浮选柱在低品位白钨矿粗选中的应用实践

高湛伟，胡林生，郑灿辉，张子瑞

（洛阳栾川钼业集团股份有限公司，河南 洛阳 471542）

0 前言

20世纪60年代初，加拿大人发明了浮选柱，这标志着浮选柱作为一种新型选矿设备进入浮选领域。刚问世时的浮选柱由于各项配备设施不完善，以及出现的各种问题无法解决，不但没有广泛应用，而且已经安装使用了浮选柱的数家选矿厂也被迫拆除，出现的浮选柱热潮冷却下来。直到21世纪初，经历了近半个世纪的发展，浮选柱的结构也越来越完善，逐步发展成为具有结构简单、占地面积小、成本低、自动化程度高、基建投资少、浮选指标优良等诸多优点的选矿设备，备受选矿界关注。随之又掀起了新一轮的浮选柱使用热潮，洛阳栾川钼业集团股份有限公司率先和长沙有色冶金设计研究院共同试验、研究，并将浮选柱应用于钼的粗选及精选中，取得了显著的成效。

1 浮选柱的类型及结构特点、工作原理

1.1 浮选柱的类型

20世纪80年代，浮选柱的研究在气泡发生器和运行稳定控制上取得较大进展，在新设计思想的指导下出现了一大批各具特色的浮选柱。如加拿大的CFCC浮选柱，德国的KHD浮选柱，美国的Flotair浮选柱、VPI微泡浮选柱、MTU型充填介质浮选柱和Wemco利兹浮选柱，俄罗斯KФM浮选柱，澳大利亚的詹姆森浮选柱及全泡沫浮选柱，印度的电浮选柱和磁浮选柱等，这些浮选柱各有特点，其中有一些获得较大成功，均具有常规浮选机无法比拟的分选效果［1］。

我国在吸收国外浮选柱经验的同时，曾先后研制了4种类型的浮选柱，包括中国矿业大学矿物加工工程研究中心研制的旋流微泡浮选柱、中国矿业大学北京校区的充填介质浮选柱和类似于詹姆森的短体喷射浮选柱以及长沙有色冶金设计研究院的无充填介质浮选柱等。

在繁多的浮选柱中，最引人注目的有短体自由喷射式和高柱体逆流式浮选柱，后者被认为是效果最佳的。它有两种形式：一是充填介质式——柱内充满某种结构的材料以粉碎气泡和创造良好的浮选环境；另一种是无充填式——柱内无充填逆流式浮选柱（文中所介绍的浮选柱即为此类）。

1.2 逆流无充填式浮选柱的工作特点

逆流无充填式浮选柱主要包括给矿装置、排尾装置、柱体、充气装置、泡沫淋洗水装置以及工业自动控制系统等主要部件，其工作特点如下。

（1）比常规机械搅拌式浮选机和短体喷射式浮选柱有更大的矿化区。前者的矿化区仅在转子周围的高剪切区，后者也仅在射流所及的范围内，而逆流式浮选柱从给料口到气泡入口的整个捕集区都是矿化带，所以容积利用率高，单位容积的处理能力也大。

（2）矿物颗粒与气泡的碰撞及黏附概率大。机械搅拌式和喷射式浮选机的矿物颗粒和气泡高速甩出时运动方向基本一致，依靠紊流中两者间的速度差碰撞并实现黏附。但紊流不仅可使两者黏附，也可使两者脱离。且为了产生紊流要消耗很多能量。而逆流浮选柱内颗粒和气泡的运动总体上是相向的，虽然运动的绝对速度较小，但相对速度却较大。由于紊流程度低、能耗低，颗粒和气泡的脱离几率也低。

（3）浮选柱产生的气泡分散度高、微细气泡多，因而同样的充气量可产生更大的气液界面，与矿物颗粒就有更多的碰撞机会，而且可产生多个气泡黏附于一个颗粒的气固絮团，减少了气泡和颗粒的脱落几率。此外大量微细气泡上升速度较慢，基本处于层流状态，造成和颗粒碰撞的有利条件，也提高了浮选速率和回收率。

（4）减少了杂质的含量。机械搅拌式浮选机的泡沫中常夹带较多的杂质，而逆流式浮选柱的湍流程度低，顶部又有淋洗水，迫使泡沫间夹带的各种脉石杂质排出，有利于最终精矿品位的提升。

（5）自动化程度高。该浮选柱采用两个自动控制回路，即浮选柱泡沫层厚度控制回路及分散器空气流量控制回路。浮选柱的泡沫层厚度通过锥柱形浮标及超声波来实现。空气流量的大小是保持浮选柱良好运行的关键，空气流量通过流量计进行测定并通过自动控制阀进行调节。

