本研究評(píng)估了Highland Valley銅礦銅鉬分離回路中鉬的最終精選段兩臺(tái)浮選柱的改進(jìn)對(duì)整個(gè)流程浮選指標(biāo)的影響。結(jié)果表明控制浮選柱內(nèi)所生成的氣泡尺寸是改進(jìn)整個(gè)流程指標(biāo)的關(guān)鍵因素。當(dāng)產(chǎn)生的小氣泡（<1 mm）占較大比例時(shí)，精礦產(chǎn)率是典型生產(chǎn)數(shù)據(jù)的4 ~5倍，而精礦品位未受影響。精礦產(chǎn)率的提高減小了回路的循環(huán)負(fù)荷，從而大幅提高了鉬回收率。

Highland Valley銅礦（HVC）是加拿大最大的基礎(chǔ)金屬礦、全球最大的銅精礦生產(chǎn)商之一。2007年，HVC生產(chǎn)了約13.6萬(wàn)噸的銅和0.18萬(wàn)噸的鉬。HVC選礦廠目前正經(jīng)歷流程改造與更新的升級(jí)過(guò)程。

銅鉬分離

圖1示意了銅鉬分離的流程配置。一次精選精礦根據(jù)情況泵送給二次精選或經(jīng)旁路給入最終精選段（本研究中，二次精選一直進(jìn)行）。最終精選段平行配置兩臺(tái)浮選柱（直徑0.9m，高10.4m）。最終精選段的尾礦返回給一次精選。典型的最終浮選鉬精礦含49%鉬和2.5% ~3.0%銅。

圖1：HVC銅鉬分離流程

 氣泡發(fā)生器改造

2007年秋，對(duì)2號(hào)浮選柱進(jìn)行改造安裝了美卓Microcel^TM氣泡發(fā)生器。Microcel^TM氣泡發(fā)生系統(tǒng)將浮選柱下部的礦漿泵送入靜態(tài)混合器，壓縮空氣也被注入到靜態(tài)混合器中，礦漿與氣體在高剪切流態(tài)下混合。氣體-礦漿混合物穿過(guò)靜態(tài)混合器時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)渦流使得小氣泡形成。這種配置可以將傳統(tǒng)的充氣式氣泡發(fā)生器（1號(hào)浮選柱）與Microcel^TM氣泡發(fā)生器進(jìn)行對(duì)比。本研究所用的Microcel^TM氣泡發(fā)生器的循環(huán)泵配備了變頻器，通過(guò)控制礦漿泵流量，可以改變靜態(tài)混合器中的渦流，從而調(diào)節(jié)所生成的氣泡尺寸。

測(cè)試對(duì)比了1號(hào)浮選柱（常規(guī)充氣式氣泡發(fā)生器）和2號(hào)浮選柱（美卓Microcel^TM氣泡發(fā)生器）的工藝性能，并評(píng)估了氣泡尺寸（泵轉(zhuǎn)速）的影響。

圖2：氣泡圖像示例

a）常規(guī)氣泡發(fā)生器中生成的氣泡（1號(hào)浮選柱）
b）機(jī)械攪拌式浮選機(jī)中生成的氣泡（Hernandez-Aguilar & Reddick之后的研究特例，2007年）
c）在循環(huán)泵低轉(zhuǎn)速和高Jg(表觀氣流速)值的Microcel^TM氣泡發(fā)生器中生成的氣泡
d）在循環(huán)泵高轉(zhuǎn)速和高Jg值的Microcel^TM氣泡發(fā)生器中生成的氣泡
e）在循環(huán)泵低轉(zhuǎn)速和低Jg的Microcel^TM氣泡發(fā)生器中生成的氣泡
f）在循環(huán)泵高轉(zhuǎn)速和低Jg值的Microcel^TM氣泡發(fā)生器中生成的氣泡

圖3：不同氣泡生成方法的尺寸分布示例

a）某研究特例中的機(jī)械攪拌式浮選機(jī)；
b）在循環(huán)泵高轉(zhuǎn)速和低Jg值的Microcel^TM；
c）在循環(huán)泵低轉(zhuǎn)速和低Jg值的Microcel^TM；
d）在循環(huán)泵高轉(zhuǎn)速和高Jg值的Microcel^TM；
e）常規(guī)氣充氣式泡發(fā)生器。

工藝性能結(jié)果

工藝性能調(diào)查1、2和3在同一天進(jìn)行，調(diào)查4和5不在同一天進(jìn)行。在調(diào)查2中，循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速?gòu)?0 Hz增加到67 Hz，而泡沫深度（Hf）和泡沫沖洗水流量（Qw）保持恒量。在調(diào)查3中，循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速設(shè)置到67 Hz并且氣流量（Qg）減小到調(diào)查2中所用數(shù)值的一半。

由于在調(diào)查4和5期間粗選給礦中的鉬品位很低（<0.9%），從粗選和一次精選獲得的精礦量并不夠兩臺(tái)浮選柱同時(shí)工作。因此，測(cè)試工作按照調(diào)查1和2中同一順序重點(diǎn)評(píng)估循環(huán)泵轉(zhuǎn)速（氣泡尺寸）的影響。結(jié)果（鉬品位與回收率曲線）顯示在圖4中。

