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金礦浮選流程的設(shè)計(jì)，核心目標(biāo)是在品位和回收率之間找到最優(yōu)平衡點(diǎn)。品位和回收率往往是一對(duì)矛盾，追求高品位可能犧牲回收率，追求高回收率可能降低品位。一個(gè)好的浮選流程設(shè)計(jì)，就是讓這對(duì)矛盾在給定的礦石性質(zhì)和投資條件下達(dá)成最優(yōu)解。
這篇文章從流程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、藥劑制度優(yōu)化、設(shè)備選型、中礦處理和技術(shù)前沿等維度，把提高金精礦品位和回收率的浮選流程設(shè)計(jì)方法講清楚。
一、流程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：粗選、掃選、精選的合理配置
浮選流程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是決定品位和回收率的框架性因素。粗選、掃選、精選的次數(shù)和組合方式，直接影響最終指標(biāo)。
粗選作業(yè)的設(shè)計(jì)
粗選是浮選流程的第一道工序，目標(biāo)是盡可能多地回收金，不追求高品位。粗選只有一段，其效果直接影響后續(xù)作業(yè)的負(fù)荷和最終回收率。
粗選作業(yè)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：確定合適的磨礦細(xì)度，確保金礦物充分解離但不過磨；選擇合適的浮選機(jī)類型和規(guī)格，保證足夠的礦漿停留時(shí)間和充氣量；確定粗選藥劑制度，使大部分金礦物在粗選階段就被回收。
采用高效浮選機(jī)可以顯著提升粗選回收率。山東某金礦采用高效浮選機(jī)按一次粗選兩次掃選進(jìn)行試驗(yàn)，可獲得金品位四十五點(diǎn)六六克每噸、金回收率百分之九十五點(diǎn)二九的金精礦。高效浮選機(jī)一次粗選即可直接產(chǎn)出最終金精礦，粗選作業(yè)回收率相對(duì)于常規(guī)浮選機(jī)高出約二十個(gè)百分點(diǎn)。
掃選作業(yè)的設(shè)計(jì)
掃選處理粗選尾礦，目標(biāo)是回收粗選未能捕獲的殘余金。掃選次數(shù)越多，尾礦品位越低、回收率越高，但設(shè)備投資和運(yùn)營(yíng)成本也相應(yīng)增加。
常見的掃選配置為一到三次掃選。甘肅某金礦在磨礦細(xì)度負(fù)零點(diǎn)零七四毫米占百分之八十四點(diǎn)六的條件下，采用一粗二精二掃閉路流程，獲得精礦金品位四十七點(diǎn)八五克每噸、金回收率九十一點(diǎn)八八。內(nèi)蒙古某金礦在一粗兩精三掃的流程中，獲得金精礦金品位四十三點(diǎn)四零克每噸、回收率九十點(diǎn)一零。
掃選次數(shù)的確定需要通過試驗(yàn)驗(yàn)證。增加掃選次數(shù)可以降低尾礦品位，但掃選精礦需要返回處理，增加內(nèi)部循環(huán)負(fù)荷。當(dāng)增加一段掃選帶來的額外回收收益不足以覆蓋新增設(shè)備投資和運(yùn)行成本時(shí)，即為最佳掃選次數(shù)。
精選作業(yè)的設(shè)計(jì)
精選處理粗選泡沫，目標(biāo)是提高精礦品位。精選次數(shù)越多，精礦品位越高，但精選尾礦中會(huì)損失部分金、降低總回收率。
常見的精選配置為一到三次精選。某金礦原采用一粗二掃一精流程，通過流程考察發(fā)現(xiàn)浮選回收率較低。優(yōu)化后采用一粗一精兩掃，同時(shí)增加中礦再磨后浮選，有效提升了回收率。山東某金礦采用一段分級(jí)磨礦、快速浮選一次粗選、兩次掃選、三次精選的流程，金精礦品位達(dá)六十四克每噸、金回收率達(dá)百分之九十六。
精選作業(yè)的浮選機(jī)與粗、掃選作業(yè)應(yīng)有所區(qū)別。精選主要在于提高精礦品位，浮選泡沫層應(yīng)薄一些，為脈石更好地分離創(chuàng)造有利條件，不需要過大充氣量。浮選柱在精選作業(yè)中往往有優(yōu)勢(shì)，能獲得更高的精礦品位。
“能收早收”的快速浮選原則
快速浮選工藝遵循“能收早收”的原則，在磨礦回路中盡早回收已解離的單體金。這樣可以減少金礦物在后續(xù)磨礦和浮選流程中的過磨和流失，同時(shí)減輕后續(xù)作業(yè)的負(fù)荷。
江西某韌性剪切帶型金礦的對(duì)比試驗(yàn)表明，快速浮選工藝可獲得金品位六十二點(diǎn)三三克每噸、金回收率九十三點(diǎn)八九的金精礦，略高于常規(guī)浮選工藝的九十二點(diǎn)四四。快速浮選工藝有利于提高金的回收率，可作為高效回收金礦物的推薦工藝。
