大型160 m3浮选机在某铜钼矿的应用实践

刘子龙

(1.东北大学材料与冶金学院，辽宁 沈阳 100004；2.中国黄金集团内蒙古矿业有限公司，内蒙古 满洲里 021400)

自浮选机问世以来，约有100年的历史。我国20世纪50年代中期，才开始研制仿苏米哈诺布尔的XJ型浮选机。直到70年代后期，我国的浮选机研制技术才得到迅速发展，并逐步向大型化发展，现已赶上国外先进水平，制造出世界上最大的320m3浮选机。中国黄金集团内蒙古矿业有限公司(简称乌山)在一期建设中，首次大规模在工业上应用160m3浮选机，到二期扩建首次应用320m3浮选机，无不体现创新精神，多次创造行业内记录。

乌山一期设计能力为30000t/d，生产分两个系列。一个生产系列设计能力15000t/d，现可达17500t/d。两个系列共应用160m3浮选机32台，采用大型160m3浮选机，有效保证浮选系统平衡，提升浮选效果。2011年浮选技术指标在铜原矿品位0.377%时，铜浮选回收率为86.88%；浮选作业成本仅为6.12元/t，占选矿总成本的19.5%。乌山不断总结大型设备应用实践经验，提高设备装备水平，从而降低生产作业成本，提高浮选技术指标，创造更佳的经济效益。实践检验，大型浮选机性能已达到世界先进水平。

1 浮选工艺及设备简述

1.1 浮选工艺流程

浮选工艺流程：铜钼优先混合浮选-铜钼精矿再磨分离浮选。

磨矿作业：旋流器组分级后，溢流给入φ6.5m搅拌槽，再进入浮选作业。混合浮选为一次粗选、三次扫选、三次精选。粗选、扫选作业应用32台160m3大型溢流浮选机，4-4-4-4配置；精选作业应用16台24m3刮泡式浮选机，4-2-2配置，混合浮选作业尾矿为选厂最终尾矿[1]。混合浮选精矿进入Ф30m浓缩机浓缩脱药，浓缩机底流给入陶瓷过滤机过滤脱药，滤饼用清水调浆后给入Φ2100×4500溢流球磨机、Φ250旋流器组成的再磨系统，再磨细度为-325目(-0.043mm)占85%。旋流器溢流经Φ2500×2500矿浆搅拌槽调浆后进入钼铜分离作业。

1.2 浮选设备及工作原理

乌山所应用浮选机型号为XCFⅡ/KYFⅡ-160(7.00×5.20)，属充气搅拌式浮选机。KYF浮选机采用筒形槽体、空心轴充气、固定定子、新型叶轮。新型叶轮是一种叶片后倾一个角度的锥形叶轮，类似于高比转速的离心泵轮，扬送矿浆量大、压头小、功耗低且结构简单。在叶轮腔中还装置了多孔圆筒形空气分配器，使空气能预先均匀地分散在叶轮叶片的大部分区域，为矿物分选提供较大的矿浆-空气接触界面。

在KYF浮选机工作时，随着叶轮的旋转，槽内矿浆从四周经槽底由叶轮下端吸到叶轮叶片之间，同时，由鼓风机给入的低压空气经空心轴和叶轮的空气分配器，也进入其中。矿浆与空气在叶片之间充分混合后，从叶轮上半部周边向斜上推出，由定子稳流和定向后进入整个槽子中。气泡上升到泡沫稳定区，经过富集过程，泡沫从溢流堰自流溢出，进入泡沫槽。还有一部分矿浆向叶轮下部流去，再经叶轮搅拌，重新形成矿化气泡，剩余的矿浆流向下一槽，直到最终成为尾矿[2]。

该机机械搅拌装置主要起搅拌矿浆和分布气流的作用，空气靠外部风机强制压入，矿浆充气与搅拌是分开的。主要特点：

1) 充气量可根据需要增减，并易于调节，保持恒定，因而有利于提高浮选机的处理能力和选别指标。

2) 叶轮不起吸气作用，起离心泵作用，使固体在槽内保持悬浮状态，故转速低、功率消耗少、磨损小。

3) 气泡能最大限度地充满浮选机流体动力学区域中底部的强紊流(三相)混合区，提高该区容积的有效利用系数，使矿物颗粒与气泡在本区具有较高的碰撞概率和粘附概率。尤其对粗重颗粒，矿浆流可把它们运输到叶轮下部，改善粗重颗粒的悬浮条件，增加了粗重颗粒与气泡的接触和碰撞概率，利于提高回收率。

