某萤石选矿厂浮选流程改造实践

胡开文 周清波 曾志飞 王跃林

(长沙矿冶研究院有限责任公司)

萤石是重要的非金属矿物原料之一，是工业氟元素的主要来源，用途广泛，许多发达国家将其作为一种重要的战略物资进行储备。萤石可用于提取氟以制作氢氟酸，或应用于建材行业和有色金属冶炼中。在高炉冶炼中，如在铁水预处理中作为脱磷剂、脱硫剂等使用，在炼钢过程中作为一种助熔剂，还能显著降低炉渣熔点，使其迅速成渣[1]。

某萤石选矿厂原低品位浮选系统浮选浓度偏低，低品位精矿作业回收率仅6.12%。为尽可能回收萤石，提高资源利用率，进行技术改造。

1 原工艺流程与存在问题

某萤石选矿厂入选钨浮选尾矿，脱药后采用浮选原则流程进行生产，可得到高品位萤石精矿和低品位萤石精矿。原浮选工艺流程较长，进入中矿浮选系统的矿浆浓度偏低，影响中矿浮选系统选别效果。

中矿浮选系统给矿为精选1尾矿和精选4的扫选尾合并的中矿，粗选采用浮选柱、精选采用浮选机进行。原中矿浮选系统流程见图1，指标见表1。

表1 低品位浮选系统指标 %

由表1可知，中矿浮选系统精矿作业回收率仅28.20%，对原矿回收率仅6.12%，损失在低品位中矿和尾矿中的萤石较多。

图1 原中矿浮选系统流程

2 低品位系统浮选给矿浓度试验

2.1 CMAX旋流器

选矿厂采用CMAX 150 mm水力旋流器(长沙矿冶研究院有限责任公司)对中矿系统给矿进行预先脱泥浓缩试验，沉砂进入浮选，溢流并入尾矿。CMAX系列旋流器具有以下特点：

(1)入矿口外弧线采用双圆弧设计，具有预先分级作用，分级效率显著优于切线设计。

(2)内衬、溢流管、沉砂嘴采用CNU高级耐磨材料，筒体内衬使用寿命5～10 a，沉砂嘴、溢流管磨损速率分别为0.5～1 mm/月、0.25～0.5 mm/月，为铸石聚氨脂等耐磨材料的1/6～1/3，从而降低易损件更换费用。在较长的使用时间内，旋流器工作参数变化甚微，中矿浮选系统工作稳定。

(3)双圆弧设计的入矿流线能显著减轻矿浆进入圆柱段时对筒体的磨损，另外CNU采用模压整体烧结成型，形状标准，接口平滑，旋流器寿命长，矿浆在旋流器中的运动轨迹平稳，可提高旋流器分级效率。

(4)长柱、变锥设计增大了有效分级空间，提高了沉砂质量的稳定性，给矿浓度波动小，沉砂嘴磨损对沉砂浓度、粒度影响较小。CMAX旋流器溢流粒度较细，沉砂中合格粒级含量减少，沉砂浓度较高，分级效率比普通旋流器提高10%～20%。

2.2 改造方案

2017年5月，在不改变主要浮选流程的前提下，从中矿浮选系统生产现场给矿中分流部分矿浆，经CMAX旋流器脱泥浓缩后进行中矿浮选给矿浓度试验，流程见图2，结果见图3。

图2 中矿浮选给矿浓度试验流程

图3 浮选给矿浓度对低品位萤石精矿指标的影响

由图4可知，随着浮选给矿浓度的增大，中矿系统作业回收率呈先上升后下降的变化趋势。原因是浮选给矿浓度高，有利于中矿浮选萤石精矿作业回收率的提高，但会造成旋流器溢流萤石的流失，降低旋流器沉砂作业回收率；浮选给矿浓度低，则不利于浮选，中矿浮选作业回收率下降，旋流器沉砂溢流萤石流失较少。浮选给矿浓度为20.0%～30.0%时，中矿系统作业回收率处于较高水平，此时旋流器沉砂作业回收率在75.0%以上。

3 工业试验

3.1 低品位中矿排尾流程工业试验

在中矿系统浮选给矿浓度试验的基础上，选矿厂通过增加1组15-CMAX150 mm水力旋流器组对原工业生产流程进行改造。由于生产现场浮选系统工艺调整，中矿系统给矿粒度变细，为保证中矿系统作业回收率，调整相应旋流器参数。中矿系统工业连续试验稳定进行20 d，旋流器分级平均指标见表2。

表2 旋流器分级平均指标 %

由表2可知，相比改造前，浮选给矿浓度由11.06%提高到20.95%，改造后旋流器沉砂作业回收率78.19%，符合生产要求。

调整中矿系统浮选药剂制度，按原中矿排尾进行中矿系统工业试验，流程见图4。稳定后取样分析，中矿系统工业试验结果见表3，萤石选别系统平均指标见表4。

图4 中矿系统工业试验流程

表4 萤石选别系统平均指标%

由表3、表4可知，旋流器沉砂CaF2作业回收率为77.17%，高于要求的75.00%；低品位精矿CaF2品位64.10%，系统平均64.26%，品位略低，回收率11.24%，远高于改造前6.12%；损失在低品位中矿中的萤石较多，因此考虑将低品位中矿返回中矿浮选系统再选。

3.2 低品位中矿返回流程工业试验

低品位中矿返回粗选后，调整中矿系统流程与药剂制度，进行低品位中矿返回流程工业试验。中矿系统流程见图5、结果见表5，萤石选别系统平均指标见表6。

图5 低品位中矿返回工业试验流程

由表5、表6可知，低品位精矿CaF2品位74.33%，系统平均77.90%，回收率13.06%，相比低品位中矿排尾流程，指标大大改善。

4 结 论

(1)某萤石选矿厂通过在中矿系统浮选前增加水力旋流器浓缩作业，将中矿浮选给矿浓度由11.06%提高到20.95%时，旋流器沉砂作业回收率达到75.0%以上，满足选矿生产要求。

表5 中矿系统工业试验结果 %

表6 萤石选别系统平均指标%

(2)低品位中矿排尾流程工业试验低品位精矿CaF2品位64.26%，回收率11.24%，较中矿浮选给矿浓度增大前有较大改善，但损失在低品位中矿的萤石仍较多，占低品位系统给矿的11.98%。

(3)低品位中矿返回流程工业试验低品位精矿CaF2品位77.90%，回收率13.06%。相比改造前，在品位略微提高的情况下，回收率提高了1.13倍。