Series No. 343　 金 属 矿 山 总 第 343 期 　 2005年 第 1 期 January 2005 METAL MINE 峰综 合 利 用 峰 3 用 自 吸 式 充 气 浮 选 柱 回 收 铅 锌 尾 矿 中 锌 的 试 验 郭杰刘 炯 天王 永 田翟 爱 峰 (中 国 矿 业 大 学 ) 摘 要 利 用 自 己 已 有 的 专 利 技 术 开 发 制 造 出 了 一 种 新 型 自 吸 式 充 气 浮 选 柱 ,进 行 了 从 福 建 某 铅 锌 选 矿 厂 铅 锌 浮 选 尾 矿 中 回 收 闪 锌 矿 的 试 验 研 究 。 通 过 半 工 业 试 验 ,取 得 了 锌 精 矿 品 位 9 %～ 14 %的 指 标 ,达 到 了 预 期 效 果 。 该 工 艺 可 用 于 生 产 实 践 ,并 可 推 广 应 用 。 关 键 词 自 吸 式 充 气 浮 选 柱 铅 锌 浮 选 尾 矿 闪 锌 矿 Test by Self2absorbing Aeration Flotation Column in Recovering Zinc from Lead2zinc Tailings Guo Jie Liu Jiongtian Wan Yongtian Zhai Aifeng ( China University of Mining and Technology) Abstract 　 A new type self2absorbing aeration flotation columm was developed by using self2owned patent technique. It was used in the test of recovering sphalerite from the lead2zinc flotation tailings of a lead2zinc concentrator in Fujian province. The pilot test achieved good technical and economic indexes , obtaining the expected effect. It can be used in practical production and be popularized. Keywords 　 Self2absorbing areation flotation column , Lead2zinc flotation tailings , Sphalerite WWW.KY114.CN 　 矿 产 资 源 是 人 类 赖 以 生 存 和 发 展 的 重 要 基 础 原 充 气 浮 选 柱 ,用 于 从 铅 锌 尾 矿 中 回 收 锌 ,取 得 了 满 意 的 效 果 ,为 企 业 创 造 了 良 好 的 经 济 效 益 。 料 ,也 是 一 种 不 可 再 生 的 资 源 。 我 国 约 有 95 %的 能 源 和 85 %的 原 材 料 依 赖 于 矿 产 资 源 。 按 照 2001 年 我 国 生 产 67. 6 万 t 铅 矿 山 铅 含 量 和 169. 32 万 t 的 锌 矿 山 锌 含 量 计 ,我 国 现 有 铅 储 量 和 储 量 基 础 静 态 保 证 年 限 分 别 为 10. 5 a 和 17. 2 a ;锌 储 量 和 储 量 基 础 静 态 保 证 年 限 分 别 为 14. 1 a 和 21. 8 a ,我 国 铅 锌 资 源 保 证 年 限 还 不 及 世 界 平 均 水 平 的 一 半 。 另 外 , 我 国 铅 锌 矿 储 量 利 用 程 度 较 高 ,已 利 用 储 量 比 例 较 大 ,可 供 利 用 储 量 ,特 别 是 近 期 利 用 和 计 划 近 期 利 用 的 储 量 不 多 ,后 备 资 源 不 足 ,铅 锌 矿 山 资 源 供 应 形 势 日 趋 严 峻 。 在 矿 产 资 源 日 益 减 少 和 环 境 保 护 呼 声 日 益 高 涨 的 今 天 ,选 矿 厂 尾 矿 中 有 价 矿 产 资 源 的 综 合 回 收 和 利 用 技 术 研 究 正 倍 受 各 国 政 府 与 矿 山 企 业 的 重 视 。 