二、藥劑制度優(yōu)化：捕收劑、起泡劑與調(diào)整劑的精準(zhǔn)配合
藥劑制度是浮選流程的“靈魂”，直接決定礦物能否有效上浮、上浮多少。
捕收劑的選擇與組合
捕收劑使含金礦物表面變?yōu)槭杷⒏街跉馀萆稀２煌V石對(duì)捕收劑的適應(yīng)性不同，需要通過試驗(yàn)確定最佳種類和用量。
甘肅某金礦石中單體金和裸露金含量很低，僅為百分之四點(diǎn)二四，金主要以包裹體嵌布在金屬硫化物和氧化物礦物中。通過優(yōu)化藥劑制度，采用丁基黃藥一百克每噸、丁銨黑藥三十克每噸、松醇油一百克每噸，獲得精礦金品位四十七點(diǎn)八五克每噸、金回收率九十一點(diǎn)八八。
新型捕收劑在提高浮選指標(biāo)方面表現(xiàn)突出。貴州某金礦采用新型捕收劑組成的新藥劑制度，礦漿礦化程度逐漸轉(zhuǎn)好，泡沫層變厚且載礦效果較好，在精礦產(chǎn)率略有降低的前提下，精礦金品位提高了一點(diǎn)六九克每噸，金回收率提高了一點(diǎn)七九個(gè)百分點(diǎn)。
常規(guī)藥劑與新型藥劑的混合使用，在提高金礦品位、金回收率、降低藥劑耗量等方面起到非常重要的作用。
起泡劑的作用與用量
起泡劑負(fù)責(zé)生成穩(wěn)定的泡沫層。起泡劑用量不足，泡沫層薄、載礦能力差；起泡劑用量過大，泡沫過于穩(wěn)定、難以消泡，影響后續(xù)作業(yè)。
某金礦浮選作業(yè)存在礦漿礦化程度較差、泡沫層薄、泡沫虛且載礦效果差的問題。通過調(diào)整起泡劑用量和種類，泡沫層變厚且泡沫載礦效果明顯改善。
調(diào)整劑的作用
調(diào)整劑負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)礦漿pH值、活化或抑制特定礦物。硫酸銅是金礦浮選最常用的活化劑，用于活化黃鐵礦等含金硫化礦物。石灰用于調(diào)節(jié)pH值和抑制黃鐵礦。碳酸鈉用于調(diào)節(jié)pH值和分散礦泥。
各因素對(duì)浮選效果的影響程度依次為硫酸銅用量大于磨礦時(shí)間大于起泡劑用量大于捕收劑用量。硫酸銅用量和起泡劑用量對(duì)浮選效果均產(chǎn)生負(fù)面影響，捕收劑用量和磨礦時(shí)間在各自最佳范圍內(nèi)產(chǎn)生正面影響。
三、設(shè)備選型：浮選機(jī)與浮選柱的合理搭配
設(shè)備選型直接影響分選效率、能耗成本及生產(chǎn)穩(wěn)定性。
機(jī)械攪拌式浮選機(jī)
機(jī)械攪拌式浮選機(jī)通過葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生負(fù)壓，自吸空氣和礦漿，適用于粗粒礦物浮選。對(duì)于可浮性較好、要求充氣量不大的礦石，機(jī)械攪拌式浮選機(jī)是較為經(jīng)濟(jì)合理的選擇。
高效浮選機(jī)采用優(yōu)化的葉輪和槽體設(shè)計(jì)，礦化區(qū)、運(yùn)輸分離區(qū)以及泡沫富集區(qū)分區(qū)明顯，礦化區(qū)湍流度高且范圍較大，有利于礦化，泡沫富集區(qū)湍流度低，可有效降低目的礦物從氣泡上脫附的概率。槽體內(nèi)基本不存在死區(qū)，顯著提高了設(shè)備的分選效率。
充氣式浮選機(jī)與浮選柱
充氣式浮選機(jī)依賴外部供氣系統(tǒng)，充氣量可精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，葉輪轉(zhuǎn)速低、能耗較小。適用于可浮性較差的礦石。
浮選柱沒有機(jī)械攪拌裝置和傳動(dòng)部件，礦漿由泵揚(yáng)送，空氣由外部鼓風(fēng)裝置給入。浮選柱對(duì)微細(xì)粒的分選體現(xiàn)出比較高的選擇性和比較強(qiáng)的回收能力，浮選機(jī)在粗粒的回收上具有一定優(yōu)勢(shì)。
對(duì)于寬粒級(jí)礦物的浮選，柱機(jī)聯(lián)合流程優(yōu)于單一設(shè)備流程。“浮選柱粗選、精選加浮選機(jī)精掃選”的柱機(jī)雙精選聯(lián)合流程，可充分發(fā)揮各類設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。
四、中礦處理：防止金屬在循環(huán)中損失
浮選過程中產(chǎn)生的中礦（精選尾礦和掃選精礦）含有一定量的金，如何妥善處理中礦是提高回收率的關(guān)鍵。
中礦返回方式
中礦一般應(yīng)返回到礦物組成和可浮性與中礦相似的作業(yè)。常見的中礦返回方式包括順序返回（中礦返回上一作業(yè)）和集中返回（中礦集中返回粗選）。
