一种粗颗粒浮选柱浮选的方法及装置与流程

本发明涉及矿物加工技术领域，尤其是一种粗颗粒浮选柱浮选的方法及装置。

背景技术：

随着矿物加工领域品位低、嵌布粒度细、矿物组成复杂的难选矿石所占比例日益增大，传统浮选机的局限性日益剧增，如能耗高、磨损严重、配置不方便，维修量大等。与浮选机相比，浮选柱有选矿效率高、投资费用和生产费用低、占地面积少及安装费用低、药剂用量少、更适于微细粒的分选和易于自动控制等优点。在目前选矿界面临的矿石越来越难分选，以及世界面临的能源危机状况下，研制高效节能的浮选柱显得尤为重要。

但是，浮选柱也有一定的局限性：①粗颗粒难以悬浮，气泡与颗粒接触几率小，为提高品位而损失回收率，主要局限于精选作业，在粗选作业中使用效果不理想；②矿浆化学性质对浮选效果影响较大，粘度大的矿浆会导致极差的脱尾泡沫，易使细粒脉石长时间停留其中，从而恶化浮选过程；③需要增加冲洗水提高精矿品位，充气管道容易堵塞。所以，普通浮选柱对矿石的适应性不强。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种粗颗粒浮选柱浮选的方法及装置，既传承了普通浮选柱的优点，又解决了粗颗粒难浮、管道易堵塞、流程恶化、冲洗水量增加等一系列难题，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：

一种粗颗粒浮选柱浮选的方法，在保证有用矿物和脉石矿物单体解离的情况下，粗颗粒浮选柱工作时，矿浆从柱体进口处的给矿管给入柱内，并沿柱体整个断面缓缓下降，有一定压力的压缩空气经位于柱体下部的微泡发生装置向柱内充气，大量微小气泡沿柱体整个断面徐徐上升，矿浆与气泡形成对流运动，矿粒与气泡充分接触，通过在柱体两侧对称设置循环管道且该循环管道与底部的充气装置连通，通过打开某一段或几段循环管道阀门，在气泡浮力的辅助下，利用循环泵产生的压力将附着在气泡上的可浮性粗颗粒输送至某一高度，再由气泡带着浮至矿浆表面形成泡沫层，作为精矿自行溢出。不浮的脉石矿物落入柱体下部，经锥体部分收集，从尾矿管排出。

前述的一种粗颗粒浮选柱浮选的方法中，所述循环管道彼此相关衔接连通，由4-10段循环管道相互并联呈对称分布在柱体两侧，位于底部的循环管道通过循环泵且与充气装置连通。

一种粗颗粒浮选柱浮选的装置，包括粗颗粒浮选柱的柱体，在柱体固定在支架平台上，在柱体尾部设置尾矿排矿口且该尾矿排矿口位于支架平台内，充气管道的进气端对称设置在尾矿排矿口上沿边且使得充气管道与柱体连通，4-10段循环管道相互并联呈对称分布在柱体两侧，且位于底部的循环管道通过循环泵且与充气管连通，在柱体上部一侧设置给料管，一侧设置泡沫排矿口的泡沫槽位于柱体正上方且该泡沫槽覆盖柱体顶部端口，在泡沫槽正上方设置冲水系统。

前述的一种粗颗粒浮选柱浮选的装置中，在给料管和循环管道之间的柱体内设置过滤槽。

前述的一种粗颗粒浮选柱浮选的装置中，所述粗颗粒浮选柱的柱体至少设置2个且彼此位置平行，上一个柱体上的泡沫排矿口与下一个柱体上的给料管连通，第一个粗颗粒浮选柱的柱体与原料矿的加工系统连接，该原料矿的加工系统包括蠕动泵、搅拌筒、矿浆泵、螺旋分级机、球磨机和给矿机，上述原料矿的加工系统中各部件采用串联方式依次连接起来。

前述的一种粗颗粒浮选柱浮选的装置中，各个柱体的充气管道采用并联方式分别与空气储气罐连通，在空气储气罐处设置空压机，空气流量计设置在对应充气管道与空气储气罐之间。

前述的一种粗颗粒浮选柱浮选的装置中，在对应的循环管道上述设置电动阀门。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明浮选柱两侧设有呈对称分布的并联多个循环管道，每段管道采用阀门控制，可以自由调节以匹配不同粒度矿物的浮选，具有调节方便、一物多用的优点。粗颗粒浮选柱具有如下性能：

