我國超大型浮-選機(jī)的發(fā)展

我國超大型浮選機(jī)的發(fā)展2014年9月20日沈政昌劉承帥北京礦冶研究總院

2014有色金屬技術(shù)與設(shè)備發(fā)展論壇匯報提綱超大型浮選機(jī)研究的必要性超大型浮選機(jī)研發(fā)超大型浮選機(jī)應(yīng)用結(jié)論1

.超大型浮選機(jī)研究的必要性1.1.國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展亟需大規(guī)模高效開發(fā)礦產(chǎn)資源礦產(chǎn)資源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。我國正處于工業(yè)化中期，國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展需要大量消耗礦產(chǎn)資源。

鋁：萬噸銅：萬噸粗鋼：百萬噸1.2.浮選機(jī)大型化是礦產(chǎn)資源大規(guī)模高效開發(fā)的必然選擇世界上90%的有色金屬，50%的黑色金屬礦物采用浮選法處理，浮選機(jī)是礦物加工過程的核心裝備。浮選機(jī)浮選機(jī)浮選機(jī)磨礦分級數(shù)量多能耗、藥耗高占地面積大運(yùn)行、管理成本高生產(chǎn)效率低下……簡化流程降低能耗、藥耗減少基建投資運(yùn)行、維護(hù)低高效低耗……浮選機(jī)大型化是大規(guī)模開發(fā)礦產(chǎn)資源、尤其是低品位難處理礦產(chǎn)資源的必然選擇，也完全符合我國建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會的總體規(guī)劃！1.2.浮選機(jī)大型化是礦產(chǎn)資源大規(guī)模高效開發(fā)的必然選擇1.3.浮選機(jī)大型化關(guān)鍵技術(shù)急待自主研發(fā)國外早在上世紀(jì)70年代就已開始浮選機(jī)大型化研究；而我國90年代末才開始立項研究，落后30年！國外浮選機(jī)最大已達(dá)160m3。由于技術(shù)被國外壟斷，遏制了我國企業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。國內(nèi)最大僅為24m3。無法滿足礦山的建設(shè)需求，嚴(yán)重制約了我國礦產(chǎn)資源的大規(guī)模高效開發(fā)。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的非線性放大兼顧流體動力學(xué)環(huán)境相似實(shí)現(xiàn)浮選泡沫的快速回收兼顧泡沫的適當(dāng)富集實(shí)現(xiàn)動力學(xué)各區(qū)域的功能兼顧各區(qū)的高度耦合兼顧細(xì)粒礦物選別效果提高粗粒礦物回收率1.4.浮選機(jī)大型化是世界性難題理論研究浮選是一個復(fù)雜的氣液固三相物理化學(xué)反應(yīng)過程，流場無法精確測量和計算，各動力學(xué)區(qū)域?qū)Σ煌＜壍V物礦化機(jī)理及耦合關(guān)系復(fù)雜。現(xiàn)有流體動力學(xué)和浮選動力學(xué)等理論成果遠(yuǎn)不能支撐浮選機(jī)大型化研究。設(shè)計技術(shù)c)結(jié)構(gòu)設(shè)計槽體加深，礦化氣泡上升路徑長，回收率低，粗粒易沉槽；截面積加大，空氣難以彌散，分散度低，表面積通量??；運(yùn)輸區(qū)相對變小，分離區(qū)相對變大，短路概率增高；泡沫輸送距離長，泡沫不能及時回收。d)工程實(shí)踐貧：入選品位越來越低，礦山規(guī)模越來越大；細(xì)：粗、細(xì)粒級嵌布不均，微細(xì)粒礦物入選總量越來越高；雜：共、伴生關(guān)系復(fù)雜，浮選應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬。1.4.浮選機(jī)大型化是世界性難題“十五”國家科技攻關(guān)滾動-大型高效節(jié)能選礦設(shè)備研制2004BA615A-08有色金屬選、冶固體廢棄物綜合治理技術(shù)國科發(fā)財字[2001]602號“十五”國家科技攻關(guān)-大型高效選礦設(shè)備研制2001BA609A－131.4.浮選機(jī)大型化是世界性難題2.超大型浮選機(jī)研發(fā)形成了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的浮選機(jī)大型化技術(shù)及系列化裝備。兩項理論創(chuàng)新四項設(shè)計技術(shù)四個結(jié)構(gòu)創(chuàng)新四大工程實(shí)踐創(chuàng)新四大主要難題大型浮選機(jī)礦化理論研究有重大突破提出了：“提高大型浮選機(jī)運(yùn)輸區(qū)高度有利于粗粒礦物回收”“加強(qiáng)預(yù)礦化作用可提高細(xì)粒礦物回收”明確了：