圖4：性能調(diào)查結(jié)果（在符號(hào)內(nèi)標(biāo)示有調(diào)查編號(hào)）

2號(hào)浮選柱（Microcel^TM）相對(duì)于1號(hào)浮選柱（常規(guī)充氣式氣泡發(fā)生器）在品位與回收率方面有顯著提高，即鉬品位約從48.5%~49.5%增加到50%~51%，回收率增加約為3~4倍。

1號(hào)浮選柱中的平均鉬品位約為49%（典型的目標(biāo)品位），而回收率在7%和8%之間變化。這些值與歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相符，因此可將其認(rèn)為是典型鉬浮選柱工作的特色。調(diào)查4和5的Microcel^TM結(jié)果不如調(diào)查1到3的明顯。然而前面已經(jīng)論述，在給礦鉬品位很低時(shí)操作浮選柱（和常規(guī)的整個(gè)精選回路）變得更具挑戰(zhàn)性。

檢查數(shù)據(jù)表明氣泡尺寸[D₃₂和F₁(表征尺寸小于1mm氣泡的統(tǒng)計(jì)參數(shù))]是改進(jìn)浮選柱性能的關(guān)鍵因素。在所有情況中，增加F₁與減小D₃₂會(huì)獲得更好的浮選指標(biāo)。特別令人感興趣的是，在調(diào)查1、2、4和5期間2號(hào)浮選柱中觀測(cè)到的指標(biāo)改進(jìn)，其中唯一的調(diào)節(jié)變量是氣泡尺寸（即循環(huán)泵轉(zhuǎn)速）。

浮選柱性能對(duì)整個(gè)回路浮選指標(biāo)的影響

除了改善品位和回收率外，對(duì)精礦生產(chǎn)率的分析證明了Microcel^TM浮選柱比傳統(tǒng)浮選柱回收率高4至5倍。在表1中可以看出，調(diào)查1到3中2號(hào)浮選柱生產(chǎn)精礦的速率為550~710 kg/h，而1號(hào)浮選柱則為120~150 kg/h，非常接近典型生產(chǎn)率。隨著精礦生產(chǎn)率的提高，循環(huán)負(fù)荷降低，而回路中循環(huán)負(fù)荷的降低通常會(huì)導(dǎo)致整個(gè)回路回收率的提高。

表1：精礦固體流量（kg/h）

自2007年10月安裝Microcel^TM起就對(duì)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行了評(píng)估。圖5說(shuō)明了整個(gè)鉬回路回收率與最終精礦固體流量之間的相對(duì)轉(zhuǎn)換關(guān)系（基于12小時(shí)轉(zhuǎn)換的平均t/h）。

圖5：鉬回路最終精礦固體流量與回路回收率之間的相對(duì)關(guān)系（左）和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理（右）

圖5還指出，由于回路典型地在回歸線彎曲更明顯的區(qū)域（計(jì)算得出90%的鉬回收率）附近操作，因此整個(gè)回路回收率受到浮選柱性能非常大的影響。流程優(yōu)化策略通過(guò)浮選柱精礦固體流量最佳化而實(shí)現(xiàn)鉬回收率最大化，同時(shí)遵守精礦滿足目標(biāo)品位（>49%）的前提。根據(jù)圖5所示的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，確保浮選柱的最終精礦固體流量高于500kg/h。表1證明了采用Microcel^TM系統(tǒng)的優(yōu)化操作是可行的。在最好的情況中（調(diào)查2），Microcel^TM浮選柱僅用一臺(tái)柱子即可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率710kg/h，并且精礦鉬品位約為51%。因此，重點(diǎn)是保持Microcel^TM系統(tǒng)在優(yōu)化條件下運(yùn)行，這將對(duì)整個(gè)回路性能產(chǎn)生顯著影響。

結(jié)論

●  控制（減小）氣泡尺寸可用作顯著改善浮選回路工藝性能的一項(xiàng)實(shí)用手段。

●  在已研究的情況中，控制鉬精選浮選柱中的氣泡尺寸可引起精礦品位提高（1%~2%絕對(duì)值）和精礦生產(chǎn)率（與典型操作相比）的明顯提高（4~5倍）。

●  采用Microcel^TM氣泡發(fā)生器改進(jìn)浮選柱浮選操作產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)收益評(píng)估為鉬回路回收率總體4%的增量，這代表HVC每月價(jià)值約$500,000的鉬。

●  為了提供數(shù)據(jù)的合理闡述，測(cè)試了Gorain等人（1997年；1998年；1999年）的模型。結(jié)果顯示模型預(yù)測(cè)明顯低估了試驗(yàn)數(shù)據(jù)，這可能是由于模型不能描述流體動(dòng)力因素對(duì)氣泡和顆粒的運(yùn)動(dòng)以及氣泡-顆粒碰撞和附著的機(jī)理的影響所致。