1 　 选 矿 厂 现 状 福 建 某 铅 锌 选 矿 厂 是 一 座 生 产 能 力 为 200 t/ d 的 小 型 选 矿 厂 ,其 生 产 工 艺 为 无 氰 浮 选 法 ,矿 石 经 破 碎 、磨 矿 、浮 选 、浓 缩 过 滤 成 精 矿 。 选 矿 采 用 先 选 铅 后 选 锌 的 优 先 浮 选 流 程 ,经 二 次 粗 选 二 次 扫 选 三 次 精 选 作 业 最 后 浓 缩 过 滤 成 精 矿 。 排 放 的 尾 矿 细 度 - 200 目 约 占 85 % ,锌 品 位 1. 8 %左 右 。 2 　 自 吸 式 充 气 浮 选 柱 组 成 部 分 设 备 的 结 构 简 图 如 图 1 所 示 ,它 采 用 中 国 矿 业 大 学 具 有 独 立 自 主 知 识 产 权 的 专 利 新 技 术 — 自 吸 式 气 泡 发 生 器 (专 利 号 : ZL 95 2 36369. 4) 。 该 设 备 利 用 矿 山 现 有 的 地 势 条 件 ,采 用 自 流 有 压 供 料 ,当 矿 浆 经 过 可 以 控 制 吸 气 量 大 小 的 气 泡 发 生 器 后 ,迅 速 形 成 矿 化 泡 沫 ,沿 浮 选 柱 上 升 过 程 中 再 次 形 成 二 次 富 福 建 某 铅 锌 选 矿 厂 是 一 个 运 行 了 几 十 年 的 老 厂 ,企 业 一 直 致 力 于 将 尾 矿 中 锌 的 品 位 降 至 1. 0 % 以 下 ,特 别 是 矿 产 资 源 紧 张 ,锌 市 场 销 售 行 情 看 好 的 今 天 ,尾 矿 中 锌 进 一 步 回 收 利 用 就 显 得 更 为 重 要 ,中 国 矿 业 大 学 与 福 建 某 铅 锌 选 矿 厂 经 协 商 ,在 关 键 技 术 上 达 成 共 识 ,采 用 专 利 技 术 制 造 出 了 一 种 自 吸 式 3 “ 十 五 ”国 家 重 点 科 技 攻 关 计 划 资 助 项 目 (编 号 :2001BA609A - 13) 。 郭 杰 (1973 - ) ,男 ,中 国 矿 业 大 学 化 工 学 院 ,博 士 后 ,221008 江 苏 省 徐 州 市 。 现 通 讯 地 址 :154600 黑 龙 江 省 七 台 河 市 市 政 府 。 峰 63 峰 总 第 343 期 金 属 矿 山 2005 年 第 1 期 集 ,最 终 从 精 矿 槽 溢 出 成 为 精 矿 ,完 成 分 选 过 程 ,真 提 高 ,相 应 的 产 率 会 有 所 降 低 。 正 实 现 零 动 力 运 转 。 (3) 入 料 的 固 体 含 量 。 充 气 式 浮 选 柱 对 于 入 料 的 固 体 要 求 不 是 非 常 严 格 。 通 常 比 机 械 搅 拌 式 浮 选 机 的 固 体 含 量 低 20 %～ 30 % ,入 料 的 固 体 含 量 的 降 低 可 使 分 选 精 度 提 高 。 尽 管 自 吸 式 充 气 浮 选 柱 的 入 料 固 体 含 量 较 低 ,但 由 于 自 吸 式 充 气 浮 选 柱 的 占 地 面 积 仅 为 常 规 浮 选 机 的 20 %～ 30 % ,经 济 效 益 仍 较 好 。 ( 4) 入 料 粒 度 。 曾 经 有 人 认 为 自 吸 式 充 气 浮 选 柱 仅 适 用 于 细 粒 级 ,实 践 证 明 对 于 最 大 粒 度 为 0. 75 mm 的 粗 粒 级 ,自 吸 式 充 气 浮 选 柱 的 浮 选 结 果 至 少 同 机 械 搅 拌 式 浮 选 机 相 近 ,如 果 按 充 气 式 浮 选 机 的 特 点 调 节 药 剂 制 度 ,则 对 各 种 粒 级 自 吸 式 充 气 式 浮 选 柱 的 精 矿 品 位 和 产 率 均 将 优 于 机 械 搅 拌 式 浮 选 机 。 图 1 自 吸 式 充 气 浮 选 机 结 构 示 意 ( 1) 矿 浆 准 备 系 统 。 包 括 搅 拌 桶 和 浮 选 药 剂 定 量 添 加 装 置 ,部 分 药 剂 可 加 入 气 泡 发 生 器 中 。 