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浮选工艺终极指南

一.什么是浮选选矿

浮选利用的是矿石表面的物理化学性质差异,使用药剂将有用矿石分离。在浮选过程中,将有用矿物浮在泡沫中选别出来,将脉石矿物留在矿浆中的方式称为正浮选,反之将脉石矿物浮在泡沫中的方式则称为反浮选。

现代浮选工艺多采用机械充气搅拌浮选法,根据不同的矿石要求,采取不同的浮选方式,正浮选或反浮选,单独浮选或者浮选与重选磁选、浮选与多段磨矿相结合,提高选矿效率。浮选工艺使一些过去认为不能开发的低品位矿床摇身一变成为有工业价值的矿床,解决了许多微细矿粒中有用成分的回收问题,容易获得高品位高回收率的精矿,使矿物资源得到了合理充分的利用。

二.浮选工艺流程包括哪些内容?

浮选工艺流程主要包括磨矿,调浆加药,浮选分离和浮选后泡沫产品和尾矿产品的脱水。在进行浮选作业前,需要把矿石磨到可选的粒度范围,一般需要磨到0.1mm以下。

浮选时过粗的矿粒(大于0.1mm)由于重量较大,会使矿粒脱落力增加,极细粒(通常指小于5~10μm的矿泥)的矿粒,由于矿泥质量很小,很容易黏附在粗粒表面上,使粗粒可浮性降低,所以矿粒过粗或过细都会降低矿石的回收率。

由于浮选原理对矿粒的要求,过粗或过细的矿粒都会影响浮选的效果。这里的过粗指的是大于0.1mm,过细指小于0.006mm。由于磨矿是整个选矿过程中成本较高的部分,因此很多选矿厂选择粗磨矿石。并且为保证粗选回收率,大多会将粗磨粒度放宽,但是浮选粗粒时,矿粒质量较大,容易脱落。

矿粒过大时,解决办法包括:增加捕收剂的使用、增加矿浆充气量、适当增加矿浆搅拌强度、适当增加矿浆浓度、均衡刮板速率等。增加捕收剂的使用指增加一些增加矿粒与气泡附着力和固着力的辅助捕收剂,如煤油、柴油等。矿浆充气量增加,可以形成较大的气泡和不同大小气泡聚集的浮团,它们具有较大的浮力,可以携带粗粒上浮。刮泡要迅速而平缓,以便于及时刮出上浮的气泡,防止矿粒脱落。

而对于极细的矿粒,由于他们的粒度通常在5到10μm之间,矿泥质量过小,容易粘附在粗粒表面,难以分离。由于矿粒表面面积增大,还会吸收过多的药剂,降低浮选指标,同时表面活性也会增大,致使泡沫过于稳定,造成精选上的难度。

此时可以采取的措施包括:使用絮凝剂、使用浮选载体、团聚浮选等。使用絮凝剂的目的在于将目标矿物微粒絮凝起来,以便于分离。浮选载体和絮凝剂有差不多的功效,可以使用同类或者异类矿物作为载体吸附过细的矿粒,例如用方解石载体浮高岭土中的微细粒铁和钛。此外,在加入捕收剂处理时还可以用中性油使矿浆乳化,简化微细粒的分离,可用于细粒锰、钛铁及磷灰石的浮选。

三.浮选工艺的优劣势

1.浮选工艺的优势

应用范围广:浮选选矿是应用最广泛的工艺之一,在各种选矿工艺中占据主导地位,可用于处理各种有色金属、稀有金属及非金属矿种。

目前,常见的选矿工艺包括重选工艺、浮选工艺和磁选工艺。众所周知,重选工艺主要根据矿物相对密度(通常称为比重)的差异来分选矿物;磁选工艺则是根据矿物磁性的不同,不同矿物在磁选设备的磁场中受到不同的作用力而得以分选,而浮选工艺是根据矿物表面物理、化学性质的差别。经浮选药剂处理,使矿物选择性地附着在气泡上,以达到分选目的。不难看出,前两种工艺主要依靠的是矿石自身性质,而浮选工艺则是在矿石自身性质的基础上,主要依靠所添加的浮选药剂进行分选,因此受矿石性质限制少,应用范围广。

