高湛偉，胡林生，鄭燦輝，張子瑞

（洛陽欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司，河南 洛陽 471542）

0 前言

20世紀(jì)60年代初，加拿大人發(fā)明了浮選柱，這標(biāo)志著浮選柱作為一種新型選礦設(shè)備進(jìn)入浮選領(lǐng)域。剛問世時(shí)的浮選柱由于各項(xiàng)配備設(shè)施不完善，以及出現(xiàn)的各種問題無法解決，不但沒有廣泛應(yīng)用，而且已經(jīng)安裝使用了浮選柱的數(shù)家選礦廠也被迫拆除，出現(xiàn)的浮選柱熱潮冷卻下來。直到21世紀(jì)初，經(jīng)歷了近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，浮選柱的結(jié)構(gòu)也越來越完善，逐步發(fā)展成為具有結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、成本低、自動(dòng)化程度高、基建投資少、浮選指標(biāo)優(yōu)良等諸多優(yōu)點(diǎn)的選礦設(shè)備，備受選礦界關(guān)注。隨之又掀起了新一輪的浮選柱使用熱潮，洛陽欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司率先和長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院共同試驗(yàn)、研究，并將浮選柱應(yīng)用于鉬的粗選及精選中，取得了顯著的成效。

1 浮選柱的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理

1.1 浮選柱的類型

20世紀(jì)80年代，浮選柱的研究在氣泡發(fā)生器和運(yùn)行穩(wěn)定控制上取得較大進(jìn)展，在新設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下出現(xiàn)了一大批各具特色的浮選柱。如加拿大的CFCC浮選柱，德國的KHD浮選柱，美國的Flotair浮選柱、VPI微泡浮選柱、MTU型充填介質(zhì)浮選柱和Wemco利茲浮選柱，俄羅斯KФM浮選柱，澳大利亞的詹姆森浮選柱及全泡沫浮選柱，印度的電浮選柱和磁浮選柱等，這些浮選柱各有特點(diǎn)，其中有一些獲得較大成功，均具有常規(guī)浮選機(jī)無法比擬的分選效果［1］。

我國在吸收國外浮選柱經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，曾先后研制了4種類型的浮選柱，包括中國礦業(yè)大學(xué)礦物加工工程研究中心研制的旋流微泡浮選柱、中國礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū)的充填介質(zhì)浮選柱和類似于詹姆森的短體噴射浮選柱以及長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院的無充填介質(zhì)浮選柱等。

在繁多的浮選柱中，最引人注目的有短體自由噴射式和高柱體逆流式浮選柱，后者被認(rèn)為是效果最佳的。它有兩種形式：一是充填介質(zhì)式——柱內(nèi)充滿某種結(jié)構(gòu)的材料以粉碎氣泡和創(chuàng)造良好的浮選環(huán)境；另一種是無充填式——柱內(nèi)無充填逆流式浮選柱（文中所介紹的浮選柱即為此類）。

1.2 逆流無充填式浮選柱的工作特點(diǎn)

逆流無充填式浮選柱主要包括給礦裝置、排尾裝置、柱體、充氣裝置、泡沫淋洗水裝置以及工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)等主要部件，其工作特點(diǎn)如下。

（1）比常規(guī)機(jī)械攪拌式浮選機(jī)和短體噴射式浮選柱有更大的礦化區(qū)。前者的礦化區(qū)僅在轉(zhuǎn)子周圍的高剪切區(qū)，后者也僅在射流所及的范圍內(nèi)，而逆流式浮選柱從給料口到氣泡入口的整個(gè)捕集區(qū)都是礦化帶，所以容積利用率高，單位容積的處理能力也大。