2) 气 泡 发 生 器 。 矿 浆 在 此 处 产 生 气 泡 和 湍 ( 流 ,矿 浆 通 常 选 用 渣 浆 泵 输 送 ,在 气 泡 发 生 器 处 压 力 可 达 0. 15～ 0. 2 MPa ,矿 浆 在 充 气 器 内 加 速 至 (6～ 4 工 业 试 验 结 果 分 析 自 吸 式 充 气 浮 选 柱 自 2003 年 2 月 在 现 场 安 装 5 6 1 0) m/ s ,管 道 内 的 雷 诺 数 为 10 ～ 10 ,由 于 产 生 高 至 今 运 转 一 直 正 常 ,在 两 种 优 化 的 药 剂 制 度 下 取 得 速 湍 流 ,气 泡 和 颗 粒 的 速 度 差 较 大 ,而 且 微 气 泡 数 量 大 大 超 过 机 械 搅 拌 式 浮 选 机 ,使 疏 水 性 颗 粒 几 乎 全 部 吸 附 在 气 泡 上 。 的 指 标 如 表 1 所 示 。 表 1 药 剂 条 件 与 精 矿 品 位 对 比 # 硫 酸 铜 丁 黄 药 2 油 锌 精 矿 品 位 / % 序 号 保 持 Y11/ (g峰t - 1 ) / (g峰 - 1 ) - 1 ( 3) 矿 浆 分 配 W 器 。 矿 W 浆 在 封 闭 W 型 分 配 . 器 内 K 4 . C t N / (g峰t ) 1 2 0 0 25 20 8. 8 一 定 的 压 力 ,从 分 配 器 至 各 反 应 器 的 通 道 是 完 全 相 同 的 ,以 保 证 分 配 各 充 气 器 的 矿 浆 量 相 同 。 50 100 14. 0 　 选 出 的 锌 精 矿 销 路 好 。 为 了 节 约 成 本 ,后 又 改 ( 4) 浮 选 柱 体 。 在 试 运 转 时 发 现 精 矿 泡 沫 层 波 # 为 单 加 2 油 ,精 矿 品 位 9 %左 右 。 从 以 上 结 果 分 析 可 知 : 动 较 大 ,经 仔 细 观 察 分 析 ,发 现 柱 体 内 流 体 的 扰 动 较 大 。 为 了 控 制 这 种 不 利 分 选 的 流 体 流 动 状 态 ,后 在 柱 体 内 每 间 隔 0. 7 m 添 加 一 层 开 孔 为 < 12 mm 的 筛 板 ,筛 板 开 孔 率 为 60 % ,此 举 有 效 改 善 了 分 选 环 境 ,达 到 了 既 强 化 柱 内 三 相 体 系 之 间 的 能 量 交 换 ,又 提 高 了 浮 选 逆 流 碰 撞 与 矿 化 效 率 的 目 的 。 浮 选 的 泡 沫 层 也 有 了 支 撑 ,气 泡 在 升 浮 过 程 中 不 易 兼 并 ,分 选 过 程 更 稳 定 。 ( 1) 入 选 尾 矿 中 闪 锌 矿 未 能 得 到 较 完 全 的 解 离 , 浮 出 的 锌 精 矿 多 为 连 生 体 。 2) 若 需 提 高 精 矿 品 位 必 须 把 入 料 再 磨 再 选 或 加 上 矿 浆 二 次 循 环 调 浆 以 提 高 矿 化 概 率 。 3) 精 矿 可 以 直 接 销 售 ,亦 可 作 为 原 料 ,经 再 磨 即 可 达 到 正 常 冶 炼 要 求 的 锌 精 矿 品 位 。 结 论 1) 自 吸 式 充 气 浮 选 柱 是 一 种 简 单 易 行 可 靠 的 ( ( 5 3 技 术 参 数 (1) 浮 选 药 剂 用 量 。 自 吸 式 充 气 浮 选 柱 的 浮 选 ( 分 选 设 备 ,对 闪 锌 矿 细 粒 级 分 选 具 有 较 强 的 适 应 性 、 药 剂 耗 量 同 常 规 机 械 搅 拌 式 浮 选 机 的 浮 选 药 剂 耗 量 大 致 相 同 。 如 浮 选 药 剂 添 加 量 过 多 ,会 对 最 终 锌 精 矿 的 品 位 产 生 影 响 。 选 择 性 。 ( 2) 所 生 产 的 锌 精 矿 为 企 业 年 创 利 润 8 万 元 ,投 资 回 收 期 仅 1 a ,创 造 了 较 好 的 经 济 效 益 。 3) 要 增 加 有 用 矿 物 矿 化 机 率 ,就 必 须 增 加 体 ( 2) 气 浆 比 。 