（矿物加工工程专业论文）充填式浮选柱选别萤石的试验研究.pdf

摘要 摘要 常规浮选法制敬高质量萤石精粉流程复杂。利用充填式浮选拄对萤石进行了浮 选试验哿 究。进行- 鬻援浮选工芑奄充填式浮选工艺的对魄，劳对充填妓浮选柱浮 选特性滋行了柱内箍像梯度和流态豹探索研究。 萤石常规浮选与充填式浮选的对比研究试骏表明，采用充填式浮选柱浮选萤 石，经一段磨矿一次选别即可获得c a f 2 含量为9 8 4 6 、国收率9 1 5 2 的优质萤石 精矿，达到并超过了采髑懿辍搅肄式浮逸械一褪、一拯、七次精选熬浮选猎标 ( c a f 2 含量为9 8 2 7 、回收率9 0 5 5 ) 。这一研究成果为简化工艺流程和代替机 械搅拌式浮选机提供了一种高效、节能的浮选新技术。 菇戆搽疫试验，鹾突7 控内赣矿瑟盈夔裹麓兹变健囊簿。硬囊表爨，矿浆在= | 主 体中品位连续变化明盟，从下部到顶部，颜色越来越浅，晶位越来越满，到顶部 时，已变为雪白，这时品位达最高。这是由充域式浮选柱的几何形状及特有的结构 凌定瓣。 充填式浮选柱内流态研究结粱寝明，充填裁浮选柱内独特的梳状均匀流，为气 泡和颗粒的对流碰撞创造了良好条件，气泡上升速度慢，停留时间长，增强了气泡 与颗粒的接舷见率，波流平稳，泡沫层厚，且鬟棱推式上升，再加上顶部淋洗承鲍 清洗，二次塞集 睾弼甥湿饶予常艟浮选枫，避免了藏石夹带，起到了精选携作滔。 关键词：充填式浮选柱：萤右；品位：回收率；流态 潮分类号：t d 8 7 1 5 簿j 理工大学磋圣：学位论文 a b s t r a c t t h en o r m a lf l o t a t i o np r o c e s s e sf u o r i t ei sc o m p l i c a t e ，a c c o r d i n gt ot h i sp r o b l e m ，t h e d i s s e r t a t i o nu s e st h ep a c k e df l o t a t i o nc o l u m n 嚏n e wf l o t a t i o ne q u i p m e n t t op r o c e s s f l u o r i t ea n dt om a k ee x p e r i m e n ti n v e s t i g a t i o n s t h ei n v e s t i g a t i o n si n v o l v et w oc o n t e n t s s u c ha ss i m p l i f y i n gc r a f tp r o c e s sa n dt h ef l o t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fp a c k e df l o t a t i o n c o l u m n 。t ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fp a c k e df l o t a t i o nc o l u m n , t h ed i s s e r t a t i o ni n v e s t i g a t e st h e i n d e xd e g r e ea n dg a s * f l o wi nt h ep a c k e df l o a t a t i o nc o l u m n t h ec o n t r a s te x p e r i m e n to fn o r m a lf l o a t a t i o na n dp a c k e df l o a t a t i o no ff l u o r i t es h o w s ， a d o p t i n gt h ep a c k e df l o a t a t i o nc o l u m nt oc h o o s ef l u o r i t e ，t h r o u g ho n ew h e t sa n do n e c h o o s i n g ，c a r la c q u i r e9 8 4 6 c a f 2a n di t sh i ：g hr e c o v e r yr a t e9 1 5 2 t h i si n d e xh a s a t t a i n e da n de x c e e d e dn o r m a lf l o a t a t i o ni n d e xb yo n et h i c k ，o n es w e e p i n g ( 9 8 。