选别效率高,尤其适合品位低、嵌布粒度细的矿物:由于物料嵌布粒度细,粒度和密度作用小,无法用重选工艺进行分选;而对一些磁性差别不大的矿物来说,粒度细会导致颗粒磁性不足以克服流体阻力,也难以用分离。而根据矿物表面性质的不同,可通过添加药剂,利用浮选法高效地将有用矿物和脉石矿物分离开来,其分选效率明显高于其它选矿工艺,尤其是对处理细粒矿物特别有效,解决了许多微细矿粒中有用成分难以回收的问题。

有利于矿产资源的综合回收:随着矿产资源开发利用,易处理矿、单一矿资源越来越少,而大量多金属矿、共生、嵌布粒度细、低品位等物理特性极其复杂矿种越来越多,这就对选矿工艺提出了更高的要求。而浮选工艺优势就在于它不仅可进一步处理其他选矿方法得到的粗精矿、中矿或尾矿,进一步选为高品位精矿,而且还能扩大矿物资源范围,使一些过去认为不能开发的低品位矿床变成有工业价值的矿床,对其中的有用成分综合回收。

2.浮选工艺的劣势

耗药剂,且浮选药剂易造成环境污染:在浮选工艺过程中,浮选药剂的使用对最终选矿指标起着重要的作用。药剂消耗过高必然会导致浮选成本随之增高,进而影响选厂经济效益。建议选厂根据选矿试验结果采用严格的药剂制度实现合理用药,严格控制好物料粒度和矿浆浓度,同时及时对浮选设备进行维护,降低药剂整体消耗,提高浮选产品的数量和质量指标。此外,浮选药剂均属于化学药剂,会对生态环境就会产生不同程度的危害。

严格的磨矿粒度:磨矿粒度是取得较好的浮选指标的重要因素之一,其目的是让浮选矿物与其他脉石矿物达到单体解离。但磨矿粒度过粗,矿物不能达到单体解离;磨矿粒度过细,已单体解离的矿物易被磨损,同时也会增加磨机功耗,且易产生细泥,影响浮选效果。

因此,为了保证获得较好的浮选技术经济指标,必须参考选矿试验结果确定。

成本高,影响因素多,工艺要求高:相较于重选工艺和磁选工艺,浮选工艺必须使用一定量浮选药剂,所以其选矿成本要比高一些。此外,浮选工艺的工作原理也决定了它要比其他两种浮选工艺要复杂、严格地多。在整个浮选流程过程中,磨矿细度、矿浆浓度、矿浆酸碱度、药剂制度、充气和搅拌、浮选时间、水质和矿浆温度等都是选厂所需考虑的因素,其中某一因素不达标,很有可能会影响最终的选矿指标。

四.浮选工艺常见的问题

矿浆浓度和PH值对浮选的影响

在调浆加药过程中,需要控制合适的矿浆浓度和pH值。调整矿浆的浓度,加入所需的水和浮选药剂,使矿浆浓度达到浮选要求。加入捕收剂或活化剂使欲浮的矿物表面增加疏水性,或加入抑制剂使不欲浮的矿物表面变得更加亲水,抑制它们上浮,或加入起泡剂促进气泡的形成和分散。

在实际运用中,矿浆的浓度需要根据浮选矿石性质及有关技术要求来确定。矿石粗选时矿浆浓度25%~35%,浮选细粒及含泥高的矿石为10%~20%。当浮选密度大的矿物,物料颗粒较大时,则采用较浓的矿浆。当浮选密度小,细粒和泥状物料的矿物则采用较稀的矿浆。

矿浆的pH值对浮选指标有很大的影响,矿物只有在适合的pH值下才能充分地浮选或被抑制,控制pH值需要使用调整剂,比如石灰、硫酸钠、硫酸等。pH值的控制通常有两种方法:

(1)定值调节,使pH值保持恒定。这是国内一些选厂较为普遍采用的一种方法。

(2)跟踪矿石性质的变化及时调节pH值,以获得较好的浮选指标。如在铜镍混合浮选的过程中利用调节pH值来取得最大可能的回收率。在调浆加药过程中,需要为下一个工序准备好适合浓度的矿浆。