浮選機(jī)大型化關(guān)鍵技術(shù)的研究方向。2.1.理論研究有重大突破運(yùn)輸區(qū)內(nèi)氣泡和礦粒相對速度小，粗粒礦物易礦化。提高運(yùn)輸區(qū)高度有利于粗粒礦物回收提高運(yùn)輸區(qū)高度，可有效提高粗粒礦物回收。粗粒越早被捕獲，上升距離短，二次脫落概率就越小。2.1.理論研究有重大突破（一）加強(qiáng)預(yù)礦化作用可提高細(xì)粒礦物回收葉輪腔內(nèi)氣泡速度梯度大、紊流強(qiáng)度高，氣泡細(xì)礦粒發(fā)生慣性碰撞的概率大。2.1.理論研究有重大突破（二）首次系統(tǒng)地提出了浮選機(jī)大型化設(shè)計技術(shù)創(chuàng)建了我國自主的幾何及懸浮相似放大技術(shù)；創(chuàng)新發(fā)明了以泡沫表面低負(fù)載率及溢流堰小載荷技術(shù)為基礎(chǔ)的泡沫快速輸送技術(shù)；創(chuàng)新開發(fā)了單臺大型浮選機(jī)的礦漿定向及物料選擇性循環(huán)技術(shù)；創(chuàng)建了礦漿駐留時間動態(tài)計算技術(shù)。2.2.設(shè)計技術(shù)研究有重大創(chuàng)新對主要的結(jié)構(gòu)和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)逐步回歸并進(jìn)行趨勢外推，并基于槽內(nèi)葉輪平均攪拌雷諾數(shù)相等的原則，形成了我國浮選機(jī)大型化的核心技術(shù)。創(chuàng)建了我國自主的幾何及懸浮相似放大技術(shù)葉輪相似D=a2Vb2流體動力學(xué)相似S*V/D=aVb槽體幾何相似S/D=aVb浮選槽中的懸浮相似D2N=kRVθ多變量相似放大矩陣2.2.設(shè)計技術(shù)研究有重大創(chuàng)新（一）發(fā)明了以泡沫表面低負(fù)載率及溢流堰小載荷為基礎(chǔ)的泡沫快速輸送技術(shù)多泡沫槽—顯著縮短了泡沫的表面輸送距離推泡錐—提高泡沫遷移速度改變泡沫槽直徑、寬度、數(shù)量等，減小表面負(fù)載率增加溢流堰總長度—減小溢流堰載荷2.2.設(shè)計技術(shù)研究有重大創(chuàng)新（二）創(chuàng)新開發(fā)了大型浮選機(jī)礦漿定向流動及物料選擇性循環(huán)技術(shù)礦漿定向流動技術(shù)物料選擇性循環(huán)技術(shù)強(qiáng)化礦漿上部大循環(huán)，提高了運(yùn)輸區(qū)高度，保障粗粒級礦物回收。增加有效循環(huán)次數(shù)，強(qiáng)化細(xì)粒級礦物回收。2.2.設(shè)計技術(shù)研究有重大創(chuàng)新（三）

