分支浮选在低品位铝土矿选矿中的应用实践

分支浮选在低品位铝土矿选矿中的应用实践李正丹，王秀峰，李民菁，兰建厚，万兵（河南东大科技股份有限公司，河南登封452470）摘要：本文论述了分支浮选在河南某铝土矿选矿厂工业应用实践。在两个平行的浮选系列中先后采用分支粗选、分支串流浮选、分支粗选和分支串流浮选联合的工业试验流程。在工业试验过程中，通过改变分支的矿浆导入量和减少药剂用量，确定了最佳生产条件。本工业应用实践流程简单、操作方便、具有很好的示范意义。关键词：浮选；铝土矿；分支浮选ApplicationPracticeofBranchFlotationinBeneficiationofLow-gradeBauxiteLIZhengdan,WANGXiufeng,LIMinjing,LANJianhou,WANBing(HenanEastarScience&TechnologyCo.,Ltd.,DengfengHenan452470,China）Abstract：ThispaperdescribestheindustrialapplicationofbranchflotationinabauxiteconcentratorinHenanProvince.Inthetwoparallelflotationseries,thecombinedindustrialtestprocessofbranchroughselection,branch-streamflotation,branchroughselectionandbranch-streamflotationwereadoptedsuccessively.Intheprocessofindustrialtest,theoptimumproductionconditionsweredeterminedbychangingthepulpintroductionamountofbranchesandreducingthedosageofreagents.Theindustrialapplicationpracticeprocessissimple,easytooperateandhasgooddemonstrationsignificance.Keywords:flotation;bauxite;branchflotation1分支浮选工艺简述1.1由来20世纪50年代苏联人最先提出“泡沫产品的分配流程”，这是分支浮选的雏形，旨在人为提高入选矿石的品位，对某些矿石的实验室试验有一定的效果，但此后长时间无具体的应用实践报道。1976年在胡为柏教授的带领下，我国选矿工作者进行了低品位黑钨矿的分支粗选、分速精选和浓浆充气搅拌工艺的试验研究，取得了非常明显的效果，精矿品位和回收率都有明显提高，各种药剂用量相应减少。1981年，胡为柏教授等人对高品位铝土矿进行分支浮选试验，证明了分支浮选对原矿品位高、精矿产率大的矿种也很有效。1.2工艺简述分支浮选是一种新型浮选工艺，根据流程需要，又分为分支粗选和分支串流浮选等。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，如图1。最后一支粗选可产出最终精矿或其精矿送往下一作业再精选。若是生产现场有两个系列，则可将第一系列的粗选泡沫并入第二系列粗选。图1分支粗选流程示意图Fig.1BranchRoughSelectionFlowDiagram分支串流浮选，实质上是既分支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，如图2是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1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。图2分支串流浮选流程示意图Fig.2Branch-streamFlotationFlowDiagram2某低品位铝土矿常规浮选实践中存在的问题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。对于这部分原料，氧化铝厂及其他下游用户是无法直接利用的，必须经过选矿提升品位后方可使用。2.1矿石性质矿石平均真比重2.37，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。原矿主要矿物组成见表1，主要化学成分见表2。表1原矿主要矿物组成及其相对含量（%）Table1Themainoremineralscompositionandrelativecontent(%)矿物名称相对含量/%矿物名称相对含量/%一水硬铝石51.2长石5.2一水软铝石1.2方解石0.9高岭石10.7云母类5.1磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿12.8其它粘土矿物3.1石英9.8从表1可以看出：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，其他金属矿物主要有铁矿物、锐钛矿等，脉石种类繁多，主要有高岭石、石英、长石和云母等。表2原矿主要化学成分分析（%）Table2Themainorechemicalcompositionanalysis(%)化学成分SiO2Al2O3CaOTiO2MgOK2O含量/%24.9552.261.181.810.771.26化学成分Na2OTFeSC其他含量/%0.1715.960.190.750.70由表2可以看出：矿样中Al2O3含量为52.26%，A/S为2.09，属于特低品位铝土矿，通过选矿大幅度提升品位的难度大。2.2现有工艺流程该选厂现有生产流程为传统选矿流程：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浓缩后进行压滤处理，精矿外售，尾矿暂存于尾矿干排堆场，进行下一工序的综合利用。现有浮选工艺流程图见图3。图3现有浮选工艺流程图Fig.3ExistingFlotationProcessFlowChart2.3现有流程存在的问题在浮选生产实践中，受原料性质波动、药剂的批次或厂家变更等因素影响，生产指标常常出现较大幅度波动，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原料本身属于特低品位铝土矿，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，现有的一粗一精一扫流程，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。