（2）礦物顆粒與氣泡的碰撞及黏附概率大。機(jī)械攪拌式和噴射式浮選機(jī)的礦物顆粒和氣泡高速甩出時(shí)運(yùn)動(dòng)方向基本一致，依靠紊流中兩者間的速度差碰撞并實(shí)現(xiàn)黏附。但紊流不僅可使兩者黏附，也可使兩者脫離。且為了產(chǎn)生紊流要消耗很多能量。而逆流浮選柱內(nèi)顆粒和氣泡的運(yùn)動(dòng)總體上是相向的，雖然運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)速度較小，但相對(duì)速度卻較大。由于紊流程度低、能耗低，顆粒和氣泡的脫離幾率也低。

（3）浮選柱產(chǎn)生的氣泡分散度高、微細(xì)氣泡多，因而同樣的充氣量可產(chǎn)生更大的氣液界面，與礦物顆粒就有更多的碰撞機(jī)會(huì)，而且可產(chǎn)生多個(gè)氣泡黏附于一個(gè)顆粒的氣固絮團(tuán)，減少了氣泡和顆粒的脫落幾率。此外大量微細(xì)氣泡上升速度較慢，基本處于層流狀態(tài)，造成和顆粒碰撞的有利條件，也提高了浮選速率和回收率。

（4）減少了雜質(zhì)的含量。機(jī)械攪拌式浮選機(jī)的泡沫中常夾帶較多的雜質(zhì)，而逆流式浮選柱的湍流程度低，頂部又有淋洗水，迫使泡沫間夾帶的各種脈石雜質(zhì)排出，有利于最終精礦品位的提升。

（5）自動(dòng)化程度高。該浮選柱采用兩個(gè)自動(dòng)控制回路，即浮選柱泡沫層厚度控制回路及分散器空氣流量控制回路。浮選柱的泡沫層厚度通過錐柱形浮標(biāo)及超聲波來實(shí)現(xiàn)?？諝饬髁康拇笮∈潜３指∵x柱良好運(yùn)行的關(guān)鍵，空氣流量通過流量計(jì)進(jìn)行測(cè)定并通過自動(dòng)控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.3 逆流無充填式浮選柱的工作原理

實(shí)質(zhì)上，逆流無充填式浮選柱是一種具有柱型槽體的無機(jī)械攪拌充氣式浮選設(shè)備。與機(jī)械攪拌式浮選機(jī)比較，其工作原理是采用礦粒與微細(xì)氣泡逆流平穩(wěn)接觸的流動(dòng)方式，提供大量捕收礦粒的機(jī)會(huì)。礦粒與氣泡逆向運(yùn)動(dòng)，絕對(duì)速度雖小，相對(duì)速度卻高，紊流度低，流體力學(xué)條件比較理想。柱內(nèi)氣泡細(xì)小均勻，表面積大，在逆流條件下與礦粒接觸機(jī)會(huì)更多，有利于提高浮選速度和回收率。柱內(nèi)泡沫層厚度大，可以調(diào)節(jié)，加上沖洗水的逆流清洗作用，因而富礦比大，可以顯著提高精礦品位。

