泗洲选矿厂一段浮选作业充气量分布研究

李春华，苏辉财

（江西铜业集团公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

1 引言

德兴铜矿是世界著名的特大型斑岩铜矿，采选综合生产规模13万 t/d，有大山和泗洲两个选矿厂。泗洲选矿厂有一期和二期两条生产线，每条线浮选流程分为两段浮选。一期一段采用9台KYF-130浮选机进行粗扫选作业，采用2+（1+2）+2+2方式配置，见图1。前两台浮选出粗精矿，进入二段浮选柱和浮选机联合流程［1］。空气作为最廉价的药剂，对矿石性质变化敏感，其大小及分布直接决定浮选作业的指标［2］。泗洲选矿厂改造升级后已运行6年，近年来随着矿石禀赋变差，充气量的大小和分布没有很好做出相应的精细化调整，一直凭经验操作。因此很有必要对泗洲选厂浮选机充气量进行测试，探索气量分布的规律，为适应矿石性质的变化找到充气量的支撑模型。

图1 一段采用9台KYF-130浮选机配置

2 充气量测试方法

为了更全面的评估浮选机的充气量，对二期一段作业中的每台浮选机进行了测量。采用排水取气方法［3］，其过程如下：将浮选机槽内充满水, 测量直径方向的充气量，并分成若干个测量点，如图2所示。用一个标定高度的、一端封闭的有机玻璃管,在每个测点先充满水，然后垂直倒置插入矿浆中，要保证管口低于液面，当液面下降到第一个刻度计时，如图2（a）所示，到标定高度时，如图2（b）所示，记下所用的时间。以同样的方法进行下一点的测量,直到所有的测点全部测完。为保证测量的准确性，每个试验条件下重复测量2～3次。然后计算出每点的充气量,并计算浮选机槽内的空气分散度。

图2 排水取气法测充气量

计算过程如下：由于测量长度为200mm，先计算出每个测量点的排水时间的平均值，则代入公式算出各点的平均充气量Q，然后计算出所有测量点的平均值；空气分散度计算公式为为所有测量点中最大充气量，为所有测量点中的最小充气量。

由于浮选槽内有推泡锥,其上部又有传动机构,因此测定整个槽体截面上的充气量比较困难,而且也没必要。根据KYF-130充气式机械搅拌浮选机的结构特点，考虑到对称性设计测点的分布如图3所示。在直径5.0m的半圆内测量9个点（外圆），在直径3.0m的圆内测量5个点（内圆），一共测量14个点。

图3 每台浮选机充气量测点的分布

3 结果与讨论

3.1 泡沫层厚度分布

泡沫层厚度与充气量大小有紧密的关系［3-4］，为了更好的对比测试的结果，对一段每个作业的液位进行了统计，统计结果见图4所示。

图4 不同作泡沫层厚度

从图中可以看出，泡沫层厚度除粗Ⅱ-0外，基本随作业呈减小趋势。

3.2 内外圆周充气量分布

为了评估单台浮选槽的内外区域的充气量分布，对外圆（直径5.0m）分布的1、2、3、4、5、11、12、13、14等9个点的充气量求算数平均值，对内圆（直径3.0m）分布的6、7、8、9、10等5个点充气量求算数平均值。对两值的大小进行了对比，结果见图5。

图5 内外泡沫槽充气量分布曲线

由图可以看出，内圆充气量略微大于外圆充气量，其中粗II-1、粗II-2和扫II-1内外圆区域充气差别较为明显，其它数据显示外圆充气量可以与内圆相当，甚至是大于内圆。说明内外圆的充气速率分布没有一致的规律性，从内外圆充气量的重合度看，内外圆充气相对均匀。

3.3 充气量大小与功耗

在矿浆浓度稳定的情况下，浮选机的运转功耗与充气量大小呈反比［4-6］。充气量大，功耗小，充气量小功耗大。为了校核充气量测量结果的正确性，对每台浮选机机的电流进行了测量。考虑到粗II-0浮选机的叶轮规格小于标准的KYF130浮选机，在这里不做统计。测试的结果见图6所示。从曲线后段可以看出，充气峰谷值和电流峰谷值交错出现，即充气量增大时电机电流降低，而当充气速率减小时，电机电流上升，充气量大小直接影响浮选机功耗。

图6 充气大小对功耗的影响

3.4 沿作业充气量与空气分散度分布

不同作业的浮选槽内充气量大小和空气分散度大小如图7所示。

图7 不同作业充气特性曲线分析

从图7可以看出，各作业充气量大小较为接近，基本保持在了1.0 m3/m2/min，波动不大。而从空气分散度来看，粗I-1浮选机空气分散度值只有2.2，而粗I-2空气分散度达到3.7，两者相差较大，可以推断给矿的矿浆流速对粗I-1浮选机空气分散度影响较大。而从粗I-2到扫II-2浮选机空气分散度呈递减趋势，说明起泡剂的含量减少较多，气泡的波动和兼并现象较为严重。

4 充气量操作原则探讨

充气量的操作与矿石性质、处理量、浓度、金属含量、泡沫产率和品位、泡沫层厚度、起泡剂含量以及操作人员的偏好都有较大的关系［3-6］。虽然充气量影响因素较多，但从以上分析结果可以推断出充气量操作原则。

（1）如果泡沫层太薄需要适当降低充气量，保证泡沫层回收的稳定性；

（2）如果通过旋流器跑粗的粗颗粒较大，适当减小充气量，增大浮选机功耗，使该部分粗颗粒离底悬浮从尾矿中排掉；

（3）每台浮选机充气量大小控制在在1.0 m3/m2/min左右，但需要根据运转工艺条件微调；

图8 沿作业浮选机充气量操作理想曲线

（4）沿作业每个作业充气量的大小应该逐渐减小，而作业内的浮选机沿流程稍微增大（5%～10%）。见图8所示。以上的充气量大小操作原则还不够完善，需要对不同工艺条件下进行分类，然后分别测试充气量。积累大量的数据后开发出充气量大小自动响应调整模型，可以更好的稳定或者提升泗洲选矿厂的技术指标，同时也为未来的选厂信息化和智能化奠定基础。