2 7 c a f z ， t h er e c o v e r yr a t e9 0 5 5 ) t h i si n v e s t i g a t i o nr e s u l tp r o v i d e san e wt e c h n i q u eo fh i g h e f f i c i e n c y ，l o we n e r g yc o n s u m p t i o nf o rs i m p l i f y i n gc r a f tp r o c e s sa n dr e p l a c i n gt h e a g i t a t i o nf l o a t a t i o nm a c h i n e t h ee x p e r i m e n to fi n d e xd e g r e ei nt h ep a c k e df l o a t a t i o nc o l u m ns h o w s ，t h em i n e r a l s y r u pp r e s e n t st h el a y e r i n gp h e n o m e n o ni nt h ep i l l a rb o d y ，a n df r o ml o wt ot o p ，t h ec o l o r i sm o r ea n dm o r es h a l l o w ，a n da tt h et o p ，t h ec o l o rh a sb e c o m es n o w w h i t e ，a n da tt h i s t i m e ，f l a ei n d e xo ff l u o r i t ec o n c e n t r a t i o ni st h eh i 豳e s t t h i si sd e c i d e db yt h es h a p eo ft h e p a c k e df l o a t a t i o nc o l u m n t h ee x p e r i m e n to fg a s m f l o wi n v e s t i g a t e st h er e g u l a t i o nt h a tc o n c e n t r a t i o ni n d e xi nt h e c o l u m nv a r i e sw i 掇t h eh e i g h t i ts h o w s t h eu n i q u ee v e nw a t e r - f l o wi nt h ep a c k e d f l o a t a t i o nc o l u m np r o v i d e sg o o dc o n d i t i o n sf o rt h ec o l l i s i o no fg a sa n dt h em i n e r a lp a n i c l e ， a n dt h eg a sr i s e si nt h ec o l u m ns l o w l y ，t h et i m ei tl i n g e r so ng r o w a n dt h i ss t r e n g t h e n st h e c o l l i s i o nr a t eo fg a sa n dt h em i n e r a lp a n i c l ea n dm a k e st h ef l o ws t e a d ya n dm a k e st h et i m e w h e nt h em i n e r a ls y r u pl i n g e r si nt h ec o l a n ma l i k e t h ef o a ml a y e ri st h i c ka n dt h e yr i s ei n p u s h i n g ，w h a t sm o t e ，t h ec l e a n i n gf i m c t i o no ft h et o pp o u r - w a t e ra v o i d st h ec l i p p i n g g a n g u e ，c a nm a k et h ef l u o r i t ec o n c e n t r a t i o nc o n c e n t r a t e da g a i n k e yw o r d s ：p a c k e df l o a t a t i o nc o l u m n ，f l u o r i t e ，i n d e x ，t h er e c o v e r yr a t e ，t h eg a s - f l o w c h i n e s eb o o k sc a t a l o g ：t d 8 7 1 + ，5 独创性说明 本人郑重声襞：赝呈交戆论文是我个人在导鄹指导下进行鼹研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰筠的研究成果，也不包含为获得 河北理工大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同 工终的嚣志霹本磷究嚣擞酶饪秘贡献均滋在论文中徽了葫确熬说弱并表 示了谢意。 签名： 丞磊篮日期；翅壁年互月2 e | 关于论文使用授权的说明 本人完全了解河北理工学院有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅嗣借阅；学校可以公 毒论文髂全都蕺部分态窖，可班采曩影霞、缩印或葜毽复镧手毅保存论 文。 ( 保密的论文在解密后斑遵循此规定) 签名： 韭箍缓 导师签 、日期：班瑚乒日 引言 引言 萤石是一种非常重要的非金属矿物工业原料，目前还是氟的主要矿物资源，在 钢铁、化工、炼铝、塑料、国防、水泥、玻璃、陶瓷等许多工业部门都有重要用途 】。世界萤石的需求基本保持稳步增长的势头。萤石的选矿方法大都采用常规浮选 法，即以机械搅拌式浮选机为主要浮选设备，采用传统浮选工艺流程对矿石进行一 次粗选，多次精选及扫选，来获得高质量萤石精矿的，流程复杂。因此，寻求一种 简单的浮选工艺流程具有重要意义。 充填式浮选柱是美国密执安技术大学dcy a n g 教授于2 0 世纪7 0 年代末提出的 一种新型浮选柱【2 】。它以结构简单、操作方便、处理能力高、能耗低等优点，尤其 是对细粒物料的分选效果明显，赢得了国内外选矿专家及专业人员的广泛注意。从2 0 世纪8 0 年代开始得到了迅猛发展，于最近十几年开始应用于矿物加工工业i ”。经大 量实验室试验及半工业试验表明，充填式浮选柱对细粒级矿物的回收率之高，是其 他浮选柱及浮选机无法达到的，而且还可用其来开发利用低品位矿物资源。 目前该浮选柱的研制逐步完善，正广泛应用于选煤工业和铁矿石的选别。河北 理工大学选矿教研室曾采用充填式浮选柱对司家营赤铁矿进行过浮选研究，取得了良 好的指标【4 】。试验表明，采用充填式浮选柱一次选别司家营铁矿石，可以代替原来 的弱磁一强磁一浮选多种选别方法的联合流程，大大简化了贫赤铁矿的选别流程。 然而，充填式浮选柱作为一种简化流程的有效的新型浮选设备在萤石的生产中 却很少应用。因此，本文对充填式浮选柱制取高质量萤石精粉进行了研究，这是充 填式浮选柱在一个新领域的探索研究。 1 文献综述 1 文献综述 1 1 萤石选矿工艺的国内外研究现状 1 1 1 萤石的选矿工艺与技术 萤石选矿加工方法主要是根据矿石类型、矿石组成、品位高低等，选择经济上 合理、技术上可行的工艺方法进行选矿。目前，我国萤石矿山的选矿方法有手选、 重力( 跳汰机) 选矿和浮游选矿等。 手选主要用于萤石与脉石界限十分清楚、废石容易剔除、各种不同品级的矿石 易于肉眼鉴别的萤石矿，是一种最简便、最经济的选矿方法。 重力( 跳汰机) 选矿主要用于选别矿石品位较高、粒径在6 2 0 m m 的粒子矿。 重力选矿具有结构简单、操作方便、效率显著等优点。在粒子矿量大、品位较高的 矿山得到了广泛应用。 手选和重选所得到的萤石块矿主要用于冶金( 称冶金级块矿) 。 浮游选矿，简称浮选。这种选矿方法是目前国内外萤石矿山广泛采用的，是获 得高质量萤( 氟) 石精矿的选矿方法。无论是单一萤石矿还是伴( 共) 生萤石矿， 无论是矿石结构简单的萤石矿还是复杂的萤石矿，无论是结晶粗粒的还是结晶较细 粒嵌布的萤石矿均可采用浮选方法。 1 选矿方法 萤石常与石英、方解石、重晶石和硫化矿共生。国内外普遍采用浮选法富集萤 石，尤其是分选高纯度萤石粉均采用浮选法【5 】。浮选常用阴离子类捕收剂，以脂肪 酸类为主，此类药剂易吸附于萤石表面，且不易解吸。萤石中因伴生矿物种类不同 其分选方法略有不同。 1 1 石英一萤石型选矿方法 用浮选法处理脉石矿物主要为石英的萤石比较容易，流程及药剂制度简单。用 油酸做捕收剂，水玻璃做石英的抑制剂，用碳酸钠调整矿浆p h 值为8 9 ，可得满 意的结果。水玻璃的用量要注意严格控制，用量少对萤石有活化作用，用量过大也 会抑制萤石。为此，往往添加多价重金属阳离子( 如a i a + 、f e 2 + ) 、明矾及硫酸铝 等，这样既可减少水玻璃的用量，又可增强对石英类脉石的抑制作用。加入c r 3 + 与 z n 2 + 离子也能有效地抑制石英并能抑制方解石。 3 湃北瑷置大学硕士学饿论文 此外，为了获得傀质低硅的萤褥糖矿，还必薹燹严格控制磨矿细度及浮选矿浆浓 溲( 耩选佟q l , 楚g - 浆浓浚应低) 、激发、药裁缀会与蠲耋；浮选终盈静孛阉产菇擎 独处理或黎中返回糨选较为有利，这样可以避免中矿顺序返阐造成的硅石( s i 0 2 ) 或含钙、钡矿物的恶性聚集，影响产出优质精矿。 2 ) 。方嬷石一萤聂受逡矿方法 方解石常作为脉石矿物存在，对油酸等脂肪酸类捕收剂敏感，使浮选分离发生 困难。添加少最的铝熊( 如硝酸铝) 可活化萤石并抑制方解石，使表面吸附的油酸 减少：承玻璃对方解骢挪裁作恁，氇是使吸瓣巍褒瑶麴油酸减少并隧蠲爨的增热 抑制作用随之增强；弼宁及类似丹宁的化合物亦可作为方解石的有效抑制荆。 在萤石与方解石的分离浮选过程中，可用油酸做捕收剂。苏打作介质调整荆， 水玻璃秘可溶性铝盐混帮使用或加糊精按制方解裁釉重晶五等躲石矿甥。单独用求 玻璃不糍褥到满意豹绩莱，与可溶羧铝盐混合使鲻，选择性黧蕊增强，改善了萤石 与方解石的分选条件。锅的硫酸盐、氟化物和硝酸盐具有同等作用，因为遮时只与 a i ”有关，丽与盐的阴离子成分无关。碳酸钠可锼水软化，并消除或降低矿浆中对 石英等菰蠢矿麓寿活亿撂震豹有害蹇子。 3 ) 硫化矿一萤石型选矿方法 如果矿石中含硫化矿物较多，可用硫代化合物类捕收剂先浮得硫化物精矿，然 惹趸囊魏羧潺褥萤石壤犷。爻撵蠢矮霪，在萤嚣浮逸终翌孛蠢瓣添燕瑗恁镳竣少量 氰化物抑制残余的硫化矿物。 