空 气 耗 量 与 相 应 的 技 术 要 求 相 适 ( 应 。 如 物 料 粒 度 较 粗 ,或 泡 沫 产 品 的 含 量 较 低 ,则 空 气 耗 量 相 对 较 少 。 反 之 如 物 料 粒 度 较 细 ,或 泡 沫 产 外 矿 浆 循 环 。要 想 进 一 步 降 低 最 终 排 放 尾 矿 的 品 3 (下 转 第 70 页 ) 品 的 含 量 较 高 ,则 空 气 耗 量 较 多 。 通 常 1m 矿 浆 约 3 需 0. 3 Nm 空 气 。 如 果 减 少 空 气 量 ,精 矿 的 品 位 可 峰 64 峰 总 第 343 期 金 属 矿 山 2005 年 第 1 期 源 的 保 有 质 量 远 不 尽 人 意 。 作 为 现 代 能 源 矿 产 的 两 大 关 键 矿 种 ,石 油 和 天 然 气 在 国 家 能 源 矿 产 资 源 中 的 比 重 仅 为 7. 3 % ,较 世 界 平 均 水 平 低 了 近 29 个 百 分 点 ; 进 的 共 同 作 用 下 ,社 会 矿 产 品 的 消 费 强 度 出 现 下 降 , 并 最 终 形 成 了 倒“ U”字 型 局 面 的 发 展 。 在 空 间 效 应 方 面 ,尽 管 中 国 始 终 在 致 力 于 提 高 本 国 能 源 的 自 给 水 平 ,但 是 高 速 发 展 的 社 会 经 济 却 对 这 种 良 好 的 意 愿 提 出 了 越 来 越 大 的 挑 战 。 在 国 内 资 源 结 构 及 其 空 间 分 布 等 先 天 不 足 因 素 的 制 约 下 , 中 国 能 源 资 源 供 应 不 得 不 寻 求 国 际 市 场 的 开 拓 。 20 世 纪 80 年 代 以 来 ,中 国 的 能 源 资 源 自 给 率 呈 现 出 快 速 下 降 的 局 面 ,其 中 以 石 油 及 其 化 工 产 品 的 进 口 增 幅 最 为 明 显 。 第 二 ,资 源 的 空 间 分 布 相 对 集 中 。 目 前 占 国 家 陆 域 疆 土 面 积 60 %的 北 方 地 区 拥 有 87 %以 上 的 资 源 储 量 。 煤 炭 始 终 是 中 国 能 源 矿 产 保 持 高 自 给 水 平 的 稳 定 器 ,其 贡 献 程 度 超 过 75 %。 与 之 相 比 ,石 油 则 是 国 家 能 源 矿 产 品 国 际 贸 易 发 展 的 最 强 大 引 擎 。 导 致 中 国 能 源 矿 产 品 在 20 世 纪 70～ 80 年 代 的 净 出 口 和 90 年 代 以 后 的 自 给 率 下 降 的 关 键 就 在 于 石 油 及 其 产 品 的 大 规 模 出 口 与 进 口 。 上 述 矿 产 品 消 费 的 时 空 效 应 特 征 变 化 ,对 国 家 产 品 贸 易 、交 通 基 础 设 施 建 设 、工 业 化 布 局 、城 市 化 演 进 和 生 态 环 境 保 护 等 均 会 产 生 重 大 影 响 。 因 此 , 中 国 在 进 行 经 济 发 展 和 基 础 设 施 建 设 过 程 中 更 应 该 考 虑 与 能 源 发 展 相 协 调 。 4 结 论 尽 管 国 家 工 业 化 发 展 的 环 境 和 政 策 不 尽 相 同 , 但 是 中 国 近 50 年 的 经 济 建 设 及 发 展 历 史 却 证 明 了 这 样 一 个 事 实 ,即 对 于 一 个 工 业 化 后 起 国 家 的 经 济 发 展 而 言 ,能 源 资 源 生 命 周 期 的 时 间 效 应 和 空 间 效 应 同 样 存 在 于 迄 今 为 止 的 中 国 现 代 化 演 进 过 程 。 有 所 不 同 的 是 ,在 大 规 模 技 术 和 资 金 的 引 进 环 境 下 ,中 国 工 业 化 过 程 中 这 种 消 费 生 命 周 期 的 时 空 效 应 表 现 的 更 为 明 显 和 直 观 。 