(1)它是在传统浮选柱的基础上改进的，所以继承了传统浮选柱的一系列优点；

(2)控制合适的循环路径，利用循环泵的吸力，可以避免因输送路程长而导致粗颗粒脱落的现象，从而增加了浮选柱对物料粒级的适应性，拓展了处理物料的浮选粒度上限；

(3)多段阀门循环管道的设计，可以通过阀门自由调节以匹配不同粒度矿物的浮选，调节方便，适用于不同粒度范围和不同矿石种类的浮选，具有一机多用的优点；

(4)对称的阶梯状循环管道可以使矿浆与气泡形成对流接触，延长了矿化时间，增加了气泡与颗粒碰撞的几率；同时打开阀门，可使矿浆按粒级分层，避免微细矿粒的夹带。

(5)循环管道末端和柱体底部留有清洗端口，方便管道清洗；

(6)浮选柱的给矿管与排矿管均设置成30°倾斜形式，可以改善管道堵塞的现象。

(7)在选矿领域中，粗颗粒浮选柱能够被广泛应用到粗颗粒的选别作业中，可以做煤矿、磷矿、铝土矿等矿石的粗颗粒选别，机柱联合浮选，浮选矿浆泡沫控制，浮选药剂实验等。

(8)该浮选柱的循环系统是利用循环泵的压力将附着在气泡上的粗颗粒压送至某一高度，再利用气泡载浮着粗颗粒上浮至泡沫捕收区实现浮选。所以，该设备的原理是建立在科学的基础上的，主要解决粗颗粒浮选问题。

(9)该粗颗粒浮选柱设备设计新颖，构思巧妙，比国内同类设备先进、通用性强。其主要的创新点在于：浮选柱的循环系统设计为对称形式，并只用一台循环泵控制。循环泵可以自由调频，以此控制循环泵的循环速度，操作较方便；本设备的适用性更强，可以根据物料的性质来选择循环高度。

(10)本实验设备易于操作、性能稳定，通用性好、安全可靠，价格低廉、便于推广；

设备能满足多种浮选流程，包括正浮选、反浮选、正反浮选、反正浮选等。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明的应用示意图；

附图3是本发明的实用效果示意图。。

具体实施方式：

本发明的实施例：一种粗颗粒浮选柱浮选的方法，其特征在于：在粗颗粒浮选柱工作时，矿浆从柱体进口处的给矿管给入柱内，并沿柱体整个断面缓缓下降，有一定压力的压缩空气经位于柱体下部的充气装置向柱内充气，大量微小气泡沿柱体整个断面徐徐上升，矿浆与气泡形成对流运动，矿粒与气泡充分接触，通过在柱体两侧对称设置循环管道且该循环管道与底部的充气装置连通，通过打开某一段或几段循环管道阀门，在气泡浮力的辅助下，利用循环泵产生的压力将附着在气泡上的可浮性粗颗粒输送至某一高度，再由气泡带着浮至矿浆表面形成泡沫层，作为精矿自行溢出。不浮的脉石矿物落入柱体下部，经锥体部分收集，从尾矿管排出。

该循环管道彼此相关衔接连通，由4-10段循环管道相互并联呈对称分布在柱体两侧，位于底部的循环管道通过循环泵且与充气装置连通。

根据上述方法所形成的一种粗颗粒浮选柱浮选的装置，如附图所示，包括粗颗粒浮选柱的柱体8，在柱体8固定在支架平台12上，在柱体8尾部设置尾矿排矿口11且该尾矿排矿口11位于支架平台12内，充气管道10的进气端对称设置在尾矿排矿口11上沿边且使得充气管道10与柱体8连通，4-10段循环管道5相互并联呈对称分布在柱体8两侧，且位于底部的循环管道5通过循环泵6且与充气管10连通，在柱体8上部一侧设置给料管3，一侧设置泡沫排矿口7的泡沫槽12位于柱体8正上方且该泡沫槽12覆盖柱体8顶部端口，在泡沫槽2正上方设置冲水系统1。