如果矿石中硫化矿物的含量很少不值得回收，则用硫化钠、硫氢化钠或氰化物 拯象酸化矿妨并薅l 基肪黢浮出萤石。 4 ) 重菇石一萤石型的选矿方法 萤石与蘑晶石可浮饿近似，常使浮选分离发生困难。f e c l 3 与a i c l 3 对重晶石有 挪制作用，褥钡和铅盐则可活化重晶嚣的浮选。 萤石酾蓬晶石静分逸通常先霜濑羧檄耩牧粥，承玻璃镀鞠铡刘，混合浮选褥萤 石和重晶石混合精矿，然后再进行分离。混合精矿的分离可采用如下两种方案：一 是抑制萤石浮啦重晶石。可使用柠檬酸和b a c l 2 做调整荆，用烃基硫酸脂做捕收剂 浮窭重鑫石，褪耩矿经冗次精选，劳耀喷瘩法浚去泡沫上滔滔戆缨泥褥鬟燕夏精 矿。重晶石浮选的尾矿缀浓缩到4 0 固体后，加水玻璃等抑制脉石矿物，用脂肪酸 做捕收剂浮选萤石，粗精矿经多次精选得最终萤荫精矿。此外，还可以用石油磺酸 l 文献综述 盐做捕收剂，用水玻璃和b a c l 2 做调整剂浮出重晶石，再从重晶石尾矿中用木质素 磺酸盐n a f 法浮选萤石。 二是抑制重晶石浮出萤石。通常用糊精或丹宁与f e c l 3 或用木质素磺酸盐- - n a f 法或用水玻璃与f e s 0 4 ( 按1 4 ：1 ) 抑制重晶石，用油酸浮选萤石。木质素磺酸 钠的作用是选择性地覆盖在重晶石等脉石矿物表面使之亲水，也可能是覆盖量的差 异，萤石表面吸附量少，而重晶石等脉石矿物表面吸附量多。n a f 法有两种作用： 一是使矿浆中的有害离子生成络合物或难溶化合物沉淀：二是有助于木质素磺酸盐 在矿浆中有效地分散矿泥。于是可使萤石粒子洁净，并使脂肪酸更好地发挥捕收作 用，所以浓度为4 0 5 0 固体的矿浆经短时间的强烈搅拌即可获得较好指标。 5 ) 萤石一重品石一方解石矿石的分选 对于这类矿石，一般用油酸做捕收剂，少量铝盐做活化剂，加糊精抑制重晶石 和方解石浮选出萤石，经多次精选得萤石最终精矿。对含有较多方解石、石灰石、 白云石等组成较复杂的萤石矿石，采用栲胶、木质素磺酸盐与n a f 做脉石矿物的抑 制剂效果较好。 2 工艺流程 选矿的工艺流程是依据矿石赋存状态、伴生矿物的种类及其嵌布特征经多次试 验和生产实践确定的1 6 。 对石英一萤石型的矿石，原则流程为原矿一破碎一磨矿一粗选一粗精选一再磨 一多次精选；对方解石一萤石型矿石。原则流程为原矿一破碎一分级一跳汰一磨选 一粗选一多次精选；对硫化矿一萤石型矿石，原则流程为原矿一破碎一磨矿一优先 浮选硫化矿一尾矿( 富含萤石) 一多次精选得萤石。 1 1 2 萤石浮选的研究 为了适应现代化工业的需要，近些年来，中外学者在萤石浮选方面进行了深入 研究，业已取得了巨大进展，现归纳如下： 1 矿物表面特性研究 s h i a r m a 和s o m a s u n d a r a n 对萤石等盐类矿物的晶体结构、溶解废和表面荷电机 理及吸附进行了详细研究和论述，并提出了这些物理化学性质对浮选可能产生的影 响。m c f u e r s t e n a u 等人用动电位法测定了萤石等矿物的零电点，萤石的p z c 为 p i l l 0 0 1 7 1 。 5 灏靶理王丈学硬士学位淹文 2 。啜瓣姆蛙磷究 1 9 8 3 年，日本的t a k o m o f i 等人研究了萤石与方解石的浮选行为1 8 】。对萤石和 方解糈用+ = 烷蒸硫酸铺的研究表明：+ 二靛基硫酸铺辩方解番静啜辩是良静电蔽 驸为主。面对萤蠢的吸附，则照在其表面生成十二烷基硫酸钙的化学1 欺附和静电吸 附兼而有之。b i s w a s ，a k 等人通过系统的等温吸附及效外线光谱研究f 吼， 难明萤 石表鬻土吸辫豹撼铡裁( 丹宁黢) 缀褰易被摅浚蘩( 专遥烷基酸镳) 襞敬我。 中南工业大学根据萤石在y - 1 7 脂肪酸钠盐的作用下的可浮憔试验、液一气界面 张力的溺定及萤石表面在y 1 7 脂肪酸钠盐的作用下润瀑髋和电髓测定等结莱，讨论 了y - 1 7 骥肪酸钠盐与萤五的作用机璎，表明y 1 7 脂肪黢钠盐_ 簌萤石表面主鼹是化 学吸附1 1 。 3 工艺淡程懿研究 根据萤石浮选特性，某些研究和生产实践都表明了在精选作业中，将第一次精 选中矿作最终尾矿废弃怒有利的。苏联学者曾经做过专蹶研究，中南工业大学用不 同类懋矿磊终了试验，结果是一致的。 广州有色金属研究院提出了一种所谓的“双回路流程结构” 1 1 1 ，即第一次精选 清除梳褫夹杂，丢弃辛矿，第二次精选精矿返霞蓊一律渡，第三次精选串矿逛妥褪 选作业，该工艺用于广东佛网、粤东北各产地、浙江东风及内蒙古达盖滩等萤石 矿。均获良好效果。 潮终较罄遍采翅殓段磨选王艺，尤其是褪耱秽秀瘗选。国内已有举少磅炎考通 过试验，证实了阶段磨选的合理性，但由于多种原因，实际采用较少。 4 新盼浮选药稍的礤究 众掰周知，浊酸来源紧缺，价格较贵，浮选温度高。因此，人们一直在寻找源 广价宜、凝固点低的新型捕收剂来代酱油酸。新型抑制剂的研制与应用也对产品质 量弱捉毫怒了重要体臻。 德国h b a l d a n f 等人研究了一种新的萤石方解石浮选分离的有效捕收剂n 一酰 胺基羧酸”孤。苏联的研究表明，真菌、酵母和细菌中分解出来的产物楚眈油羧具青 选择性的萤石接收潮，用于分选硫化物一萤蠢矿和碳酸鼓萤露矿，均获得成功。 