参 考 文 献 1 World Commission on Environment and Development. Our Common Future. Oxford : Oxford University Press , 1997 2 　 World Resources Institute. World Resources 2000 - 2001. Wash2 ington D C ,US: World Resources Institute ,2001 3 国 家 电 力 公 司 战 略 规 划 编 辑 部 . 中 国 能 源 50 年 . 北 京 :中 国 电 力 出 版 社 ,2002 WWW.KY114.CN 在 时 间 效 应 方 面 ,为 了 加 速 国 家 工 业 化 的 发 展 和 4 5 张 雷 . 矿 产 资 源 开 发 与 国 家 工 业 化 . 上 海 :商 务 印 书 馆 ,2004 实 现 既 定 发 展 目 标 ,在 工 业 化 初 期 技 术 和 资 金 有 限 的 情 况 下 ,粗 放 式 的 能 源 消 耗 便 成 为 加 速 国 家 经 济 发 展 的 一 种 必 然 选 择 ,因 而 造 成 了 能 源 消 费 强 度 的 快 速 增 大 。 进 入 20 世 纪 80 年 代 后 ,大 规 模 的 技 术 和 资 金 引 进 加 速 了 社 会 经 济 结 构 的 多 样 化 发 展 。 其 结 果 ,在 能 源 资 源 的 投 入 产 出 效 果 日 益 提 高 和 消 费 结 构 不 断 演 中 国 能 源 发 展 报 告 编 辑 委 员 会 1 中 国 能 源 发 展 报 告 20031 北 京 : 中 国 计 量 出 版 社 ,2004 6 7 罗 强 ,王 成 善 1 中 国 的 能 源 问 题 与 可 持 续 发 展 1 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,2001 张 雷 1 中 国 矿 产 资 源 开 发 与 区 域 发 展 1 北 京 :海 洋 出 版 社 ,1997 ( 收 稿 日 期 2004210229) 4 杨 志 ,郭 兵 1 一 类 基 于 仿 人 智 能 的 高 炉 出 铁 水 冲 渣 系 统 自 动 跟 踪 系 统 1 自 动 化 科 学 技 术 应 用 学 术 会 议 论 文 集 1 北 京 :北 京 电 子 工 业 出 版 社 ,2001 ( 上 接 第 52 页 ) 参 考 文 献 5 6 7 易 继 锴 ,侯 媛 彬 1 智 能 控 制 技 术 1 北 京 :北 京 工 业 大 学 出 版 社 , 1 路 兆 梅 ,柏 广 昌 ,冷 增 祥 1 模 糊 控 制 系 统 的 相 平 面 分 析 1 电 气 自 动 化 ,1996(6) :11～ 13 1 999 黄 忠 霖 1 控 制 系 统 MATLAB 计 算 及 仿 真 1 北 京 :北 京 国 防 工 业 出 版 社 ,2001 2 3 李 士 勇 ,夏 承 光 1 模 糊 控 制 与 智 能 控 制 的 理 论 及 应 用 1 哈 尔 滨 : 哈 尔 滨 工 业 大 学 出 版 社 ,1990 蔡 自 兴 1 智 能 控 制 基 础 与 应 用 1 北 京 :国 防 工 业 出 版 社 ,1998 李 友 善 ,李 军 1 模 糊 控 制 理 论 及 其 在 过 程 控 制 中 的 应 用 1 北 京 :国 防 工 业 出 版 社 ,1993 (收 稿 日 期 2004211215) ( 上 接 第 64 页 ) (5) 对 于 我 国 许 多 依 山 建 厂 的 铅 锌 矿 山 使 用 该 位 ,除 了 药 剂 优 选 外 ,就 必 须 从 设 备 结 构 上 着 手 解 决 ,即 添 加 循 环 泵 以 实 现 矿 浆 的 有 效 多 次 循 环 矿 化 。 设 备 回 收 锌 尾 矿 可 以 真 正 实 现 零 动 力 运 行 ,具 有 很 好 的 市 场 前 景 与 推 广 应 用 价 值 。 ( 4) 实 现 了 尾 矿 资 源 的 合 理 二 次 利 用 ,为 铅 锌 矿 (收 稿 日 期 2004210228) 尾 矿 处 理 走 出 了 一 条 经 济 可 行 、技 术 可 靠 之 路 。 峰 70 峰