其中在给料管3和循环管道5之间的柱体8内设置过滤槽13，该粗颗粒浮选柱的柱体8至少设置2个且彼此位置平行，上一个柱体8上的泡沫排矿口7与下一个柱体8上的给料管3连通，第一个粗颗粒浮选柱的柱体8与原料矿的加工系统连接，该原料矿的加工系统包括蠕动泵14、搅拌筒15、矿浆泵16、螺旋分级机17、球磨机21和给矿机18，上述原料矿的加工系统中各部件采用串联方式依次连接起来，各个柱体的充气管道10采用并联方式分别与空气储气罐19连通，在空气储气罐19处设置空压机22，空气流量计20设置在对应充气管道10与空气储气罐19之间，在对应的循环管道5上述设置电动阀门4。

本实施例属于矿物颗粒分选范围，包括柱体、泡沫槽、进矿管、排矿管、循环系统(含循环管道、循环泵)、充气系统(含进气管、空气压缩机)、冲水系统。与传统浮选柱相比，该粗颗粒浮选柱最大的创新点在于循环系统部分是由多段小型管道相互衔接，呈对称分布在柱体两侧、相互并联的8段循环管道和一台循环泵组成，每一小段循环管道都设置有电动阀，这些电动阀的作用在于可以自由开关来调整矿浆的循环路径，以适应不同粒度矿物的选别。

利用该浮选柱选别已经单体解离，但是粒度较粗(-150目占75％左右)的矿物时，可以通过自由调整循环系统的阀门，在循环压力的作用下，将粗颗粒矿物输送至某一高度，再利用气泡载浮着粗颗粒上浮至泡沫捕收区，实现粗颗粒的浮选。该浮选柱利用循环系统，缩短了粗颗粒自由上浮的路程，扩大了浮选粒度上限，在保证微细粒矿物选别效果的前提下，提高了粗颗粒矿物的回收，解决了传统浮选柱只能浮选微细粒矿物、对矿石适应性不强的难题。从磨矿作业和浮选作业两方面出发，降低了整个选厂的运行费用。

传统浮选作业中，粗选、精选、扫选等每一段浮选作业，其浮选柱的循环方式都是固定的，这种方式不利于回收率的提高，因为一般在精选段，颗粒较细，在扫选段，颗粒较粗，用同一方式循环，矿物颗粒粒度差异很大，导致粗颗粒矿物回收率下降，该浮选柱能够控制每段浮选流程的循环高度，在粗选和精选段，由于粒度比较细，循环高度控制比较低，在扫选段，需要提高循环高度，让强循环把粗颗粒带到柱子顶部，从而达到粗颗粒分选的目的。

粗颗粒浮选柱工作时，矿浆从柱体2/3处的给矿管给入柱内，并沿柱体整个断面缓缓下降。同时具有一定压力的压缩空气经位于柱体下部的充气装置向柱内充气，大量微小气泡沿柱体整个断面徐徐上升。矿浆与气泡形成对流运动，矿粒与气泡充分接触。打开某一段或几段循环管道阀门，在气泡浮力的辅助下，利用循环泵产生的压力将附着在气泡上的可浮性粗颗粒输送至某一高度，再由气泡带着浮至矿浆表面形成泡沫层，作为精矿自行溢出。不浮的脉石矿物落入柱体下部，经锥体部分收集，从尾矿管排出。

粗颗粒浮选柱如图所示，给矿管位于柱体中上部，有两个排矿口，排矿口1用于排出非泡沫产品，排矿口2一般用于清理柱体；浮选柱两侧设有呈对称分布的并联8个循环管道，每段管道采用阀门控制，可以自由调节以匹配不同粒度矿物的浮选，具有调节方便、一物多用的优点。粗颗粒浮选柱具有如下性能：