当调整好的矿浆被送往浮选槽中,表面疏水性强的矿粒附着气泡表面,并被气泡携带,上浮至矿浆液面形成泡沫层,被刮出成为精矿。留在矿浆中,随矿浆流排除槽外的为尾矿。在浮选分离过程中,需要时刻关注矿浆的pH值,每隔一段的时间需要用试纸测量pH值,保证PH值维持在一个稳定的值。而且矿浆浓度和液面需要稳定,保证刮量,泡沫要满板刮出。在分离过程中,整个工艺的稳定性十分重要。

磨矿对浮选工艺的影响

除去磨矿粒度对浮选的影响,磨矿过程中,矿浆还容易产生矿泥。矿泥过多会造成精矿品位下降、影响粗粒矿粒的浮选、消耗浮选药剂的消耗、损坏充气条件等。最常见的解决办法就是使用旋流器为矿浆脱泥,如果矿泥易浮,还可在浮选前加入起泡剂单独处理、使矿泥脱出。

此外,还可以采取其他措施来解决矿浆中的矿泥,如:增加矿浆稀度、添加分散剂、分段分批加药等,目的都在于降低矿泥对浮选过程的影响。

浮选异常状况如何解决

1、浮选效果差,抛尾损失高怎么办

这种情况可能是浮选机内物料磨矿细度不达标或者是浮选药剂出现用量问题导致的。若磨矿细度达不到指标,应适当提高磨矿细度,可采取增加磨矿段数,或者阶段磨矿的方式处理。

若浮选药剂出现用量问题,则应对浮选药剂进行试验,重新确定浮选药剂的用量以及指标。例如刚果某氧化铜钴矿,主要含铜矿物为孔雀石,,钴矿物为水钴矿,为改善浮选效果,经试验后采用了将硫氢化钠和硫化氨1比1混合使用来改善浮选效果。

2、浮选槽泡沫较大,表面反光怎么办 当浮选槽出现较大泡沫,且表面反光这样的现象时,可能的原因是浮选药剂加入过多,此时操作人员应适当调整浮选药剂用量,观察浮选泡沫状况是否有所改善。

3、单一浮选槽液面偏高如何解决

单一浮选槽液面偏高故障原因可能为吸料管有堵塞现象出现,此时需要操作人员停车对吸料管进行清理。

4、刮板刮出泡沫带有大量矿浆、泡沫层薄且易怎么办

这种情况有四种可能的原因,一是溢流浓度过稀,二是液位调节板位置过高,三是矿浆溢流浓度过浓,这种情况还会导致跑粗和严重沉砂,四是抑制剂和调整剂用量过大,致使无法产生适量泡沫。出现这种情况时,操作人员应先观察情况,控制好矿浆浓度和细度,同时注意控制调整剂和抑制剂用量。

5、浮选局部液面翻花的破解办法

槽体液面出现翻花现象说明矿浆泡沫层不稳定,有可能是盖板安装不平,导致间隙不均匀,一边大一边小,间隙大的一侧就会产生翻花现象。也有可能是定子产生脱落导致残缺矿浆在底部流动不平衡。最后一种可能是管子接头松脱。这三种情况都是由于浮选机故障造成的,需要操作人员及时通知机修处理。

6、浮选矿浆液面下落怎么办

矿浆液面出现下落现象可能造成的原因有磨矿细度太粗、处理量增多、或者药剂用量不足。操作人员可以通过调整磨矿分级、减少给矿量、或适当调整药剂量来进行解决。

7、浮选冒槽,泡沫槽里矿越积越多怎么办

一般来说这种情况有以下几种原因:给矿量过大、充气量过大、中间箱及液位调节板处有堵塞、吸入槽吸浆能力不足、冲洗水压力过小等。在这几种情况中,液位调节板堵塞是最易造成沉砂的,应先将液位调节板降到最低,疏通堵塞物,必要可以打开底流阀,使矿浆流通,检查充气量和酸管道是否被堵塞,同时应探明给矿量以及溢流浓度的情况,及时找出原因,并及时根据原因调整给矿量或者其他因素。

