同时B系列扫选精矿的10%导入到A系列的粗选作业中。B系列的扫选精矿导入到A系列的粗选作业中，可以弥补A系列因分支粗选而流失的矿浆量，平衡两个系列之间的矿浆分配，保证各设备在设计的冗余量范围内运行，对比不同导入量时的浮选指标。工艺流程见图4，试验结果见表5。