(1)它是在传统浮选柱的基础上改进的，所以继承了传统浮选柱的一系列优点；

(2)控制合适的循环路径，利用循环泵的吸力，可以避免因输送路程长而导致粗颗粒脱落的现象，从而增加了浮选柱对物料粒级的适应性，拓展了处理物料的浮选粒度上限；

(3)多段带阀门循环管道的设计，可以通过阀门自由调节以匹配不同粒度矿物的浮选，调节方便，适用于不同粒度范围和不同矿石种类的浮选，具有一物多用的优点；

(4)对称的阶梯状循环管道可以使矿浆与气泡形成对流接触，延长了矿化时间，增加了气泡与颗粒碰撞的几率；同时打开阀门，可使矿浆按粒级分层，避免微细矿粒的夹带。

(5)循环管道末端和柱体底部留有清洗端口，方便管道清洗；

(6)浮选柱的给矿管与排矿管均设置成30°倾斜形式，可以改善管道堵塞的现象。

(7)粗颗粒浮选柱能够被广泛应用到粗颗粒的选别作业中，可以做煤矿、磷矿、铝土矿等矿石的粗颗粒选别，机柱联合浮选，浮选矿浆泡沫控制，浮选药剂实验等。

(8)传统浮选柱之所以很难用于粗颗粒浮选柱是在传统的浮选柱基础上改进而来的，它的基本原理与传统浮选柱相同，唯一的不同之处就是循环系统部分。循环系统是利用循环泵的压力将附着在气泡上的粗颗粒压送至某一高度，再利用气泡载浮着粗颗粒上浮至泡沫捕收区实现浮选。所以，该设备的原理是建立在科学的基础上的，主要解决粗颗粒浮选问题。

(9)该粗颗粒浮选柱设备设计新颖，构思巧妙，比国内同类设备先进、通用性强。其主要的创新点在于：浮选柱的循环系统设计为对称形式，并只用一台循环泵控制。循环泵可以自由调频，以此控制循环泵的循环速度，操作较方便；本设备的适用性更强，可以根据物料的性质来选择循环高度。

本实验设备易于操作、性能稳定，通用性好、安全可靠，价格低廉、便于推广；

设备能满足多种浮选流程，包括正浮选、反浮选、正反浮选、反正浮选等。

本实施例还可设计plc反馈控制系统(实现自动化程度更高的目的)，系统工作时，先检测进料口矿浆的浓度，流量，密度，以及矿浆的粒度组成和可浮性，精矿和尾矿的品位及粒度大小，从而判断每组电动阀门的开启程度，矿浆底部的充气量，以及循环泵的旋转速度，循环泵为变频调速电机，可以调节循环速度，当粗颗粒矿物上升力小，浮选回收率小时，调大充气量，调快循环泵电机，粗颗粒矿物收到升力的作用而上浮。

具体举例如：

具体实施例1

试验物料为某铝土矿。原矿多元素化学分析，其中al2o3质量分数占62.3％，sio2质量分数占11.54％。原矿铝硅比为5.40，属于典型的中低铝硅比铝土矿。将原矿破碎至－3mm后混匀。磨矿至磨矿粒度为－0.074mm占75％，磨矿粒度分析结果见表3。

表1矿样多化学分析结果(质量分数)/％

表2试验矿样的矿物组成/％

表3磨矿粒度组成

由表2可知，当磨矿粒度达到-200目粒级占75％时，-0.038mm粒级占27.48％，泥化程度低，而且矿石嵌布粒度较均匀，故针对该铝土矿的浮选而言，可以适当放宽磨矿细度至-200目占75％，该铝土矿的特点适宜使用分层对流粗颗粒浮选柱进行分选。试验采用φ100mm×1000mm的分层对流粗颗粒浮选柱系统作为分选设备，其他设备为0.5kw的小型砂泵、1kw小型实验室循环泵和wf－0.8/10型空气压缩机。

本试验旨在研究新型分层对流粗颗粒浮选柱的最佳试验参数及验证该浮选柱的效果，所以试验的药剂和工艺流程都是采用目前工厂中所普遍使用的。试验所用捕收剂为皂化的脂肪酸类捕收剂，分散剂为六偏磷酸钠，矿浆ph调整剂为碳酸钠。采用“一粗一精”的工艺流程。通过正交试验确定最佳工艺参数和操作条件。

将1000g矿样破碎至-3mm，再磨矿至-200目占75％后，将矿浆倒入调浆桶中，矿浆浓度控制在30％左右，先加入碳酸钠调整矿浆ph值到9～10之间，搅拌3min，再加入六偏磷酸钠，搅拌3min后，加入捕收剂，搅拌4min，调浆完成后，转入到搅拌桶中继续搅拌，再利用砂泵输送到浮选柱内部完成粗选；粗精矿搅拌3min后进入精选。空气经空气压缩机充入柱底部，与给入的矿浆和淋洗水形成逆流接触，并通过循环管道进行分层分级和对流矿化，在循环压力与气泡浮力的共同作用下，载浮进入精选区。冲洗水从浮选柱上方给入，利用冲洗水将与气泡粘附不牢固的矿物颗粒洗涤下来。精矿从柱顶部排出，尾矿则从柱底部排出。将得到的产品过滤，干燥，制样，化验。分层对流粗颗粒浮选柱浮选设备联系图如图2所示。