1.4 逆流無充填式浮選柱的結(jié)構(gòu)示意簡圖

逆流無充填式浮選柱的結(jié)構(gòu)示意簡圖見圖1。

圖1 逆流無充填式浮選柱的結(jié)構(gòu)示意簡圖

2 浮選柱在低品位白鎢礦粗選中的應(yīng)用

2.1 浮選柱應(yīng)用于白鎢礦浮選的技術(shù)背景

欒川鉬鎢礦床是世界上特大型礦床之一，在多年來的選礦生產(chǎn)過程中，對(duì)綜合回收白鎢的研究一直沒有停止過。欒川鎢礦物屬于較難回收的礦物，工藝復(fù)雜、品位低、粒度細(xì)、易過粉碎和泥化，2000年，洛鉬集團(tuán)與俄羅斯國家實(shí)驗(yàn)中心合作進(jìn)行白鎢礦綜合回收實(shí)驗(yàn)研究，在技術(shù)上取得了重大突破，并于2003年建成一座5 000t/a白鎢綜合回收選礦廠，第一次將鉬尾礦再回收白鎢應(yīng)用于生產(chǎn)。目前浮選回收白鎢采用的是機(jī)械攪拌式浮選機(jī)，礦漿進(jìn)入浮選機(jī)，經(jīng)葉輪強(qiáng)力攪拌，并從進(jìn)氣孔吸入空氣，氣泡和礦漿充分混合后被葉輪甩出，攜帶有用礦物彌散于礦漿表面，被刮板刮出。浮選機(jī)是選礦最常用的設(shè)備，其應(yīng)用范圍廣、性能穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)，但也有其缺點(diǎn)和不足：其占地面積大，能耗高，配置復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。尤其在低品位細(xì)粒氧化礦浮選中，效率低下，常常泡沫發(fā)黏不宜處理。因此對(duì)其改進(jìn)是十分必要的［2］。

鑒于浮選柱在洛鉬集團(tuán)選鉬過程中良好的使用效果，洛鉬集團(tuán)鎢業(yè)選礦一公司通過大膽實(shí)踐，率先對(duì)浮鉬尾礦中的低品位白鎢礦用浮選柱進(jìn)行回收，開創(chuàng)了浮選柱選白鎢的先河，取得了良好的效果。

2.2 浮選柱在白鎢粗選中的應(yīng)用

洛鉬集團(tuán)鎢業(yè)選礦一公司于2008年初實(shí)現(xiàn)了浮鉬尾礦綜合回收白鎢礦，其實(shí)際生產(chǎn)過程如下：浮鉬尾礦自流到鎢業(yè)選礦一公司后直接進(jìn)入白鎢礦粗選階段。白鎢粗選流程為一次粗選、一次掃選，掃選尾礦即為最終尾礦；粗選所得白鎢粗精礦，采用加溫脫藥，再進(jìn)行精選，獲得最終白鎢精礦。整個(gè)流程中粗選作業(yè)、掃選作業(yè)均采用浮選柱進(jìn)行，白鎢精選采用BF-4和BF-2機(jī)械攪拌式浮選機(jī)進(jìn)行，2009年生產(chǎn)指標(biāo)見表1，實(shí)際生產(chǎn)工藝流程見圖2。

表1 2009年生產(chǎn)指標(biāo) ％

圖2 實(shí)際生產(chǎn)工藝流程

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，浮選柱在低品位白鎢礦粗選中的使用效果明顯，粗精礦品位為1.3％左右，粗選回收率75％左右，精選回收率穩(wěn)定在94％左右，精礦品位在22％以上。

3 結(jié)束語

（1）浮選柱具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、維修方便、自動(dòng)化程度高、節(jié)省電能及材料消耗、富集比高等特點(diǎn)，并且浮選柱產(chǎn)生的氣泡分散程度高、微細(xì)氣泡多，與礦物顆粒的碰撞及黏附機(jī)率大，雜質(zhì)含量小，對(duì)提高回收率和品位具有明顯的效果。

（2）浮選柱在洛陽欒川鉬業(yè)集團(tuán)鎢業(yè)選礦一公司白鎢粗選中的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，在原礦品位0.05％左右的情況下，卻得到了粗精礦品位約1.3％左右，回收率75％左右的較好指標(biāo)。

（3）浮選柱充氣裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特新穎、占地面積小、動(dòng)力消耗小、維修量小、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。目前，浮選柱在欒川地區(qū)低品位白鎢礦粗選中得到普遍應(yīng)用，取得了人們的認(rèn)可，并逐步在全國有色金屬選礦廠推廣使用，具有良好的應(yīng)用前景。

［1］石德俊.浮選柱在鎢鉬浮選中的應(yīng)用［J］.中國鉬業(yè)，2009，33（3）：9-13.

［2］洛陽欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司.一種用于低品位白鎢綜合回收的浮選柱：中國，ZL 2008 2 0136149.2［P］.2009-08-12.