創(chuàng)建了礦漿駐留時間動態(tài)計算模型傳統(tǒng)的礦漿駐留時間計算方法浮選時間偏長設(shè)備數(shù)量偏多創(chuàng)新的駐留時間動態(tài)計算模型T=V/Qf1+V/Qf2+．．．+V/Qfi簡化了流程配置實(shí)現(xiàn)了短回路浮選2.2.設(shè)計技術(shù)研究有重大創(chuàng)新（四）大型浮選機(jī)結(jié)構(gòu)有重大創(chuàng)新發(fā)明了顯著提高運(yùn)輸區(qū)高度的廣域輸出角葉輪；有效強(qiáng)化預(yù)礦化過程的空氣分配器；充分懸浮粗重礦物的阻流柵板；快速回收泡沫及增強(qiáng)二次富集的雙泡沫槽雙推泡錐。2.3.

結(jié)構(gòu)有重大發(fā)明

廣域輸出角葉輪實(shí)施效果：本項目研制成功了世界上最大的320m3浮選機(jī)，采用該型葉輪，與國外同類浮選機(jī)相比，比功率低13.79%；運(yùn)輸區(qū)高度增加20%，葉輪腔礦化面積增加26%，粗粒礦物回收率提高了2.8個百分點(diǎn)，細(xì)粒回收率提高3.6個百分點(diǎn)。2.3.

結(jié)構(gòu)有重大發(fā)明（一）氣體預(yù)分散定向流空氣分配器實(shí)施效果：

200m3浮選機(jī)氣泡表面積通量達(dá)65s-1；空氣分散度大于2.6，比國外高20%。a）鹽類礦物型b）氧化礦型

c）硫化礦型將空氣預(yù)先切割成小氣流后分配到葉輪腔，可加強(qiáng)預(yù)礦化、提高空氣分散度。2.3.

結(jié)構(gòu)有重大發(fā)明（二）粗重顆粒懸浮阻流柵板實(shí)施效果：用于鈦鐵礦選磷時，入選粒度可放粗到-200目占30%，與常規(guī)浮選機(jī)的-200目占60%相比，大大降低了磨礦能耗。進(jìn)一步提高了運(yùn)輸區(qū)高度，形成了粗重顆粒懸浮層，提高了粗粒礦物的回收效果。2.3.

結(jié)構(gòu)有重大發(fā)明（三）雙推泡錐+雙泡沫槽實(shí)施效果：320m3浮選機(jī)泡沫流動速度達(dá)到1.2m/min，溢流堰載荷減小9.33%，硫富集比達(dá)到71.44。1-外泡沫槽

2-內(nèi)泡沫槽兼外推泡錐3-內(nèi)推泡錐提高了泡沫遷移速度，減少了溢流堰負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)了泡沫的及時回收。2.3.

結(jié)構(gòu)有重大發(fā)明（四）研制成功了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的40、50、70、100、130、160、200m3和世界上最大的320m3系列化浮選機(jī)。有力推動了我國礦山大型化、現(xiàn)代化的跨越式發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源尤其是低品位難處理礦產(chǎn)資源的大規(guī)模高效開發(fā)。200m3160m350m32.3.