8、尾端直流槽无矿浆,刮板刮浆严重,溢流细度跑粗

该现象发生时,操作人员应先停矿,然后打开槽底底流阀,等矿浆流动回复正常再给矿并堵住底流阀门,同时应注意控制好矿浆浓细度。

细粒物料浮选有哪些措施

浮选作为当下十分重要的选矿工艺,广泛适用于选别细粒矿物。一般情况下,我们所说的细粒矿物是指矿物粒度小于18μm或小于10μm的矿泥。细粒矿物产生主要有两种原因,一是因为矿石本身有用矿物嵌布粒度极细,需细磨才能有用矿物与脉石矿物解离。二是因为矿石中含有一些易泥化的脉矿、粘土物质和脆性矿物,在磨矿阶段中,易产生细粒、微细粒矿物。

在使用浮选工艺时,为什么细粒颗粒矿物的选别十分困难,且选别效率相对较低,其原因主要体现在以下三方面:

1、细粒比表面积大,其表面能显著增加。在一定条件下,不同矿物表面间容易发生非选择性的互相凝结。

2、细粒矿物对药剂具有较高的吸附力。但其选择吸附性差,而且表面溶解度较大,使矿浆中难以分离的细粒矿物增加。

3、细粒矿物体积小,与浮选气泡发生碰撞的可能小。因为细粒矿物的质量小,在与气泡接触碰撞使,无法克服矿粒与气泡之间水化层的阻力,使细粒矿物难以附于气泡上,导致有用矿物无法于脉石矿物分离。

通过分析、总结细粒矿物难以分选的原因,在实际生产过程中,解决细粒矿物难以浮选分离、且浮选效率低的问题,可以采取以下7项浮选工艺措施:

1、在矿浆中添加分散剂,防止微细颗粒矿物互相凝聚,使其保持适当的分散状态。分散剂可以使用水玻璃、聚磷酸钠和氢氧化钠等。

2、使用低浓度矿浆浮选,提高不同矿物表面的选择性。矿浆浓度不仅可以阻止细泥污染精矿泡沫,也可以大大降低矿浆的粘性。

3、采用分段、分批添加浮选药剂的方式,减少细粒颗粒矿物对浮选药剂无选择性吸附。如果采用一次加入的加药方式,药剂易被矿泥所吸收。

4、在浮选前,对微细颗粒矿物进行脱泥作业,进行泥沙分选,并制定专门的矿泥浮选药方。

5、利用一般粒级的矿粒作为载体,使目的矿物细粒附着在载体矿物上上浮。在浮选过程中,可以根据实际情况,既可用同类矿物,也可使用异类矿物作为载体。比如,在浮选细颗粒金时,可以把黄铁矿作为细粒金的浮选载体。

6、使用团聚浮选方法。使用捕收剂处理细粒矿物后,其在烃类中性油的作用下,可以形成带矿的油状泡沫。然后,在矿浆中加入由捕收剂和中性油配成的乳浊液,充分搅拌,刮出上层泡沫。团聚浮选法已经运用于细粒锰矿、钛铁矿和磷灰石的浮选过程中。

7、选择性絮凝浮选。该方法是利用矿浆中个中矿物细粒地物理化学性质差异,是絮凝剂有选择性地使用某种或某几种矿物絮凝,而其余矿物仍处于分散状态,然后用脱泥法或浮选法将絮团与悬浮体分离。

矿石可浮性和浮选顺序有什么关系?