湖南冶金研究所从石油发酵中制取的脂肪皂，通过对桃林、潘家冲、黄家坪等 萤石矿豹夺翟试验猩工鼗试验说弱，宅是一耱有竞争力静猿磊攘羧裁 t 3 1 。濑瘫存色 金属研究院研制了一种激石浮选的良好捕收荆l h o t l 4 】，分别对桃林、潘家冲铅锌 萤石矿进行了浮选扩大试验，效果显著。 - 6 l 文献综述 1 1 3 萤善酌用途与添蠢标准 萤石，又称氟石，化学式为c a f 2 ，其中含氟4 8 ，6 7 ，含钙5 1 3 3 。有时含稀 有元素，寓含钇者称为钇萤石；常与石英、方解石、重晶石及金属硫化物廷，圭；等 轴照系，晶体常呈立方体、八面体，较少曼菱形十二戚体，也常呈粒状或块状集含 体；通常璧黄、绿、蓝、紫等饱，光色者较少；玻璃光泽；硬度4 ：解理平行八谢 体( 1 1 1 ) 完全；密度3 。1 8 9 c m3 ；加热或在紫外光照射下盟荧光；萤石不溶于水， 能溶予硫酸、磷酸謦d 热的盐酸及硼酸、次氯酸，并能与氢氧化钾、氢氧化铀等强碱 稍起反应；萤面的熔点较低，为1 3 6 0 。 萤石的用途广泛i l 朋。l 。乳白色优质萤石可作宝石琢磨成弧形界面，颜色好， 具有一定块度的萤石也可制作工艺饰品；2 在冶金_ = 【业中用作助熔剂，炼钢时加入 萤嚣蜃形成易滤动的炉渣，势能j 赊硫等有害杂质；3 在化学_ 工业中用作氟原料， 萤石经硫酸处理可产生氯化氢。氯化氢可以合成冰晶磊，还可生产各静有机和无机 氯化物+ 纛规甄化物可用 乍杀虫劐、防腐剡，氟化氢也可用予生产单质氟；4 在建 筑材料工业申，在冰溅生产中，萤蠢被用律矿化剂。焱陶瓷生产申可用萤石侔助熔 刻鞭釉料黧料。在跛璃工业中赞石作为熔剂，阿降低熔化滠度，键进某些添加荆的 熔化，也霹翅佟襞浊裁，生产爨光玻璃；5 在光学工业中，萤石为光性均质钵，辑 射搴很低，红终线翱紫乡 线透过性缀姆，融瑟可剖成天球灏像差的光学物镜、光谱 踅棱镜耱辍射紫乡 线及红终线的塞翻挂燃。 我国萤石产品标猴瑰蠢嚣个：个蔻经选嬲热工懿粉状萤羞攫矿矮量标准，主 要臻予冶金、化工、玻璃、羯瓷等行业；努一个为冶袅工业中终炼钢溶刹用的萤鹾 块箨。震量标准。螯石耱矿臻量标准捌予表l 。萤石块矿矮量标璇列予表2 1 。 表1 萤石糨矿袋量撂准( g b 5 6 9 0 - 8 5 ) t a b l e1f 1 u o r i t ep o w d e r m i n e r a l q u a n t i t ys t a n d a r d ( g b 5 6 9 0 8 5 ) - 7 - 河北理工大学硕士学位论文 注：1 产l 口l 粒度：6 3 0 0 m m 。小于6 r a m 的产品不得超过5 大于3 0 0 r a m 的产晶不得超过 1 0 ，不走谗窍大于3 5 0 r a m 的产基。 2 ，慧石块矿中不穗混入泥土、废褥等外来杂质。 3 对萤石块矿产i 鼎另有要求，由供需双方协商解决 l - 2 匿游羚宠填式浮选柱的磷究毽棱 1 2 1 浮选柱的新发展 浮逡径舀蠲蓬至今，邑经瑟了4 0 年熬叠聿嚣绣程阳。2 0 畿纪6 0 年代锯熬拿大 的p i e r r eb o u t i n 发明了第一代浮选柱【塘l 。最初的试验是铁矿石的反浮选，最初的工 业应用艇加拿大铁矿石公司，以厨又在金属有色金属矿采用。最初将浮选柱推入工 翌泰场豹蹩翻拿大浮德技公司f 黔2 弘。 随蒜浮选柱的问馓，很快形成2 0 世纪6 0 年代的应用“热潮”。其中中国亦是 积极响成者，首先谯某些铜、铅、锌矿石浮选厂中使用，并近而迅速扩展到钨、 绸、金、镁等矿由，疲用厂矿最多髓竟达三、滔中家。热滚波及世界范鞠豹骧困， 主要与其结构简单、占遮少、成本低、指标好肖关。然而，浮选柱燕很快义冷落下 来。在我国一些煤矿、金属矿等部门，2 0 世纪6 0 年代有数十家选煤厂寂装了浮选 撞，到7 0 年代都被雾誉除了。浮选戡失败的原因，主要在予气溆发生器的结构堵塞、 运行不稳定、操幸# 不便戳及缺乏缀验等。 - 8 ， 1 文献综述 尽管如此，美国、加拿大、中国等国，在生产中仍有坚持使用者，并从中获得 效益。至于有关浮选柱的研究工作，在许多国家则始终没有停止过。 由于世界范围资源的日趋枯竭，贫、细、杂、难矿石的日益增多，物价的上 涨，自动化、最佳化要求提高的刺激，又促使人们去寻找和开发经济有效的浮选设 备。自2 0 世纪8 0 年代初开始，国际选矿界又将眼光重新转移到浮选柱上，或者将 发展浮选柱置于与大容量浮选机同等的重要地位。这是当今国际选矿领域值得注意 的发展动向。近三十年来，几乎每年都有一批有关浮选柱的论文发表，研究工作也 日益深化，在新设计思想指导下，出现的一批各具特点的新型浮选柱及其工业应用 的增多，则更是见证。1 9 8 6 年2 月在美国，以及1 9 9 1 年6 月在加拿大召开的两次 国际浮选柱会议，是浮选柱再度崛起的重要标志。 众所周知，浮选柱属于充气式浮选设备的一种。它在结构、原理、工艺操作及 分选效果等方面与常规浮选机相比，有许多特点。表3 5 为它们间的比较结果。 