美卓Microcel?氣泡發生器在Red Dog鋅礦浮選柱的應用評估

浮選柱已在全球眾多基礎金屬礦山中得到應用。其中大多數利用常規的充氣型噴嘴將空氣注入浮選柱底部。利用最新開發的氣泡觀測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預期目標的原因。

RED DOG鋅礦使用McGill大學的氣泡觀測儀在礦漿區可觀測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生器的3.4毫米減小到美卓MicrocelTM氣泡發生器的1.9毫米。對目標礦物和脈石礦物的總回收率與粒級回收率進行了對比試驗，結果表明，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實現了在一個半月內即收回投資成本。

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商之一。該礦處于北極圈內，只能在100天的通航季節里，完成供給物接收和精礦發運。

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。閃鋅礦介于細粒礦與無定形礦，通常與硅連生。

選礦廠磨機的處理量為每年320萬噸，鉛精礦、鋅精礦年產量分別為22萬噸和110萬噸。精礦用卡車運到80公里外的港口儲存，直至通航季節來臨。

浮選回路簡介

在RED DOG鋅礦14年的運營過程中，其浮選回路經過了多次改進。圖1所示為目前的浮選回路。

圖1：RED DOG鋅礦浮選回路

浮選前的磨礦細度為80％通過65微米。浮選設備主要包括粗選和精選用50立方米常規浮選機，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。鋅一次再選尾礦進最終尾礦，精礦再磨到細度為P80通過17－29微米。第三段再選采用兩臺直徑3.66米浮選柱（即11和12號浮選柱）。

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浮選柱改造為美卓Microcel氣泡發生器系統并投入運行。

由于兩臺再選浮選柱并聯運行，使得比較更為直觀。對兩臺浮選柱氣泡發生系統產生的氣泡尺寸進行了檢測以確定實際差異。

氣泡尺寸采用McGill大學氣泡觀測儀測量。圖2所示為兩次試驗（一次為美卓Microcel測試，一次為充氣型氣泡發生系統測試）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=3.05mm）

表1的8組測量值中，除13307號測試外，美卓Microcel浮選柱獲得的鋅精礦指標均比充氣型浮選柱好。對比試驗證實，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:測量結果

圖3：美卓Microcel和充氣型氣泡發生器閃鋅礦品位－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分布表明，38％的質量集中在2.5微米粒級。浮選柱給料F80為15.0微米，最大尺寸38微米。類似的，再選浮選柱給料中38％的閃鋅礦集中在2.5微米粒級。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分布以及游離和固定粒級的回收率。美卓Microcel浮選柱的泡沫層更厚且更穩定，使細顆粒游離非硫化礦物（－11微米）的夾帶降低了13％。與預期相同，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。非硫化礦物相對于閃鋅礦選擇性的改善導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：各粒級非硫化物脈石的回收率和浮選柱進料粒級分布

美卓Microcel系統經濟性評估

根據安裝一臺美卓Microcel浮選柱獲得的工藝性能總體改善進行經濟分析。基于再選回路17.5％的最終鋅精礦產率、0.6％的品位提高和2.8％的單位回收率提高，轉換為總體0.04％鋅品位提高和0.16％閃鋅礦回收率增長的收益。回收率增長可實現每年多產出2000噸更高品位的鋅精礦。

結論

嘗試在RED DOG鋅礦僅進行適度的改進，以優化在用的北美某品牌氣泡發生器產生的氣泡尺寸，卻從未達到預期效果。決定在兩臺鋅再選浮選柱中選擇一臺采用美卓Microcel氣泡發生器系統并進行全面的試驗。

全面試驗包括充氣型系統和美卓Microcel系統的并聯浮選柱工藝指標對比和氣泡尺寸測量。氣泡尺寸測量表明，在相同的起泡劑濃度下，美卓Microcel浮選柱可縮小氣泡尺寸。充氣型系統的平均d32尺寸為3.4毫米，而美卓Microcel系統的平均d32尺寸為1.9毫米。在比現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％）。逐級粒度分析表明，美卓Microcel浮選柱在除了最細粒級外的其他所有粒級均能提高閃鋅礦回收率，而在最細粒級（－11微米）通過降低游離NSG回收率以減少夾帶。

這些改進措施使得投資回收期只有短短一個半月。RED DOG鋅礦目前已經完成了另外三個美卓Microcel氣泡發生器系統的安裝：一個用于鋅精選回路，兩個用于鉛回路。