某礦山浮選流程為一次粗選、兩次掃選、三次精選，浮選中礦集中返回至粗選攪拌槽。但對(duì)中礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)分析后發(fā)現(xiàn)，中礦中金的嵌布粒度微細(xì)，粒徑多數(shù)在零點(diǎn)零一五毫米以下，金大多以超顯微金存在。
中礦再磨再選
當(dāng)中礦中金以微細(xì)粒包裹形式存在時(shí)，直接返回會(huì)造成循環(huán)累積，惡化浮選環(huán)境。此時(shí)需要對(duì)中礦進(jìn)行再磨再選，使金進(jìn)一步解離。
采用中礦返回再磨-優(yōu)先富集流程，可使金選礦回收率從百分之九十三點(diǎn)七一提升至百分之九十六點(diǎn)七四，金精礦品位從四十三點(diǎn)八克每噸提高至六十點(diǎn)三八克每噸。
云南某金礦通過中礦先分級(jí)、粗粒再磨再選，精礦品位提高零點(diǎn)五九克每噸，回收率提高零點(diǎn)八九個(gè)百分點(diǎn)。甘肅某含砷銻難處理金礦采用尼爾森重選—中礦再磨再選—尾礦氰化浸出聯(lián)合流程，金綜合回收率可達(dá)百分之九十三點(diǎn)八九。
五、先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用
納米氣泡浮選
納米氣泡浮選是近年來發(fā)展迅速的新技術(shù)。納米氣泡在疏水性礦物表面優(yōu)先生成并引發(fā)疏水性團(tuán)聚，是改善微細(xì)粒礦物分選的主要途徑。
在一粗三精兩掃的閉路浮選流程中，納米氣泡浮選可獲得金品位三十五點(diǎn)三二克每噸、金回收率九十三點(diǎn)一一的精礦。相比常規(guī)浮選，納米氣泡的引入使精礦中金品位增加了三克每噸，金回收率提高了十二點(diǎn)三三個(gè)百分點(diǎn)。
浮選泡沫智能控制系統(tǒng)
傳統(tǒng)浮選操作依賴人工觀察泡沫特征調(diào)節(jié)參數(shù)，具有人為主觀性及不確定性，容易造成生產(chǎn)指標(biāo)的大幅度波動(dòng)。智能控制系統(tǒng)通過AI視覺識(shí)別泡沫狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控，可以穩(wěn)定工藝指標(biāo)、減少操作失誤。
六、設(shè)計(jì)浮選流程的實(shí)操步驟
設(shè)計(jì)一個(gè)提高金精礦品位和回收率的浮選流程，可以按照以下步驟推進(jìn)：
第一步：做工藝礦物學(xué)研究。查明金的賦存狀態(tài)（單體金還是包裹金）、嵌布粒度、與何種礦物共生。這是確定流程結(jié)構(gòu)和藥劑制度的根本依據(jù)。
第二步：開展條件試驗(yàn)。通過單因素試驗(yàn)確定最佳磨礦細(xì)度、礦漿濃度、pH值、各藥劑用量等參數(shù)。各因素影響程度需要通過正交試驗(yàn)或均勻試驗(yàn)來確定主次順序。
第三步：進(jìn)行流程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)。對(duì)比不同粗掃精選次數(shù)、中礦處理方式的浮選指標(biāo)，確定最優(yōu)流程結(jié)構(gòu)。
第四步：開展閉路試驗(yàn)。在開路試驗(yàn)確定的最佳條件下進(jìn)行閉路全流程試驗(yàn)，驗(yàn)證最終的精礦品位和回收率指標(biāo)。
第五步：進(jìn)行設(shè)備選型和配置。根據(jù)流程結(jié)構(gòu)和處理規(guī)模，選擇合適的浮選設(shè)備類型和規(guī)格。
金礦浮選流程的設(shè)計(jì)，沒有放之四海而皆準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)答案。決定設(shè)計(jì)方向的核心因素依次是：金的賦存狀態(tài)和嵌布粒度、礦石中硫化物的種類和含量、處理規(guī)模和投資預(yù)算。
設(shè)計(jì)的核心邏輯是：粗選盡可能多地回收金，掃選降低尾礦品位，精選提高精礦品位，中礦根據(jù)解離程度決定返回或再磨。藥劑制度需要通過試驗(yàn)精準(zhǔn)匹配礦石性質(zhì)，設(shè)備選型需要根據(jù)流程位置和礦物粒度合理搭配。
把浮選流程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作做扎實(shí)，是金礦選廠獲得高品位精礦和高回收率的關(guān)鍵保障。先做工藝礦物學(xué)研究，再開展系統(tǒng)的條件試驗(yàn)和流程試驗(yàn)，最后用閉路試驗(yàn)驗(yàn)證指標(biāo)——這個(gè)順序不能顛倒，每一步的數(shù)據(jù)都是下一步?jīng)Q策的依據(jù)。