通过试验，确定了浮选的工艺参数和操作条件为:矿浆浓度30％，ph值控制在9～10，捕收剂用量为1000g/t，抑制剂六偏磷酸钠用量为25g/t，充气量大小为0.3125m³/h，淋洗水流量大小为0.0012m³/h，循环压力为0.21mpa；精选搅拌时间为3min，充气量为0.30m³/h，淋洗水流量大小为0.005m³/h，循环压力为0.17mpa。在实验室进行试验。

表4分层对流粗颗粒浮选柱浮选铝土矿浮选指标

由表4可知，采用一粗一精浮选流程，在入选铝硅比为5.40时，得到精矿铝硅比为11.05、氧化铝回收率87.88％的良好指标。大大提高了精矿的铝硅比与回收率。试验结果证明，新型分层对流粗颗粒浮选柱的结构形式有利于粗颗粒矿物的分选。该浮选柱采用多段循环管道，自由控制循环路径，使矿浆充分矿化与分层，有利于提高气泡与颗粒的碰撞几率，提高了精矿回收率。所以分层对流粗颗粒浮选柱在粗颗粒分选方面具有独特的优势。

实施例2：

试验称取2kg磨矿产品于搅拌桶中，调节矿浆浓度为24％，向调节好浓度的矿浆中先加入硫酸作为ph调整剂和抑制剂，搅拌2min后再添加捕收剂gjbw。矿浆经矿浆泵给入浮选柱内，浮选时间为10min，每隔5min刮一次泡。

表5新型浮选柱试验结果

从图品位曲线可以看出，随着磨矿细度的增加，精矿中p2o5的品位呈缓慢增长趋势，当磨矿细度超过88.53％之后，精矿品位有所下降。从回收率曲线可以看出，随着磨矿细度的增加，精矿中p2o5的回收率呈现先增加后减少的趋势。这是因为在磨矿细度为67.13％～72.59％之间时，矿物并可能没有完全单体解离，回收率较低；当磨矿细度逐渐增大时，矿物逐渐单体解离，但由于是反浮选，精矿产率逐渐降低，而精矿品位变化并不明显，所以导致了回收率也呈逐渐降低的趋势；当磨矿细度高达90.15％时，回收率下降较为明显，这是因为磨矿粒度过细，容易造成泥化现象，导致药剂的选择性较差，从而降低了精矿回收率。

从表5中可以看到，当磨矿细度-0.075mm含量占84.98％时，精矿中p2o5的品位为32.05％，p2o5回收率为93.22％；当磨矿细度-0.075mm含量占88.53％时，精矿中p2o5的品位为32.36％，p2o5回收率为92.86％。

普通浮选柱在磨矿细度-0.075mm含量为88.01％的条件时，精矿中p2o5品位为32.07％，精矿中p2o5回收率为92.79％。与普通浮选柱相比，在磨矿细度-0.075mm占84.98％时，用新型浮选柱所获得的精矿品位就已经达到了普通浮选柱的最佳指标，其精矿品位与普通浮选柱相差不大，而回收率比普通浮选柱提高了0.43％，说明新型浮选柱能够回收一部分普通浮选柱难以浮选的粗颗粒矿物；当磨矿细度-0.075mm含量占88.53％时，精矿中p2o5的品位比普通浮选柱提高了0.29％，精矿中p2o5回收率比普通浮选柱提高了0.07％。

由此可以得出结论：新型浮选柱可以根据矿石性质以及粒度组成，利用阀门自由控制矿浆循环路径，使其既能浮选矿浆中小于0.075mm的矿粒，也能回收普通浮选柱难以浮选的一部分大于0.075mm的矿粒，最终表现为扩大了浮选粒度上限。

上述方案的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用的发明，熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施方案做出各种修改，因此，本发明不限于上述实方案，本领域技术人员根据本发明的方法，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。