表3 浮选柱与常规浮选机在结构原理及工艺操作上的比较 t a b l e3c o m p a r i s o ni nt h es t r u c t u r ep r i n c i p l ea n dc r a f t so p e r a t i o no f f l o a t a t i o nc o l u m na n dn o r m a l f l o a t a t i o nm a c h i n e s 河北理王大学硕士学位论文 衰4 鲶定矿石时，浮选柱与常规浮i 黢机选别指标的比较 t a b l e4g i v e nt h em i n e r a l s 。c o m p a r i s o ni ni n d e xs i g no f t h ef l o a t a t i o nc o l u m na n dn o r m a lf l o a t a t i o n m a c h i n e s 矿石类测 常规浮选机浮选柱 段数晶证回收率段鼗晶位网收率 镄铁箨 经脱沈 未脱滟 萤4 i 云坶 氧纯镀 二氧化锗 海底锰结核 铰 镀，金 钠钯 辉钢矿 粗选 精选 4 0 4 3 5 6 8 5 8 5 4 2 m n = 1 3 8 c o = 0 2 5 n i = 0 2 5 4 7 e d t a u = 4 2 3 龇 a g = li 9 9 a p d = 8 6 9 t m 0 = 5 ，l m 0 = 4 2 。3 8 5 8 6 7 8 7 5 7 5 8 4 9 2 9 2 9 0 9 l 8 5 5 9 9 0 8 6 ，6 9 4 。1 4 4 7 4 1 5 9 9 。6 9 0 7 5 4 3 6 m n = 1 5 c o = 0 2 8 n i = 0 - 3 0 5 5 醇 a u - 1 5 3 豁 a g = 3 2 3 9 t p d 2 1 2 卧 m o = 1 7 1 m 0 = 6 3 1 8 7 9 5 9 7 8 9 7 8 8 8 8 9 8 9 8 7 9 0 7 6 4 5 9 0 8 6 。毒 7 2 7 非磁性铁蠛岩 8f e = 6 57 4 。71f e = 6 5 5 8 7 塑芝互!里! ：! i ：翌墅：! !曼竖! ! ：! !塑 表5 捆同生产能力时，浮选柱与常规浮选机的一般比较 t a b l e5w h i l et h es a r a ep r o d u c t i v i t y , t h eg e n e r a le o m p 妊s o 狂o f t h ef l o a t a t i o nc o l u m na n dn o r m a l f l o a t a t i o nm a c h i n e 项目 单位浮选楗常规浮选机 电耗k w m 0 。4 7 7 0 8 8 9 掰占嚣积 浮选部分 i l l 22 1 6 3 6 0 空压机部分 m 5 4 一 合计 m 。2 7 03 6 0 i 地面积 浮选都分 窆压祝郝分 合计 设备重量 蠢 m 2 m 2 2 5 6 5 4 0 7 9 6 1 8 1 4 l o 5 3 2 8 。6 7 6 7 2 6 7 2 4 5 3 8 7 2 7 2 4 8 1 0 7 浮选设备k w 3 0 + 22 2 5 1 辅助设备( 泵、空箧机、调浆槽) k w l1 3 02 4 0 垒然! 羔! 竺：i 笙! ：! - 1 0 - 1 l；i； i i 3 l l 1 j 2 l 2 )壤浆鹾 虹v 攫空 泵 (嚣鑫 设设诗 选助仑率 浮辍 功装安 1 文献综述 自b o u t i n 浮选柱发明至今的4 0 多年里浮选柱已有很大的发展。主要的改进 出发点和新设计思想皆在克服常规b o u t i n 浮选柱存在的某些弊端。具体的改进方 面主要体现在： 1 尽可能采用外部发泡器或不用专门的发泡器 2 对不同比重、粒度的物料适应性或专门性方面的发展 3 克服捕集区的混合问题，力图获得平稳的矿浆分离条件 4 给料方式的改进或给料方式与获得良好分离条件的结合 5 综合力场或综合作用的应用 6 自动控制的应用 新发展的浮选柱种类繁岁”l 。加拿大浮选柱、f l o t a i r 浮选柱( 美国) 、l e e d s 浮选柱( 英国) 和击r l 型浮选柱( 俄罗斯) 己在工业一l 应用。一些结构新颖的浮选 柱也引起人们的重视。 1 充填介质浮选柱。没有发泡器，在柱内部装填许多层波形介质以构成许多有 规则的迂回曲折通道，从下部进入的压缩空气经过通道时形成均匀气泡并携带疏水 性矿物颗粒上浮。 2 搅拌式浮选柱。实质上是浮选柱与浮选机结合的产物。它有效地改善了粗颗 粒的悬浮，提高了+ 1 5 0 1 a n a 粒级的回收率。加拿大研制的多层搅拌浮选柱 ( h y d r o c h e m ) 已在金矿浮选获得工业应用。 3 电解浮选柱。印度研制的电解浮选柱是在其底部安装电极，靠电解水产生的 微小氢气、氧气气泡相互碰撞，并附着在疏水性颗粒上。它对细粒的浮选效果较 好。 4 旋流充气浮选柱。旋流充气浮选柱是美国犹它大学早年研制的。矿浆以一定 的压力沿切线方向给入，空气从浮选柱的多孔壁进入，泡沫产品通过内螺旋向上运 动排出，沉砂从底部排出。该设备生产率高，但旋流器壁磨损较严重。 5 多产品浮选柱。在最近研制的三产品浮选柱中，泡沫区泄回的颗粒单独排 出，避免中间产品反复循环，从而有利于提高精矿品位。