矿石的可浮性差异对浮选顺序的选择是比较关键的,那么矿物的可浮性是如何进行划分的呢?实际上,按照矿物的可浮性大致可以将矿物分为六类:非极性非金属矿物、极性盐类矿物、自然金属和重有色金属硫化矿、有色金属氧化矿物、氧化物、硅酸盐和铝硅酸盐类矿物、碱金属和碱土金属可溶盐。

这些矿物中,非极性非金属矿物和极性盐类矿物矿物都是极易浮选分离的,非极性非金属矿物包括石墨、硫、滑石等表面润湿性小的矿物,可使用非极性捕收剂或者仅使用起泡剂进行浮选。而极性盐类矿物包括,含有碱土金属阳离子钙、镁、钡的白钨矿、萤石、方解石、菱镁矿等,它们都含有较强的表面离子键,容易与捕收剂中的阴离子作用,因此容易浮选分离。

自然金属和重有色金属硫化矿包括铜、铅、锌等的硫化物和自然金等表面润湿性小的矿物,也是比较容易分离的,一般用黄药捕收剂进行浮选。而有色金属氧化矿物,像是铜、铅、锌的碳酸和硫酸盐矿物,天然可浮性较差,需经过硫化后在使用黄药类、脂肪酸类或者阳离子捕收剂进行浮选分离。

石英、云母、赤铁矿、钛铁矿等氧化物、硅酸盐和铝硅酸盐矿物表面润湿性与其吸附的其他化合物关系很大,需要根据其自身特点加入调整剂。碱金属和碱土金属可溶盐中,能够浮选的钠盐、钾盐、钾盐镁矾等矿物,可在其本身的饱和溶液中使用脂肪酸或阳离子捕收剂进行捕收。

浮选泡沫如何体现浮选效果?

浮选泡沫的出现时,可以观察到的包括气泡和固体的现象包括:虚实、大小、颜色、光泽、形状、厚度、软硬程度、流动性、声音等。这些现象主要是由泡沫表面附着的矿物种类、数量、粒度、颜色和起泡剂的种类和用量决定的。

1、浮选槽中泡沫的虚实状态:气泡表面附着许多致密的矿物多而密,泡就是实的;气泡表面附着的矿物颗粒少而薄,泡沫就是虚的。原矿质品位高,药剂用量适宜,泡沫是相对稳定的,如果抑制剂过多,捕收剂太少,泡沫就会变成虚泡,泡沫层变薄;通常粗精选阶段泡沫比较实,扫选泡沫较虚。另外捕收剂和抑制剂的用量不适合也会导致泡沫过虚或过实。

2、浮选槽内气泡的大小状态:泡沫层表面气泡的大小随矿石性质、药剂和浮选面积而变化,不同的矿石、不同的浮选作业、泡沫气泡的大小各不相同。通常对于硫化矿来说,8~10mm为大泡,3~8mm可视为中泡,1~2mm可视为小泡,气泡的大小与矿化程度有关,中泡矿化程度是比较良好的,若过度矿化,阻碍气泡兼并,便会形成不正常的小泡;矿化较差,气泡兼并,会形成大泡,但经不起矿浆面波动,容易破灭,所以扫选尾部常见小泡;起泡剂用量过多也会导致气泡比较小。

3、浮选槽内的矿浆颜色状态:泡沫产品的颜色是由泡沫表面黏附的矿物的颜色所决定的。粗、精选中浮选呈现矿物颜色越深,精矿质量越好;一般扫选时通常会呈现白色水膜的颜色。

4、浮选槽泡沫光泽度变化:浮选硫化物矿物的粗选以及精选区泡沫矿化良好,会具有比较强的金属光泽,氧化矿物多呈现半金属光泽或土状光泽。而扫选区泡沫矿化差,则呈现出水膜的玻璃光泽。如果泡沫出现半金属光泽,这表示金属的损失增多。

5、浮选槽泡沫轮廓是否清晰:当矿浆表面形成中度疏水性矿粒矿化泡沫时,矿浆表面含水量充足,各气泡轮廓更加清晰,泡沫在矿浆表面停留时间长,矿物疏水性大。气泡壁干燥不完整后,气泡轮廓变得模糊;浮选时泡沫中的矿物较多而且杂的时候也会导致气泡的轮廓模糊。

6、浮选槽泡沫层厚度:泡沫层的厚薄对回收率和精矿品位有直接影响,泡沫层厚度主要与起泡剂的用量、气泡矿化程度有关。起泡剂多或者原矿品位高、矿化度大、矿化程度好,泡沫层一般会呈现出比较厚的状态,而反之,泡沫层则相对较薄。泡沫上的矿石颗粒太大,便不能形成较厚的泡沫层;精选区的矿浆液面低,泡沫层厚,精矿品位高;扫选区保持较高的矿浆液面,被浮起来的矿物可及时刮出,泡沫层较薄,回收率较高。