2 大型浮选机具体应用实践

乌山铜钼矿主要是低品位硫化矿浮选，应用充气机械搅拌式浮选机进行低速充气浮选，有利于提高选别效果。

2.1 确定科学合理浮选操作技术参数

根据2年来生产实践，科学合理的浓度、细度、酸碱度应按照精矿产品质量要求和矿石性质变化后能适宜地进行调控，保证浮选工艺流程的相对稳定。浮选密度大、粒度粗的矿物，粗扫选作业采用较浓的矿浆。结合处理矿量大，浮选对浓度的要求是：粗选30%～42%，扫选25%～38%，精选20%～30%。对于乌山铜钼矿浮选条件的确定，根据试验研究确定为磨矿细度-0.074mm占60%～65%。

2.2 现场操作要求

浮选机开车运转正常后，要注意保持矿浆面的稳定，适当控制泡沫刮出量，以保证有效的刮出泡沫。由于KYF浮选机没有刮板，必须保证各槽都要均匀溢出泡沫。粗选四台浮选机，刮量以粗选泡沫槽3.5m搅拌槽液位1.5m为标准，3.5m搅拌槽管夹阀开度30%。扫选刮量要保持各扫选作业泡沫槽液位值在中间位。粗选扫选要防止刮矿浆跑槽、掉槽和泡沫层翻花等现象发生。

严格液位控制，保持粗选、扫选作业液位值呈梯度设定，使各选区有一定泡沫层厚度，以保证浮选机均匀溢出矿化泡沫。定期清理浮选机溢流堰上杂物，保证富集后泡沫顺利进入泡沫槽。

2.3 多孔圆筒形空气分配器使浮选充气效果理想

160m3浮选机中，多孔圆筒形空气分配器帮助产生大量尺寸适宜的气泡，通过叶轮和定子的联合作用使这些泡沫分散在整个浮选机内，矿粒与气泡接触的机会就越多[3]，使浮选效率提高。

充气量对空气分散度、功耗、气泡直径影响较大。选择合理的充气量，不但可以提高选别指标，还可以节能降耗。160m3浮选机转速为111r/min时，浮选动力学测试效果最佳[4]，此时现场充气量要求在0.8～1.2m3/(m2·min)。

3 存在问题及改进建议

3.1 空心轴充气方式影响设备润滑，改进充气方式

KYF-160浮选机投入使用后，发现32台该型号浮选机频繁出现轴承温度高、发热、内外套高温退火的现象，运行温度普遍在80℃～90℃，有的甚至可以达到100℃以上。为了维护设备稳定运行，稳定生产，生产现场采用生产水长期外部冷却、及频繁注油(每班注油一次)的方式进行强行冷却和润滑，现轴承温度降低为70℃左右。

为了找出轴承发烧问题的症结所在，选矿厂维修人员及公司设备管理人员经过研究发现，轴承发热的主要原因为轴承中存不住润滑油(轴承干磨)，润滑油加注后，由于空气通过轴承座进入中空轴而密封圈密封效果不理想，造成漏风，润滑油不断自上、下轴承盖被风吹得溢出。

经与生产厂家实地考察，对原充气方式进行改进。2010年底将现二系列三次扫选第二台浮选机原空心轴供风改为上部充气，将中部进风通道封住，充气由中空轴顶部直接进入槽体，浮选机轴承不再受到高温风的吹拂，轴承发烧问题得到根本解决，轴承寿命得以延长。测试技改前后浮选机充气量，分别是1.11m3/(m2·min)和1.13m3/(m2·min)。运行一年来，充气效果没有受到影响，设备运行稳定，改进效果明显。

3.2 液位调整系统波动大

使用过程中，发现当矿量发生较大变化时，远程控制液位的气动阀门动作幅度过大的现象时有发生。受液位浮球时有发卡现象，液位设定值与实际值有时偏差较大。

3.3 槽壁耐磨问题

浮选机设备主要承担对矿浆的充气搅拌，由于生产的不均衡，事实上总有一定量的粗粒级别的矿粒进入浮选机内。这部分颗粒在运动过程中，对槽体产生很大的磨蚀作用。现场采用对重点部位进行衬胶的方法，来缓解粗颗粒对浮选机槽壁的磨蚀。浮选机槽壁的耐磨问题，需要进一步探讨。

