承德地區有豐富的鐵磷資源，鐵礦石(含磷)儲量大，但品位較低，其中磷品位約2%～3%[1-3]。一般，含磷鐵礦選鐵后用浮選法回收其中的磷[4-6]。選鐵尾礦的粒度較粗，-0.074mm僅有25%左右，而+0.25mm則占50%。由于粒度較粗使浮選設備易發生沉積問題[7, 8]。出于經濟因素考慮，增加磨礦細度來提高磷的回收性能是困難的。所以，為實現磷的綜合回收，需研制適合粗粒礦物分選的浮選設備[9-11]。本文優化研究了北京礦冶研究總院(BGRIMM)的自吸氣浮選機，使其具備粗粒磷灰石回收的性能。優化的160m3大型自吸氣浮選機開展了工業試驗研究，研究表明，新浮選裝備可以有效解決承德地區粗粒磷礦石回收難題。
1、試驗系統
粗粒磷礦石回收的難點在于顆粒粒度粗，而精礦中+0.25mm的粗粒雖品位高，但是設備的選別性能不足。綜合考慮上述問題優化了160m3JJF浮選機使其滿足粗?；厥盏囊?。工業試驗系統一臺為粗選，一臺為掃選，精選系統仍采用選礦廠原9臺40 m3 XCF/KYF型浮選機。圖1給出了試驗系統的浮選流程情況。
圖1 工藝流程
160m3大型自吸氣浮選機進行了2個月的試驗研究。試驗期間，浮選給礦漿粒度組成有一定波動，其中+0.25mm顆粒約43.47%，-0.074mm顆粒約29.11%。給礦濃度35%-40%，磷品位2.29%，礦漿比重1.30t/m3，磷礦石密度2.65t/m3，給礦量約為16m3/min，粗選浮選時間約10min。圖2為工業試驗的現象情況。在工業試驗中進行了浮選機的清水動力學測試和浮選動力學測試，論證了設備的性能。在工業試驗過程中對設備進行了進一步的優化改進，使得設備在試驗中能夠穩定可靠運行，以實現較好的選別效果。
圖2工業試驗
2.結果與討論
2.1 清水動力學測試
清水動力學性能是重要方面的設備性能[12]。對于自吸氣浮選機而言，吸氣量受葉輪浸沒深度和葉輪轉速的影響較大。工業試驗期間采用排水取氣法對浮選機的吸氣量進行測試研究。圖3反映了葉輪浸沒深度和主軸轉速對吸氣量的影響。隨著葉輪浸沒深度增加，浮選機的吸氣量逐漸減小。而葉輪浸沒深度一樣時，主軸轉速越高，吸氣量更大?？諝夥稚⒍仁窃u價浮選機性能的另一重要指標。如圖5所示是葉輪浸沒深度和主軸轉速與空氣分散度的關系。不難發現，空氣分散度在不同測試條件下出現了一個極大值的拐點。在主軸轉速99.3 rpm時，拐點出現在葉輪浸沒深度350 mm處。當主軸轉速108.7 rpm時，極大值的拐點出現在位置425 mm處?？傮w而言，浮選機的空氣分散度基于在2以上，這說明大型自吸氣JJF浮選機具有有優異的空氣彌散效果。
圖3 葉輪浸沒深度和主軸轉速對吸氣量的影響
圖4 葉輪浸沒深度和主軸轉速對空氣分散度的影響
2.2 礦漿懸浮特性測試
磷礦物綜合回收的重點是浮選機能否懸浮和粗重顆粒能否有效回收[13]。因此，本文采用深槽取樣的方法來研究設備內的浮選能力。深槽取樣是一種測試槽內礦漿懸浮特性的有效手段，可以實現工業浮選設備的在線測試。圖5給出了深槽取樣的基本方法。我們在距溢流堰以下0.5m、1.0m、1.5 m、2.0m、2.5m、3.0m、3.5m、4.0m取8個深度，采用虹吸方法得到不同深度位置的礦漿。圖6給出了大型自吸氣浮選機在不同溢流堰高度的礦漿濃度變化。距溢流堰高度增加，礦漿濃度變大。在0.5 -3.5 m濃度變化僅5%，礦漿懸浮能力很好。在4.0 m以下濃度增加相對較多，符合對于160 m3浮選機的設計理念。
圖5礦漿懸浮能力測試原理圖
圖6 160m3JJF浮選機不同溢流堰高度的礦漿濃度變化
表1列出了JJF浮選機不同溢流堰高度的篩析結果?？梢园l現，不同位置，相同粒級的產率差異大。例如+0.3mm顆粒在4m處產率很高，而在0.5m處僅有2.88%，反差顯著。對于-0.037mm顆粒而言，在4m處產率為28.34%，而在0.5m處則高達55.03%。對表1的數據分析可以說明粗顆粒集中位于浮選機的中下部區域，而細粒級礦物的攪拌混合非常好。因此，浮選機仍有必要進一步改善對于有價粗顆粒的分選性能。
表1浮選機距溢流堰不同高度時粒度組成
2.3分選指標
工業試驗期間，P2O5給礦品位2.29%，細度+0.25mm占43.37%，-0.074mm僅占29.11%。圖7給出了工業試驗期間分選指標?？梢钥闯隹傮w指標平穩，相對于精礦品位和產率，回收率的波動相對較大。對試驗期間的分選指標進行統計平均，總精30.68%，掃尾1.14%，回收率47.97%，總精產率3.35%，整體而言，浮選機能達到選礦廠的要求。由于設備可以較長時間穩定運行，可以有效降低浮選流程的運行維護成本。
圖7 工業試驗期間班樣指標變化曲線
3.結論
承德地區儲有豐富的低品位鐵磷資源，磷礦石的綜合回收十分關鍵。粗粒磷礦石導致常規浮選設備沉積是存在的主要難題。本文針對粗粒磷灰石的特點，優化設計了大型自吸氣浮選機，以實現了粗粒磷的有效分選。研究表明，大型浮選設備具備優異的清水動力學性能，浮選機的空氣分散度基于在2以上。研究表明，該大型浮選設備具有優異的浮選動力學性能。工業試驗期間，總精品位30.68%，掃尾品位1.14%，整體回收率47.97%，總精產率3.35%，上述分選本指標滿足選礦廠的能夠要求。大型浮選對粗粒磷灰石回收工業試驗研究能夠指導承德地區選鐵尾礦中磷的有效回收，具有顯著的經濟和社會效益。
參考文獻
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聲明：
“粗顆粒磷礦物大型浮選機工業試驗研究” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：吉利娜
來源：北京礦冶研究總院 礦物加工科學與技術國家重點實驗室、北京市高效節能礦冶技術裝備工程技術研究中心
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