3分支浮选应用于低品位铝土矿浮选中的效果分析针对现有流程在生产实践中暴露出的问题，为提高精矿品位和产率，在保持现有生产设备和浮选药剂制度不变的情况下，对现有的浮选流程进行了优化，引入分支浮选，效果显著。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。该选厂现有两个平行浮选生产线，两个系列的生产能力、设备型号、工艺流程、药剂制度均相同。在A、B系列间采用分支粗选和分支串流浮选，浮选原则流程和药剂制度均维持不变，以下针对这两次分支浮选的应用实践进行论述。3.1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，一般产率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%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，工业试验结果见表3，工艺流程见图4。图4分支粗选应用实践流程图Fig.4ApplicationPracticeFlowChartofBranchRoughSelection表3B系列在不同条件下的分支粗选粗精矿指标（%）Table3IndicatorsofBSeriesCoarseConcentrateforBranchRoughSeparationunderDifferentConditions(%)A系列粗选泡沫导入到B系列粗选作业中的比例/%05101520253035产率/%51.3451.6552.2152.8954.2652.8750.4647.39Al2O3回收率/%57.6358.0957.8658.7759.2459.3258.6459.95铝硅比（A/S）3.523.714.064.013.11B系列粗选捕收剂用量/g/t·原矿500490480470460450440430注：扣除A系列导入的泡沫指标，假设A系列导入的泡沫全部选出。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10g/t·原矿，指标反而得到逐步改善；另外提高了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。3.2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，工业试验结果见表4，工艺流程见图5。图5分支串流浮选应用实践流程图Fig.5Flowchartofbranch-seriesflotationapplicationpractice表4A系列在不同条件下的分支串流浮粗精矿指标（%）Table4CrudeconcentrateindicesofAseriesofbranch-seriesflotationunderdifferentconditionsB系列扫选精矿导入到A系列粗选作业中的比例/%05101520253035产率/%52.0851.9052.1751.7952.4552.8750.4449.39Al2O3回收率/%56.3757.6558.2757.9057.8157.1256.2056.05铝硅比（A/S）3.493.924.154.013.973.723.873.64A系列粗选捕收剂用量/g/t·原矿500490480470460450440430注：扣除B系列导入的泡沫指标，假设B系列导入的泡沫全部选出。由表4可知，采用分支串流浮选，导入扫选精矿量的不同，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。分析原因，可能是扫选精矿残存的药剂较多、扫选精矿本身粒度较细且已夹带了部分细粒脉石，量太大的情况下，除了前述的提高粗选入选矿浆品位等优点外，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。3.3分支粗选和分支串流浮选联合工业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，工业试验结果见表5，工艺流程见图6。图6分支粗选和分支串流浮选联合工业实践流程图Fig.6JointIndustrialPracticeFlowChartofBranchRoughSelectionandBranch-streamFlotation表5分支浮选与原浮选最终指标对比（%）Table5Comparisonsoffinalindexesbetweenbranchflotationandoriginalflotation(%)分支浮选（分支粗选+分支串流浮选）原浮选流程产率/%Al2O3回收率/%Al2O3含量/%铝硅比（A/S）产率/%Al2O3回收率/%Al2O3含量/%铝硅比（A/S）出厂精矿60.1570.7361.456.4258.4067.3360.255.87出厂尾矿39.8529.2738.390.9841.6032.6741.041.15从表5可以看出，A、B系列采用分支粗选与分支串流浮选联合流程后，最终的精矿指标明显优于原浮选流程，同时尾矿指标明显降低，充分验证了分支浮选应用于本选厂具有可行性。4结语本工业试验铝土矿原矿Al2O3含量52%左右，A/S为2.1左右，行业内属于特低品位铝土矿。采用原浮选流程，粗精矿Al2O3含量57%左右，A/S为3.5左右，采用分支粗浮选工艺后，粗精矿最好指标为Al2O3含量59%左右，A/S为4.2左右，同时粗选药剂减少用量40g/t·原矿。采用分支串流浮选工艺后，粗精矿最好指标为Al2O3含量58%左右，A/S为4.1左右，同时粗选药剂减少用量20g/t·原矿。采用分支粗选和分支串流浮选联合工艺，可以获得产率60%左右、Al2O3含量61%左右、A/S为6.4左右、回收率70%左右的铝精矿，同时总尾矿Al2O3含量38%左右、A/S为1.0左右，较原有浮选流程指标有明显改善。采用分支浮选，仅需要增加一道管路，将需要导入的矿浆引入到目标作业的选前矿浆缓冲槽，在管路上安装可调节阀门和流量计，增加的成本微乎其微。而生产指标的提高和药剂使用量的减少产生的效益巨大。该特低品位铝土矿采用分支浮选工艺效果非常明显，生产中的工艺实现也非常容易，为处理类似低品位铝土矿的其他选厂提供了借鉴。参考文献：[1]张泾生.现代选矿技术手册[M].北京:冶金工业出版社,2011.[2]黄开国,胡为柏,张国祥等.一水硬铝石型堆积铝土矿的分支浮选[J].轻金属,1982(2):1-3.[3]于新文,杨晓军,殷志刚.分支浮选在低品位镍矿中的应用研究[J