7、泡沫在槽体内的脆粘性:泡沫的脆性太大,稳定性差,容易破碎,有时不能刮出。相反,过多的粘性泡沫和太过稳定会使浮选机"跑槽",破坏正常的浮选过程,导致精矿输送困难,并且会影响精矿品位或回收率。浮选药剂过量、机油的掉入、矿泥或者大量的可溶盐都有可能使泡沫过于稳定。

8、浮选槽刮泡沫声:泡沫刮入泡沫槽时,会发出"沙沙声",这表明泡沫中含有大量比重大、粒度粗的矿物,此时泡沫状态认为较正常。

硫化矿浮选常用的工艺

硫化矿包括单一金属硫化矿和多金属硫化矿,常见的多金属硫化矿包含铜、铅、锌等金属。对于单一金属硫化矿而言,可采取混合浮选、混浮再磨分选等方式进行选别。而多金属硫化矿的浮选工艺从优先浮选和混合浮选发展而来,主要包括部分优先浮选、部分混合浮选、等可浮选、异步浮选等。

单一的金属硫化矿最常见的是铁的硫化矿、铜的硫化矿等等,以硫化铜为例,在处理单一硫化铜矿时,一般会选择浮铜矿物,因为铜矿物的可浮性较好,之后再对铜硫进行混合浮选-浮选分离的工艺。在铜硫分离过程中,抑制硫侧重于低碱条件,并采用非酸性的活化剂,这样可以使矿石中的硫也得到安全的回收。此前,安徽某铜硫矿进行试验研究时,曾以BK-301与LP-01以1:2的比例组合作为捕收剂,采用了优先浮铜,之后原浆无活选硫的工艺,该工艺得到了铜精矿回收率72.12%,硫精矿回收率93.72%的指标。另外,单一的硫化钼矿一般会采取粗磨粗选-再磨再选的浮选工艺处理。

在多金属硫化矿中,铜锌硫化矿是比较难以处理的硫化矿物,也是比较常见的硫化矿,此外金、铅、铁等金属也存在较多的硫化矿。铜铅锌的硫化矿浮选工艺十分丰富,根据不同的矿石结构和性质可选择的浮选工艺多种多样。西藏某铜铅锌硫矿是用来部分混合浮选工艺,在混选中结合中矿再磨,并采用活性碳作为分离时的药剂,组合CMC、亚硫酸钠和硅酸钠作为铅的抑制剂。某铜铅锌硫化矿,采用铜铅混浮处理,使用丁黄药和黑药作为混合捕收剂,并以硫酸锌抑制闪锌矿,在铜铅分离阶段使用活性碳和硫化钠结合,用亚硫酸钠在酸性条件下抑制方铝矿,最后用黄药捕收硫化铜。 硫化矿浮选分离时,调控浮选体系中矿物表面的润湿度也是很重要的。在某嵌布异常复杂的铜铅锌硫化矿浮选处理中,使用了全优先流程的电位调控浮选工艺,用石灰调节矿浆电位,以LP-01、SN-9号+苯胺黑药、丁黄药分别捕收铜、铅、锌,并且使用硫酸锌和YN的组合药剂抑制锌,得到了良好的浮选指标。

在处理含镍硫化矿浮选时,为了降低精矿中氧化镁的含量,消除镁硅酸盐等矿物对镍浮选的干扰,可以采取的工艺流程包括:脱泥-浮选工艺、阶段磨矿-阶段选别流程、分速浮选工艺等。

在处理含有钼铋锑的多金属硫化矿时,可以采取混合浮选、优先浮选等工艺处理。宁化能够钨矿伴生铜铋混合硫化矿,在原浮选工艺的基础上采用了优先浮钼-铜铋混浮-铜铋分离-铋精矿再浸出回收的工艺,获得了铋品位62.37%,铋回收率60.09%的铋精矿。