本研究評估了Highland Valley銅礦銅鉬分離回路中鉬的最終精選段兩臺浮選柱的改進對整個流程浮選指標的影響。結(jié)果表明控制浮選柱內(nèi)所生成的氣泡尺寸是改進整個流程指標的關(guān)鍵因素。當產(chǎn)生的小氣泡（<1 mm）占較大比例時，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13.6萬噸的銅和0.18萬噸的鉬。HVC選礦廠目前正經(jīng)歷流程改造與更新的升級過程。

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，二次精選一直進行）。最終精選段平行配置兩臺浮選柱（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2號浮選柱進行改造安裝了美卓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-礦漿混合物穿過靜態(tài)混合器時產(chǎn)生的強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號浮選柱）與Microcel^TM氣泡發(fā)生器進行對比。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。

測試對比了1號浮選柱（常規(guī)充氣式氣泡發(fā)生器）和2號浮選柱（美卓Microcel^TM氣泡發(fā)生器）的工藝性能，并評估了氣泡尺寸（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號浮選柱）
b）機械攪拌式浮選機中生成的氣泡（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）某研究特例中的機械攪拌式浮選機；
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在同一天進行，調(diào)查4和5不在同一天進行。在調(diào)查2中，循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速從30 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浮選柱同時工作。因此，測試工作按照調(diào)查1和2中同一順序重點評估循環(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（在符號內(nèi)標示有調(diào)查編號）

2號浮選柱（Microcel^TM）相對于1號浮選柱（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號浮選柱中的平均鉬品位約為49%（典型的目標品位），而回收率在7%和8%之間變化。這些值與歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)相符，因此可將其認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操作浮選柱（和常規(guī)的整個精選回路）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)計參數(shù))]是改進浮選柱性能的關(guān)鍵因素。在所有情況中，增加F₁與減小D₃₂會獲得更好的浮選指標。特別令人感興趣的是，在調(diào)查1、2、4和5期間2號浮選柱中觀測到的指標改進，其中唯一的調(diào)節(jié)變量是氣泡尺寸（即循環(huán)泵轉(zhuǎn)速）。

浮選柱性能對整個回路浮選指標的影響

除了改善品位和回收率外，對精礦生產(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號浮選柱生產(chǎn)精礦的速率為550~710 kg/h，而1號浮選柱則為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)負荷降低，而回路中循環(huán)負荷的降低通常會導(dǎo)致整個回路回收率的提高。

表1：精礦固體流量（kg/h）

自2007年10月安裝Microcel^TM起就對轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進行了評估。圖5說明了整個鉬回路回收率與最終精礦固體流量之間的相對轉(zhuǎn)換關(guān)系（基于12小時轉(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關(guān)系（左）和數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理（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（計算得出90%的鉬回收率）附近操作，因此整個回路回收率受到浮選柱性能非常大的影響。流程優(yōu)化策略通過浮選柱精礦固體流量最佳化而實現(xiàn)鉬回收率最大化，同時遵守精礦滿足目標品位（>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浮選柱僅用一臺柱子即可實現(xiàn)生產(chǎn)率710kg/h，并且精礦鉬品位約為51%。因此，重點是保持Microcel^TM系統(tǒng)在優(yōu)化條件下運行，這將對整個回路性能產(chǎn)生顯著影響。

結(jié)論

●  控制（減?。馀莩叽缈捎米黠@著改善浮選回路工藝性能的一項實用手段。

●  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)生器改進浮選柱浮選操作產(chǎn)生的經(jīng)濟收益評估為鉬回路回收率總體4%的增量，這代表HVC每月價值約$500,000的鉬。

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