r u b i 对萤石矿石、铜矿石 和金矿石进行了浮选试验，结果表明，三产品浮选柱较常规浮选柱优越。m e l o y 报 道了一种平面充填浮选柱，形同摇床可得到多个产品，空气通过两层问充填介质形 成的气泡从左边给入，床面上的疏水颗粒与气泡碰撞、粘附而实现分选。 辩北理l ：1 大学硬出学位论文 6 。按歉浮选棱。窀撼矿浆露空气混舍均翅，逶避接皴爨螽绘入浮选摭。x u 等人 进行了系统的浮j 斑条件试验及模拟放大研究。这种浮选械在马来西亚殿用于工业生 产。j q m s o n 稽酉翔瓣予毙类浮逡柱。 1 2 。2 宠j 粪炎浮送穰麴臻掏与王佟艨蘧 兔接式浮选挂楚茭飕整执安技术大学d ，c 。y a n g 教授予2 0 燃纪7 0 年代寒提出的 种新型浮选柱。它以结构简壤、操作方便、处躞能力离、髓耗低等优点，尤其是 对细粒物辩的分选效檠鞠显，赢樽了函内穸 选矿专家及专娩入爨的广泛涟意。藏2 0 世纪8 0 年代开始得到了迅猛发朕，予最近十几年开始应用予矿物加工工业。经大量 实验黧试验及半工渡试验表明，蠢壤式浮选疆对雏粒级矿物的醚收率之麓，是箕毪 浮遥毒圭及浮选掇无法这爨麓，露嚣还霹溺其寒秀发穰矮羝熬霞矿物瓷源。 1 设计原理 兖瑛式浮遥控蠢鼹个结梅特点删：第一楚浮遮程肉懿宠壤滢提黎了谗多狭枣逶 道，有利予气逛与犷粒阉翡充分接皴。第二楚连郝的气溆与矿浆逆囊聪号：j ：。究填式 浮选柱包括充填层的柱体、位予柱体中部的给矿口( 给入已调好的矿浆) 、位于柱 奉璎郝靛冷洗求避弱及疯邦戆兖气爨等主要潞分，蹶褥臻矿献磺都撼爨，鼹扩跌底 部摊出。 充填滕将浮逸柱内部划分成了许多狭小的、迂回的通道。其中，鬣肖效的一种 充填料为张板波，按波纹垂直方 翅糨孔波投彼此搬叠戏块状。当空气邋过孔波扳阈 隙上霸时，被分散成大小耜对均匀的微泡，阂砸不需要微泡发生器。滚魑上升的徽 泡与矿粒充分接触，著将精矿漶沫蒂至浮选 熏壤郝簿篷。 通过充填层间隙向下给入泡沫冲洗水，用于冲洗泡沫中夹带的脉石矿物，使脉 石矿秘与宵用矿耪充分分离。亲窳程矿秘密集农浮选径臆熬，跌底帮鹣簿矿阖掩 出。该翊遴过一浚蓬装嚣控裁，秘确保一令逡警豹矿浆霹莛蒸度。 2 充填式浮选桂中充填层的作用 在浮选柱孛翱入兖鹱层，哥竣鹣劐稳定淡态瓣基本豫建。楚壤爱戴蕈掰鹚茭娩 渡然流动飘尾部转一榉，将因其形状、闽骚题离鹈毒置方案不同丽有簸翼。本研究 采用的波纹填料具有下列功能： 1 ) 粉薅气泡秘骆受气逛增大粒 棠煺。农充填戏浮选较巾，爨于每溅艨填辩层曩 成9 0 0 靠赞，困北流体( 上升的气激流和下降的矿浆流) 均在此交界处受到填料鳓 阻尼丽改变流向。弓l 起混合。在这个狭窄的湍流区，变大的气泡受到液流的剪切狳 2 一 l 文献综涟 碎作翔，重叛变小。所以在充填式浮选柱内，气泡的大小缀戚能基本缎捺不变，保 证了露效静、较大豹表露箍积。 2 ) 延长了浮选械内捕集区的长度。如下式所示气泡和矿粒在浮进柱内的运行 路线被延长了。 l = h f s i n b 。，。，( 1 ) 式中： l o 一撼集区的商度 一波纹投戆缎蔑，本磷袋巾艨蠲波纹缀瓣矮是为4 5 。 l 一捕集区的实际长度 3 1 。实现了较理想的层流环境下的对流碰撼过程。 4 ) 澉纹板具鸯支撵厚实的三年爨矿化泡沫滕作用。 3 分选原理 充填式浮选柱主疆由充填介质的柱子组成。矿物由中部给料口导入，淋洗水由 柱顶淋下。空气由棱底导气口绘入菇流经互相正交重叠充填层，形成适于浮选的微 迩。矿浆由上焉下、气泡蠡下蠢上懿逆流接融，瑷及充袋鬃鼹淹涞层懿支撵、稳定 作删怒其主要的原理和操作特a t 引。 4 优点 炎壤式浮遥毪采溺遂滚逸溶掉浚瘩，爱窳繁零，戆耧戳，萁孛最太熬侥点是充 填层能保持一个相对高的泡沫层( 由于隔板间隙的毛细管作用) 。因此，该浮选柱 能有效地用于选别细粒矿物【2 4 1 。 l 。2 。3 蠢填式浮选校麴应蔫实秘 充填式浮选柱自提出以来，主要用于处理细磨铁矿石。目前该浮选柱的研制逐 步完蛰，劳进行了逐续性半工业试验，正广泛斑用于各种矿石的选别过凝坤j 。 河j e 理工大学逸矿教研室营采翊填瓣式浮逡控对司家髂赤铁矿及齐大由赤铁矿 进行了浮选研究，取得了良好的指彬。 蜜验室采用的试验装置，包括充填式浮选柱、调浆回路和给矿漏斗三部分畔1 a 臻箨步骤龟据：l + 游矿石绥蘑，叛获褥簿敬辩离度 2 ，薅联麓豹清整奏j 帮矿浆一超翻 入到给矿漏斗中；3 用砂泵将定缀的矿浆送入调浆回路，井通过药剂浆加入适当用 量的捕收剂和起泡荆；4 将调好的矿浆送至浮选柱进行分选。只须调节冲洗水和充 气量，褥绩费独姆戆充填绫捣，簸霹霞气遗譬矿齄充分接皴。 1 3 。 河j b 理工大学硕士学位论文 试验设备采焉壤辩式浮选校( 觅鹜1 ) 。它是由育辘玻璃裁戒魏褥律，离 2 6 m - 媛径5 0 m m 。辅助设备有：空气压缩机变量矿浆聚流量计，潞度指示控 制仪，速热器等与生桂体组成试验机组。试验设备联系图见圈2 。 试验掰疆焉懿浮选药裁：碳羧链、零玻璃、硝酸铁、藤洼磺酸镳、漶磺羧 钙、氧化石蜡皂等。 