浮選柱已在全球眾多基礎(chǔ)金屬礦山中得到應(yīng)用。其中大多數(shù)利用常規(guī)的充氣型噴嘴將空氣注入浮選柱底部。利用最新開(kāi)發(fā)的氣泡觀測(cè)儀能夠更充分地理解浮選柱的性能，這幫助RED DOG鋅礦探索到原有浮選柱一直不能達(dá)預(yù)期目標(biāo)的原因。

RED DOG鋅礦使用McGill大學(xué)的氣泡觀測(cè)儀在礦漿區(qū)可觀測(cè)到氣泡大小的顯著差異，氣泡的平均Sauter直徑從充氣型氣泡發(fā)生器的3.4毫米減小到美卓Microcel^TM氣泡發(fā)生器的1.9毫米。對(duì)目標(biāo)礦物和脈石礦物的總回收率與粒級(jí)回收率進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，與原用的北美某品牌浮選柱相比，美卓Microcel浮選柱獲得的鋅精礦品位更高（高0.6％），回收率更高（高2.8％）。這些工藝性能的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)半月內(nèi)即收回投資成本。

前言

RED DOG鋅礦位于阿拉斯加西北部，是世界上最大的鋅精礦生產(chǎn)商之一。該礦處于北極圈內(nèi)，只能在100天的通航季節(jié)里，完成供給物接收和精礦發(fā)運(yùn)。

RED DOG鋅礦的主要硫化礦按分布量降序排列分別為閃鋅礦、黃鐵礦、方鉛礦和白鐵礦。閃鋅礦介于細(xì)粒礦與無(wú)定形礦，通常與硅連生。

選礦廠磨機(jī)的處理量為每年320萬(wàn)噸，鉛精礦、鋅精礦年產(chǎn)量分別為22萬(wàn)噸和110萬(wàn)噸。精礦用卡車(chē)運(yùn)到80公里外的港口儲(chǔ)存，直至通航季節(jié)來(lái)臨。

浮選回路簡(jiǎn)介

在RED DOG鋅礦14年的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，其浮選回路經(jīng)過(guò)了多次改進(jìn)。圖1所示為目前的浮選回路。

圖1：RED DOG鋅礦浮選回路

浮選前的磨礦細(xì)度為80％通過(guò)65微米。浮選設(shè)備主要包括粗選和精選用50立方米常規(guī)浮選機(jī)，最終精選用Atlantic Gulf和Pacific Co以及CPT浮選柱。

本文所討論的回路是鋅的再選，其給料是鋅一次精選的尾礦。鋅的再選回路包括三段浮選。鋅一次再選尾礦進(jìn)最終尾礦，精礦再磨到細(xì)度為P80通過(guò)17－29微米。第三段再選采用兩臺(tái)直徑3.66米浮選柱（即11和12號(hào)浮選柱）。

氣泡尺寸和氣泡表面積通量

2003年10月，鋅再選回路的其中一臺(tái)浮選柱改造為美卓Microcel氣泡發(fā)生器系統(tǒng)并投入運(yùn)行。

由于兩臺(tái)再選浮選柱并聯(lián)運(yùn)行，使得比較更為直觀。對(duì)兩臺(tái)浮選柱氣泡發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的氣泡尺寸進(jìn)行了檢測(cè)以確定實(shí)際差異。

氣泡尺寸采用McGill大學(xué)氣泡觀測(cè)儀測(cè)量。圖2所示為兩次試驗(yàn)（一次為美卓Microcel測(cè)試，一次為充氣型氣泡發(fā)生系統(tǒng)測(cè)試）所處理的四組圖像。 

圖2：美卓Microcel浮選柱（Jg=0.7cm/s,d₃₂=2.0mm）和充氣型浮選柱（Jg=0.9cm/s,d₃₂=3.6mm）的氣泡尺寸圖像（參考點(diǎn)=3.05mm）

表1的8組測(cè)量值中，除13307號(hào)測(cè)試外，美卓Microcel浮選柱獲得的鋅精礦指標(biāo)均比充氣型浮選柱好。對(duì)比試驗(yàn)證實(shí)，美卓Microcel浮選柱可以獲得更高的閃鋅礦回收率（＋2.8％），更高的鋅精礦品位（＋0.6％）和較低的不含硫脈石礦（NSG）（－0.7％）、硅（－0.6％）和黃鐵礦（－0.4％）品位。圖3顯示了美卓Microcel浮選柱比充氣型浮選柱更佳的閃鋅礦品位－回收率曲線。

