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美卓Microcel™气泡发生器在Red Dog锌矿浮选柱的应用评估

浮选柱已在全球众多基础金属矿山中得到应用。其中大多数利用常规的充气型喷嘴将空气注入浮选柱底部。利用最新开发的气泡观测仪能够更充分地理解浮选柱的性能,这帮助RED DOG锌矿探索到原有浮选柱一直不能达预期目标的原因。

RED DOG锌矿使用McGill大学的气泡观测仪在矿浆区可观测到气泡大小的显著差异,气泡的平均Sauter直径从充气型气泡发生器的3.4毫米减小到美卓MicrocelTM气泡发生器的1.9毫米。对目标矿物和脉石矿物的总回收率与粒级回收率进行了对比试验,结果表明,与原用的北美某品牌浮选柱相比,美卓Microcel浮选柱获得的锌精矿品位更高(高0.6%),回收率更高(高2.8%)。这些工艺性能的改进实现了在一个半月内即收回投资成本。

前言

RED DOG锌矿位于阿拉斯加西北部,是世界上最大的锌精矿生产商之一。该矿处于北极圈内,只能在100天的通航季节里,完成供给物接收和精矿发运。

RED DOG锌矿的主要硫化矿按分布量降序排列分别为闪锌矿、黄铁矿、方铅矿和白铁矿。闪锌矿介于细粒矿与无定形矿,通常与硅连生。

选矿厂磨机的处理量为每年320万吨,铅精矿、锌精矿年产量分别为22万吨和110万吨。精矿用卡车运到80公里外的港口储存,直至通航季节来临。

浮选回路简介

在RED DOG锌矿14年的运营过程中,其浮选回路经过了多次改进。图1所示为目前的浮选回路。

 

图1:RED DOG锌矿浮选回路

浮选前的磨矿细度为80%通过65微米。浮选设备主要包括粗选和精选用50立方米常规浮选机,最终精选用Atlantic Gulf和Pacific Co以及CPT浮选柱。

本文所讨论的回路是锌的再选,其给料是锌一次精选的尾矿。锌的再选回路包括三段浮选。锌一次再选尾矿进最终尾矿,精矿再磨到细度为P80通过17-29微米。第三段再选采用两台直径3.66米浮选柱(即11和12号浮选柱)。

气泡尺寸和气泡表面积通量

2003年10月,锌再选回路的其中一台浮选柱改造为美卓Microcel气泡发生器系统并投入运行。

由于两台再选浮选柱并联运行,使得比较更为直观。对两台浮选柱气泡发生系统产生的气泡尺寸进行了检测以确定实际差异。

气泡尺寸采用McGill大学气泡观测仪测量。图2所示为两次试验(一次为美卓Microcel测试,一次为充气型气泡发生系统测试)所处理的四组图像。 

图2:美卓Microcel浮选柱(Jg=0.7cm/s,d32=2.0mm)和充气型浮选柱(Jg=0.9cm/s,d32=3.6mm)的气泡尺寸图像(参考点=3.05mm)

表1的8组测量值中,除13307号测试外,美卓Microcel浮选柱获得的锌精矿指标均比充气型浮选柱好。对比试验证实,美卓Microcel浮选柱可以获得更高的闪锌矿回收率(+2.8%),更高的锌精矿品位(+0.6%)和较低的不含硫脉石矿(NSG)(-0.7%)、硅(-0.6%)和黄铁矿(-0.4%)品位。图3显示了美卓Microcel浮选柱比充气型浮选柱更佳的闪锌矿品位-回收率曲线。

 表1:测量结果

测量

编号

11号浮选柱-美卓Microcel浮选柱

12号浮选柱-充气型浮选柱

精矿品位

单位回收率

精矿品位

单位回收率

% Zn

Silica

% Zn

% NSG

% Zn

Silica

% Zn

% NSG

13298

51.8

2.30

28.3

11.3

51.8

2.60

24.1

10.5

13299

52.6

1.90

27.0

8.7

52.0

2.30

27.4

11.1

13300

53.1

2.13

22.8

7.6

52.1

2.85

20.7

7.7

13301

53.2

2.00

20.6

6.5

52.2

3.00

19.3

6.9

13302

53.4

1.87

22.3

6.3

52.2

2.85

20.5

8.4

13304

54.0

2.57

24.2

7.1

53.5

3.28

19.8

6.5

13306

54.5

2.13

21.8

5.6

53.5

3.30

22.4

7.2

13307

52.4

3.29

26.5

10.9

53.1

3.15

17.1

5.7

平均值

53.1

2.27

24.2

8.0

52.6

2.92

21.4

8.0

 
图3:美卓Microcel和充气型气泡发生器闪锌矿品位-回收率曲线。

闪锌矿的分布和回收率

如图4,再选浮选柱给料的固体粒级分布表明,38%的质量集中在2.5微米粒级。浮选柱给料F80为15.0微米,最大尺寸38微米。类似的,再选浮选柱给料中38%的闪锌矿集中在2.5微米粒级。美卓Microcel浮选柱的游离闪锌矿回收率比充气型浮选柱高1.8%,美卓Microcel浮选柱的固定粒级闪锌矿的回收率也高0.6%。美卓Microcel浮选柱总的闪锌矿回收率比充气型浮选柱高1.3%。

图4:各粒级闪锌矿回收率和浮选柱给料分布

非硫化矿物的分布和回收

图5所示为选柱给料中非硫化矿物的粒级分布以及游离和固定粒级的回收率。美卓Microcel浮选柱的泡沫层更厚且更稳定,使细颗粒游离非硫化矿物(-11微米)的夹带降低了13%。与预期相同,美卓Microcel浮选柱固定非硫化矿物回收率的提高使闪锌矿组合回收率提高。非硫化矿物相对于闪锌矿选择性的改善导致非硫化矿物的品位从充气型浮选柱中的6.3%降低到美卓Microcel浮选柱的4.3%。

图5:各粒级非硫化物脉石的回收率和浮选柱进料粒级分布

美卓Microcel系统经济性评估

根据安装一台美卓Microcel浮选柱获得的工艺性能总体改善进行经济分析。基于再选回路17.5%的最终锌精矿产率、0.6%的品位提高和2.8%的单位回收率提高,转换为总体0.04%锌品位提高和0.16%闪锌矿回收率增长的收益。回收率增长可实现每年多产出2000吨更高品位的锌精矿。

结论

尝试在RED DOG锌矿仅进行适度的改进,以优化在用的北美某品牌气泡发生器产生的气泡尺寸,却从未达到预期效果。决定在两台锌再选浮选柱中选择一台采用美卓Microcel气泡发生器系统并进行全面的试验。

全面试验包括充气型系统和美卓Microcel系统的并联浮选柱工艺指标对比和气泡尺寸测量。气泡尺寸测量表明,在相同的起泡剂浓度下,美卓Microcel浮选柱可缩小气泡尺寸。充气型系统的平均d32尺寸为3.4毫米,而美卓Microcel系统的平均d32尺寸为1.9毫米。在比现有充气型浮选柱具有更高的平均闪锌矿回收率(增加2.8%)的情况下,美卓Microcel浮选柱仍然能够获得更高的平均精矿品位(增加0.6%)。逐级粒度分析表明,美卓Microcel浮选柱在除了最细粒级外的其他所有粒级均能提高闪锌矿回收率,而在最细粒级(-11微米)通过降低游离NSG回收率以减少夹带。

这些改进措施使得投资回收期只有短短一个半月。RED DOG锌矿目前已经完成了另外三个美卓Microcel气泡发生器系统的安装:一个用于锌精选回路,两个用于铅回路。

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