3.4 配套设备的科学匹配

该浮选机不足之处在于，中间产品返回需要砂泵扬送，还要有专门的送风设备[5]。

3.4.1 循环泵

原先设计配套的泡沫泵200S-PM(R)、80Q-PM(R)，因泵力不足全部拆除，改换成ZBE200-150-500R渣浆泵。受泡沫影响，渣浆泵能力严重损失，中矿返回槽易冒槽。配套浮选机中矿返回的循环泵，建议改为立式渣浆泵，减少或杜绝中矿泡沫箱冒槽。

3.4.2 鼓风机

配套充气的设备选择CF-800-1.66离心式鼓风机。

浮选机的充气量是影响浮选技术指标的关键性参数。现场在浮选机进风管道上安装测试风量的WEDEBAR加速式均速流量计，很好的监测浮选机充气量，为现场操作提供技术参考。

3.5 设备润滑

使用的KYF-160型浮选机轴承封油不良，造成漏油严重。为了确保浮选机稳定运转，现场需每班向搅拌轴轴承加油。然而，加油量多与少不为人知，这显然不利于设备的长期运行和维护；浮选槽搅拌轴下轴承位置在液面之下，造成该位置是现场人员日常点检、润滑的盲区，出现浮选槽搅拌轴脱落事故。

乌山选矿厂大部分设备均为手动加油方式，由于设备规格型号较大，很多设备均为国内第一次使用，设备维护保养工作对设备能否稳定运转起着举足轻重的作用。在过去两年多的生产过程中，我们发现，由于人为因素的影响，往往造成加油过多和不及时加油现象的出现。2010年下半年，乌山磨矿引进了某自动润滑技术，实现了磨矿车间一系列球磨、半自磨静压滑动轴承及稀油站、胶带运输机等位置的自动润滑。该系统可以根据设定值跟踪监测润滑点润滑量的多少，并及时定量加注润滑油。通过采用该技术，确保了大型重要设备的良好润滑保养。鉴于该系统的使用经验，为了有效的进行合理、科学、良好的维护保养工作，以确保设备的稳定运转，建议对大型浮选机设备实施自动润滑系统改造。

4 结论

1) 大型浮选机的气泡能够得到高效的弥散，有效避免矿浆短路常规现象发生。搅拌能力大，对矿浆中的个别粗粒级分选提供动力，矿浆液面稳定程度高，受波动影响小，回收率高等高性能，对提高乌山铜、钼、银、金、铼、硫元素选矿回收率，做到干净彻底、综合回收有限的、不可再生的、宝贵的矿产资源起到积极的设备支持。

2) 大型化浮选机运行平稳，抗矿浆波动能力强。省电、占地面积小、安装和维修费用省、自动化水平高、作业回收率高。

3) 大型浮选机空气弥散好，气泡分散均匀，泡沫稳定，选别效果好。经生产证明，在磨矿细度-0.074mm占56%、浮选浓度超过40%、因浓度低造成浮选时间短等特殊情况下，应用大型浮选机均达到或超过设计及试验室试验指标。

4) 该设备在自身结构及配套设备上，需要继续完善与提高。建议在设备抗磨蚀及润滑、液位与气动阀门联锁、配套设备的推荐，要有技术延伸。

5) 大型160m3浮选机在乌山应用两年来，能够满足浮选生产需要，取得了理想的经济效益，为现代化大型选矿厂的高效运行提供了设备支撑。

[1]长春黄金设计院.乌努格土山铜钼矿一期工程初步设计说明书[R].长春黄金设计院，2009.

[2]孙长泉，孙成林.选矿厂工艺设备安装与维修[M].北京:冶金工业出版社,2010.

[3]沈旭，熊崑，李柏村.浮选技术[M].重庆:重庆大学出版社，2011.

[4]沈政昌.160m3浮选机浮选动力学研究[J].有色金属,2005(5):35.

[5]牛福生，刘瑞芹，郑卫民，等.选矿知识600问[M].北京:冶金工业出版社,2008.