結(jié)構(gòu)有重大發(fā)明浮選機(jī)單槽容積開發(fā)歷程19562001200520082009KYF-50KYF-160KYF-200

KYF-320KYF-6002012Begin2.4

.超大型浮選機(jī)性能2.4

.超大型浮選機(jī)性能綜合性能達(dá)國際領(lǐng)先水平關(guān)鍵指標(biāo)我國水平國外先進(jìn)水平對比結(jié)果最大容積，m3320300大20m3單位裝機(jī)功率，kW/m30.881.00低12.00%單位實(shí)耗功率，kW/m30.500.58~0.69省13.79-27.53%空氣分散度2.462.15高14.42%氣泡表面積通量，s-153.30~66.7041~52高28.30%~30.00%葉輪腔預(yù)礦化區(qū)域有無溢流堰載荷，kg/m.min25.7628.16低9.33%空氣分散度、氣泡表面積通量、溢流堰載荷是大型浮選機(jī)的重要考核指標(biāo)，直接影響選別性能。申請中國專利18項，12項已授權(quán)申請國際專利3項，已進(jìn)入秘魯、智利國家階段3項專利獲中國專利優(yōu)秀獎2.5.知識產(chǎn)權(quán)國內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文100多篇浮選機(jī)應(yīng)用數(shù)量典型項目320m362秘魯TOROMOCHO14.7萬噸/日銅鉬礦、中金集團(tuán)烏山二期4.2萬噸/日銅鉬礦、中鐵資源伊春鹿鳴5萬噸/日鉬礦200m352江西銅業(yè)集團(tuán)大山選礦廠、昆鋼大紅山鐵礦、華泰龍礦業(yè)160m341江西銅業(yè)集團(tuán)大山選礦廠、中國黃金集團(tuán)烏山一期130m348江西銅業(yè)集團(tuán)泗州選礦廠、云南磷化晉寧項目等100m385中鋁秘魯TOROMOCHO、金堆城百花嶺等70m342江西銅業(yè)集團(tuán)大山選礦廠、洛鉬集團(tuán)等50m3956國投羅布泊鉀鹽、金川集團(tuán)、沙特MPC等40m3690中國鋁業(yè)中州鋁廠、江銅渣選廠等已在國內(nèi)外155家大中型礦山推廣1952臺套，國內(nèi)市場占有率95%以上，每年累計處理有色、黑色及非金屬礦石近3億噸。3

.超大型浮選機(jī)應(yīng)用處理能力processingcapacity142,000t/d磨礦細(xì)度Grindingfineness

80%,135um

采用設(shè)備equipment28setsofKYF-30016setsofKYF-100投產(chǎn)時間Productiontime2013.11秘魯TOROMOCHO（海拔4300米）在美國AKER工程公司主持的國際招標(biāo)中，與Outotec的300m3、FLsmidth的257m3浮選機(jī)技術(shù)競標(biāo)并成功勝出。28臺320m3、16臺100m3浮選機(jī)。3

.超大型浮選機(jī)應(yīng)用處理能力processingcapacity50,000t/d磨礦細(xì)度Grindingfineness

-200mesh65%采用設(shè)備equipment18setsofKYF-32012setsofKYF-130投產(chǎn)時間Productiontime2013.12中鐵資源鹿鳴銅鉬礦3

.超大型浮選機(jī)應(yīng)用處理能力80,000t/d磨礦細(xì)度-200mesh60-70%采用設(shè)備24setsofKYF-200投產(chǎn)時間2014中國黃金甲瑪（海拔4600米）3

.超大型浮選機(jī)應(yīng)用采用設(shè)備equipment7setsofKYF-10013setsofKYF-242setsofKYF-16投產(chǎn)時間Productiontime2014澳大利亞Rocklands礦22setsflotationcellinRocklandsprojectofAustralia3

.超大型浮選機(jī)應(yīng)用200m3、 18臺160m3、 10臺130m3、 16臺70m3、 28臺……處理能力提高30%精礦品位提高0.42%回收率提高1.50%近三年新增利稅6.29億江銅集團(tuán)3.超大型浮選機(jī)應(yīng)用一期32臺160m3浮選機(jī)二期16臺320m3浮選機(jī)中國黃金集團(tuán)烏努格吐山銅礦原礦品位0.34%銅精礦品位比設(shè)計提高7.18%回收率提高5.13個百分點(diǎn)近三年新增利稅4.51億元3

.超大型浮選機(jī)應(yīng)用該成果的實(shí)施，提高了資源回收率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，減少了環(huán)境污染，形成了我國礦山企業(yè)的規(guī)模優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢和質(zhì)量優(yōu)勢；帶動了我國礦山工業(yè)的技術(shù)升級，大幅提升了我國礦業(yè)產(chǎn)品的國際