 表1:測(cè)量結(jié)果

 
圖3：美卓Microcel和充氣型氣泡發(fā)生器閃鋅礦品位－回收率曲線。

閃鋅礦的分布和回收率

如圖4，再選浮選柱給料的固體粒級(jí)分布表明，38％的質(zhì)量集中在2.5微米粒級(jí)。浮選柱給料F80為15.0微米，最大尺寸38微米。類(lèi)似的，再選浮選柱給料中38％的閃鋅礦集中在2.5微米粒級(jí)。美卓Microcel浮選柱的游離閃鋅礦回收率比充氣型浮選柱高1.8％，美卓Microcel浮選柱的固定粒級(jí)閃鋅礦的回收率也高0.6％。美卓Microcel浮選柱總的閃鋅礦回收率比充氣型浮選柱高1.3％。

 
圖4：各粒級(jí)閃鋅礦回收率和浮選柱給料分布

非硫化礦物的分布和回收

圖5所示為選柱給料中非硫化礦物的粒級(jí)分布以及游離和固定粒級(jí)的回收率。美卓Microcel浮選柱的泡沫層更厚且更穩(wěn)定，使細(xì)顆粒游離非硫化礦物（－11微米）的夾帶降低了13％。與預(yù)期相同，美卓Microcel浮選柱固定非硫化礦物回收率的提高使閃鋅礦組合回收率提高。非硫化礦物相對(duì)于閃鋅礦選擇性的改善導(dǎo)致非硫化礦物的品位從充氣型浮選柱中的6.3％降低到美卓Microcel浮選柱的4.3％。

 
圖5：各粒級(jí)非硫化物脈石的回收率和浮選柱進(jìn)料粒級(jí)分布

美卓Microcel系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

根據(jù)安裝一臺(tái)美卓Microcel浮選柱獲得的工藝性能總體改善進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析?；谠龠x回路17.5％的最終鋅精礦產(chǎn)率、0.6％的品位提高和2.8％的單位回收率提高，轉(zhuǎn)換為總體0.04％鋅品位提高和0.16％閃鋅礦回收率增長(zhǎng)的收益?；厥章试鲩L(zhǎng)可實(shí)現(xiàn)每年多產(chǎn)出2000噸更高品位的鋅精礦。

結(jié)論

嘗試在RED DOG鋅礦僅進(jìn)行適度的改進(jìn)，以?xún)?yōu)化在用的北美某品牌氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的氣泡尺寸，卻從未達(dá)到預(yù)期效果。決定在兩臺(tái)鋅再選浮選柱中選擇一臺(tái)采用美卓Microcel氣泡發(fā)生器系統(tǒng)并進(jìn)行全面的試驗(yàn)。

全面試驗(yàn)包括充氣型系統(tǒng)和美卓Microcel系統(tǒng)的并聯(lián)浮選柱工藝指標(biāo)對(duì)比和氣泡尺寸測(cè)量。氣泡尺寸測(cè)量表明，在相同的起泡劑濃度下，美卓Microcel浮選柱可縮小氣泡尺寸。充氣型系統(tǒng)的平均d₃₂尺寸為3.4毫米，而美卓Microcel系統(tǒng)的平均d₃₂尺寸為1.9毫米。在比現(xiàn)有充氣型浮選柱具有更高的平均閃鋅礦回收率（增加2.8％）的情況下，美卓Microcel浮選柱仍然能夠獲得更高的平均精礦品位（增加0.6％）。逐級(jí)粒度分析表明，美卓Microcel浮選柱在除了最細(xì)粒級(jí)外的其他所有粒級(jí)均能提高閃鋅礦回收率，而在最細(xì)粒級(jí)（－11微米）通過(guò)降低游離NSG回收率以減少夾帶。

這些改進(jìn)措施使得投資回收期只有短短一個(gè)半月。RED DOG鋅礦目前已經(jīng)完成了另外三個(gè)美卓Microcel氣泡發(fā)生器系統(tǒng)的安裝：一個(gè)用于鋅精選回路，兩個(gè)用于鉛回路。