选别条件：1 磨矿细度2 7 0 目占8 0 ； 2 撼浚裁糖类彝鼷爨：聂浊磺酸霸( 1 6 5 0 9 t ) 、夏i l l l 磺酸锈 ( 1 5 4 0 9 t ) 和氧他石蜡皂( 6 6 7 9 t ) 三种药荆混合使用； 3 分敝剂：采用盐酸酸化的水玻璃作为分散剂： 4 碳黢钠：热在黪矿童睾业中，髑爨为2 k 欧。本身对微缨黢颗粒具有 分散作用，并筏矿浆p h = 8 5 8 6 ： 5 其他：矿浆温度为3 0 左右，上部淋洗水髓为3 l h ，下部补加水 为2 5 l m ，充气风鹾为o 。8 k g c m 2 。 l 一筒体l2 一下部锻体；3 一给矿口i 4 一液蕾啕节水蛤入口j5 一尾矿摊如訾l 秘藤力笺, w a t 3 瓣l 7 一耩矿捧蠡爨l 8 一 b 波板组块 圈1 充填式浮i 巍桂结构图2 试验设备联系豳 f i g u r e1t h es t r u c t u r e , o f t h ep a c k e df l o a t a t i o nc o l u m nf i g u r e2l i n k e de x p e r i m e n te q u i p m e n t 试验对工艺参数进行了单元试验，从而确定了柱体商膨( 2 6 m ) 、矿浆浓度 ( 2 8 ) 、风量( o 1 m 3 h ) 、磨矿细度- 2 7 0 目占8 0 9 0 。 最馕条磐下浮这浚覆觅嚣3 。 1 4 撵拌博 1 文献综述 水玻嫡 硝酸镟 羲酸3 聂矿 糖矿趸矿 0 9 t g t 圈3 蕞佳条侔下i 擎选流程 f i g u r e3t h ef l o a t a t i o np r o c e s su n d e r t h eb e s tc o n d i t i o n 选别结果以及与司家营铁矿原联合流程选别结果的对比表见表6 。 表6 苓l k - i 工艺选爨缝果霹毙 t a b l e6t h ec o n t r a s to f d i f f e r e n tc r a f t s r e s u l t s 舔觅，采用璞誊毒式浮选柱一次选澍司家鬻铁矿夏，可潋代替原来的弱磁一强 磁一浮选多种选别方法的联合流程。大大简化了贫赤铁矿的选别流程。 在小型连续试骏中，拄内填料的孔道中蒋发生了矿泥的吸附沉积堵塞。为此， 磁究夸缀逶行了大整戆磁究工终，走磊对填糕耢震、工艺条件、浮选蕊裁、入选麓 料、浮选介质的性质等方面进行了筛选工作。最终发现浮选介质的性质燃造成沉积 堵塞的关键问题1 4 j 。至此通过改变浮选介质的性质，由碱性介质( p i t = 8 5 ) 变为 酸毽分矮( p ) ，蒇魂遣麓凌了连续运转审瓣建塞润题。 试验结果表明1 4 j ：1 采用臻料式浮选柱浮选赤铁矿，一段浮选郾可返到和超过 采用常规浮选机多段浮选的指章永。这一研究成粜为简化工藏流程和代替机械搅拌式 浮选极提供了一季中糍效、节能的浮选毅技术；2 壤辩式浮选桂除具备鬻媲浮选柱戆 优点外，由于它不用气泡发生器，其填辩其裔很多独特的效能，尤其怒对细粒矿物 河北理工大学硕士学位论文 分选效率高：3 在连续试验中，由于对矿泥在填料上吸附沉积的技术难题进行了大 量的研究和试验，使填料式浮选柱连续运转获得成功，对该设备实现工业化具有决 定意义。 1 6 2 矿样的铡番与基本性质研究 2 1 矿样的制备 2 矿祥的制备与基本性质研究 考虑爨试嚣熬代表壤帮小整潜羧熬效率，零次试验豹试验缮臻蔽薅n - - 2 m m ， 每份试验样重量为4 0 0 9 。 矿样加工流程见图4 。 嚣轳( 2 0 0 k g ) | 荤蠢 鋈萋 琏骏錾 验 样释 霹 稃 ( 每份4 0 0 9 ) 鹫4 矿糕制备流狂图 f i g u r e4t h ep r o c e s sc h a r to f m i n e r a ls a m p l e sm a d e 2 2 矿样基本性质研究 2 , 2 。1 矿撵纯学多元素势析 化学多元素分析魁对矿石中所宙多个重要和较蘑要的元綮的定量化学分析，不 仪包括蠢焱和舂害元素，还趣括逮溅元素。 - 1 7 - 河北壤王大学硕士学能论文 2 2 2 矿相分析 咎。稳分褥霹激确毯滩翘遂有益籁毒害元素存在予幸 么矿貔之孛；查瀵矿蠢中矿 物的种类、含量、嵌稚粒度特性和嵌镶关系；测定选矿产晶中有用矿物单体解离 发。本研究中所用的测定方法为肉眼观察和显微镜照定。 1 。囊鼹溪察 矿石穗灰绿色，生骣组成矿物商萤石、石英_ 和玉髓等。萤石呈浅绿毡，局部见 无色透明立方体，以致密块状、条带状、角砾状构造为主：局部见蜂窝状构造。矿 石类型为石英一萤石型。 2 显微镜下鉴定 该矿石矿物组成简单，主要矿物为萤石，次为石英、玉髓，少量高岭土、绢云 母和绿泥瑟等。矿石嵌魄类型以规则毗连型为主，局部为不规则毗连或包裹掇。 萤焉多亟辣状或羧狄集台俸， lll 完全解鬓发育，穰断甏整正方形。蘩石粒废 一般为o 3 1 o 8 3 n w a ，部分萤石璺绷粒嵌布。多岛粗粒石英觌则毗连，与细粒玉髓 不规则毗滤；部分萤石中包裹有玉徽或绢云母和绿泥石，呈包裹型相嵌。蒙石的平 均含羹= 终占襻茹熬6 0 6 5 。显图5 8 。 石英多以脉状穿插于萤石矿中溅呈粒状集含体与萤石规则毗邻，脉宽一般为 o 0 3 0 1 0 m m ，较粗石英脉中局部脊萤石分布。石英晶体多嫩粗大柱状粒状集合 体，酝_ 毒靛度较凝，一般