柏泉铁矿联合浮选机组的改造应用实践

肖晶晶，邹正勤，冀瑞锋，黄志营，石艳清，李佳兴

（河钢集团矿业公司承德柏泉铁矿，河北 平泉 067500）

1 引言

柏泉铁矿矿石属超贫钒钛磁铁矿，主要金属矿物为磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿，主要非金属矿物为磷灰石、角闪石、辉石、斜长石。原矿中Fe品位4-12%，P2O5品位1.8-3%。近几年，该矿通过常温浮选工艺对选铁总尾矿进行磷元素的回收，年产磷精粉17万吨，资源综合利用率达61%。随着生产能力逐步提高，选磷浮选粗选设备能力略显不足。经长期现场实践分析，浮选机内泡沫层形成后会维持一段时间，一部分已上浮的粗粒或较难浮的矿化泡沫未被及时收集，随着气泡破裂，泡沫就会破灭，又沉降到槽体底部，形成尾矿排出[1]，造成资源浪费，而且吸附大量药剂影响浮选效果，选磷成本较高。若同时运行两个系列，则矿浆浓度过低，成本也会大幅度提高。因此，对现有浮选机组进行改造以提高粗选回收率成为选磷生产的迫切需要。

2 工艺现状

现有选磷系统采用“一粗二精一扫”工艺，两个系列执行“开一备一”。每个系列均采用水平配置的空间布置，粗选设备为“3+2”模式，即3台KYF50浮选机与2台XCF50浮选机联合应用，扫选设备为2台KYF50浮选机与1台XCF50浮选机联合应用，精选设备为2台KYF20浮选机。通过浮选现场现象分析，粗选槽体矿化层较厚，矿化泡沫数量多，但浮选时间较短[2]，现有浮选刮板无法将矿化泡沫全部刮出，故粗选回收率偏低。

3 技术改造方案

浮选机自下而上分为搅拌区、分离区、矿化泡沫区。其中分离区是通过在该区域矿浆中给入大量的空气，使得吸附了浮选药剂的矿物颗粒与气泡附着，形成矿化气泡的关键区域[3]。承德柏泉铁矿基于对分离区、矿化泡沫区的理论研究和实践分析，充分结合现场条件、工艺布置、浮选机结构特性等因素，创新提出了以下改造方案。

3.1 排出矿化泡沫装置

传统浮选机均采用单侧刮矿方式，刮板结构为双叶对称结构。柏泉铁矿通过监测浮选时间及浮选效果，认为原系统浮选时间较短，故将粗选浮选机组改为双侧刮矿方式，且刮板结构为四叶对称结构，改造前后对比见图1。理论上来讲，比传统刮矿装置的能力提高了四倍。

图1 改造前后浮选机刮泡装置示意图

3.2 充气装置

浮选机的充气量可以保证矿化颗粒能够顺利上浮至泡沫区，提高生产率，改善浮选指标。浮选机必须保证排进足够量的空气并尽量弥散于整个槽体内，因为空气弥散越细越均匀，矿粒与气泡接触的机会越多，浮选效率越高[4]。空气分配器是保证矿浆与空气在叶轮叶片间进行充分混合并均匀散开的主要部件。

改造前柏泉铁矿粗选联合浮选机组的充气方式是每个浮选机槽体由一条12mm的吸气管吸气给入空气分配器，风管布置在浮选机的与原刮板在浮选机两侧对称布置，搭建与槽体盖板之上。系统充气量与进浆量、浮选速度基本吻合。经浮选机双侧刮矿改造后，刮泡速率明显提高，泡沫区的浓度势必会降低，槽体中的矿化反应速率也随之会加快。为了确保槽体内矿化颗粒能够迅速上浮至泡沫区，需要提供更大充其量。该矿在保证叶轮的转数、进浆量、矿浆浓度等因素基本不变的前提下，将原有的吸气管直径加大，同时将空气调节阀开大，以保证系统中的充其量充足。为了避免风管与新增一侧刮板发生碰撞，故改变其布置方式，将每个刮板的一侧边缘处割掉一小节，使风管从刮板与槽体铁板中间的缝隙处引入。

3.3 改造前后效果评价

联合浮选机组改造实施后，粗选和精选精矿量明显增加，泡沫状态较好，粗选精矿化验分析结果见表1。

表1 改造实施前后粗选精矿检验分析数据

通过上表试验标定数据显示，浮选机改造前粗选精矿平均浓度35.68%，平均P2O5品位21.08%。改造后浮选机两侧刮板收集的粗精矿平均浓度分别为35.54%和34.69%，平均P2O5品位20.37%和19.79%。由此可见，改造前后，粗选作业由单侧刮矿改为双侧刮矿，粗精浓度并未出现明显降低，粗精品位降低了1%，也就是说粗精浓度和品位均无基本无较大变化，但刮出的精矿量却增加。同时从扫选数据来看，改造后扫选精矿浓度降低了8.58%，扫选精矿品位降低了7.47%。

综上所述，浮选机改造实施后，在加大充气量的前提下，粗选槽体中更多的矿化泡沫被有效收集再选，故粗选作业回收率明显提高，且扫选作业设备的负荷有所缓解。

4 结论

柏泉铁矿充分结合现场条件及工艺运行情况，通过对XCF/KYF联合浮选机组的改造，实现了双侧刮料方式，提高了浮选机充其量，在保证其他因素不变的前提下，粗选泡沫层厚度减小，精矿刮出量增加，粗选作业回收率明显提高，同时缓解了扫选设备的负荷，为后续工艺创造良好的基础条件，工艺指标得到提升，浮选效果显著提高。