1.3 逆流无充填式浮选柱的工作原理

实质上，逆流无充填式浮选柱是一种具有柱型槽体的无机械搅拌充气式浮选设备。与机械搅拌式浮选机比较，其工作原理是采用矿粒与微细气泡逆流平稳接触的流动方式，提供大量捕收矿粒的机会。矿粒与气泡逆向运动，绝对速度虽小，相对速度却高，紊流度低，流体力学条件比较理想。柱内气泡细小均匀，表面积大，在逆流条件下与矿粒接触机会更多，有利于提高浮选速度和回收率。柱内泡沫层厚度大，可以调节，加上冲洗水的逆流清洗作用，因而富矿比大，可以显著提高精矿品位。

1.4 逆流无充填式浮选柱的结构示意简图

逆流无充填式浮选柱的结构示意简图见图1。

图1 逆流无充填式浮选柱的结构示意简图

2 浮选柱在低品位白钨矿粗选中的应用

2.1 浮选柱应用于白钨矿浮选的技术背景

栾川钼钨矿床是世界上特大型矿床之一，在多年来的选矿生产过程中，对综合回收白钨的研究一直没有停止过。栾川钨矿物属于较难回收的矿物，工艺复杂、品位低、粒度细、易过粉碎和泥化，2000年，洛钼集团与俄罗斯国家实验中心合作进行白钨矿综合回收实验研究，在技术上取得了重大突破，并于2003年建成一座5 000t/a白钨综合回收选矿厂，第一次将钼尾矿再回收白钨应用于生产。目前浮选回收白钨采用的是机械搅拌式浮选机，矿浆进入浮选机，经叶轮强力搅拌，并从进气孔吸入空气，气泡和矿浆充分混合后被叶轮甩出，携带有用矿物弥散于矿浆表面，被刮板刮出。浮选机是选矿最常用的设备，其应用范围广、性能稳定、适应性强，但也有其缺点和不足：其占地面积大，能耗高，配置复杂，不易实现自动控制。尤其在低品位细粒氧化矿浮选中，效率低下，常常泡沫发黏不宜处理。因此对其改进是十分必要的［2］。

鉴于浮选柱在洛钼集团选钼过程中良好的使用效果，洛钼集团钨业选矿一公司通过大胆实践，率先对浮钼尾矿中的低品位白钨矿用浮选柱进行回收，开创了浮选柱选白钨的先河，取得了良好的效果。

2.2 浮选柱在白钨粗选中的应用

洛钼集团钨业选矿一公司于2008年初实现了浮钼尾矿综合回收白钨矿，其实际生产过程如下：浮钼尾矿自流到钨业选矿一公司后直接进入白钨矿粗选阶段。白钨粗选流程为一次粗选、一次扫选，扫选尾矿即为最终尾矿；粗选所得白钨粗精矿，采用加温脱药，再进行精选，获得最终白钨精矿。整个流程中粗选作业、扫选作业均采用浮选柱进行，白钨精选采用BF-4和BF-2机械搅拌式浮选机进行，2009年生产指标见表1，实际生产工艺流程见图2。

表1 2009年生产指标 ％

图2 实际生产工艺流程

从表1中数据可以看出，浮选柱在低品位白钨矿粗选中的使用效果明显，粗精矿品位为1.3％左右，粗选回收率75％左右，精选回收率稳定在94％左右，精矿品位在22％以上。

3 结束语

（1）浮选柱具有结构简单、运行稳定、维修方便、自动化程度高、节省电能及材料消耗、富集比高等特点，并且浮选柱产生的气泡分散程度高、微细气泡多，与矿物颗粒的碰撞及黏附机率大，杂质含量小，对提高回收率和品位具有明显的效果。

（2）浮选柱在洛阳栾川钼业集团钨业选矿一公司白钨粗选中的工业应用结果表明，在原矿品位0.05％左右的情况下，却得到了粗精矿品位约1.3％左右，回收率75％左右的较好指标。

（3）浮选柱充气装置结构设计独特新颖、占地面积小、动力消耗小、维修量小、运行稳定可靠。目前，浮选柱在栾川地区低品位白钨矿粗选中得到普遍应用，取得了人们的认可，并逐步在全国有色金属选矿厂推广使用，具有良好的应用前景。

［1］石德俊.浮选柱在钨钼浮选中的应用［J］.中国钼业，2009，33（3）：9-13.

［2］洛阳栾川钼业集团股份有限公司.一种用于低品位白钨综合回收的浮选柱：中国，ZL 2008 2 0136149.2［P］.2009-08-12.