本研究評估了Highland Valley銅礦銅鉬分離回路中鉬的最終精選段兩臺浮選柱的改進對整個流程浮選指標的影響。結果表明控制浮選柱內所生成的氣泡尺寸是改進整個流程指標的關鍵因素。當產生的小氣泡（<1 mm）占較大比例時，精礦產率是典型生產數據的4 ~5倍，而精礦品位未受影響。精礦產率的提高減小了回路的循環負荷，從而大幅提高了鉬回收率。

Highland Valley銅礦（HVC）是加拿大最大的基礎金屬礦、全球最大的銅精礦生產商之一。2007年，HVC生產了約13.6萬噸的銅和0.18萬噸的鉬。HVC選礦廠目前正經歷流程改造與更新的升級過程。

銅鉬分離

圖1示意了銅鉬分離的流程配置。一次精選精礦根據情況泵送給二次精選或經旁路給入最終精選段（本研究中，二次精選一直進行）。最終精選段平行配置兩臺浮選柱（直徑0.9m，高10.4m）。最終精選段的尾礦返回給一次精選。典型的最終浮選鉬精礦含49%鉬和2.5% ~3.0%銅。

圖1：HVC銅鉬分離流程

 氣泡發生器改造

2007年秋，對2號浮選柱進行改造安裝了美卓Microcel^TM氣泡發生器。Microcel^TM氣泡發生系統將浮選柱下部的礦漿泵送入靜態混合器，壓縮空氣也被注入到靜態混合器中，礦漿與氣體在高剪切流態下混合。氣體-礦漿混合物穿過靜態混合器時產生的強渦流使得小氣泡形成。這種配置可以將傳統的充氣式氣泡發生器（1號浮選柱）與Microcel^TM氣泡發生器進行對比。本研究所用的Microcel^TM氣泡發生器的循環泵配備了變頻器，通過控制礦漿泵流量，可以改變靜態混合器中的渦流，從而調節所生成的氣泡尺寸。

測試對比了1號浮選柱（常規充氣式氣泡發生器）和2號浮選柱（美卓Microcel^TM氣泡發生器）的工藝性能，并評估了氣泡尺寸（泵轉速）的影響。

圖2：氣泡圖像示例

a）常規氣泡發生器中生成的氣泡（1號浮選柱）
b）機械攪拌式浮選機中生成的氣泡（Hernandez-Aguilar & Reddick之后的研究特例，2007年）
c）在循環泵低轉速和高Jg(表觀氣流速)值的Microcel^TM氣泡發生器中生成的氣泡
d）在循環泵高轉速和高Jg值的Microcel^TM氣泡發生器中生成的氣泡
e）在循環泵低轉速和低Jg的Microcel^TM氣泡發生器中生成的氣泡
f）在循環泵高轉速和低Jg值的Microcel^TM氣泡發生器中生成的氣泡

圖3：不同氣泡生成方法的尺寸分布示例

a）某研究特例中的機械攪拌式浮選機；
b）在循環泵高轉速和低Jg值的Microcel^TM；
c）在循環泵低轉速和低Jg值的Microcel^TM；
d）在循環泵高轉速和高Jg值的Microcel^TM；
e）常規氣充氣式泡發生器。

工藝性能結果

工藝性能調查1、2和3在同一天進行，調查4和5不在同一天進行。在調查2中，循環泵的轉速從30 Hz增加到67 Hz，而泡沫深度（Hf）和泡沫沖洗水流量（Qw）保持恒量。在調查3中，循環泵的轉速設置到67 Hz并且氣流量（Qg）減小到調查2中所用數值的一半。

由于在調查4和5期間粗選給礦中的鉬品位很低（<0.9%），從粗選和一次精選獲得的精礦量并不夠兩臺浮選柱同時工作。因此，測試工作按照調查1和2中同一順序重點評估循環泵轉速（氣泡尺寸）的影響。結果（鉬品位與回收率曲線）顯示在圖4中。

圖4：性能調查結果（在符號內標示有調查編號）

2號浮選柱（Microcel^TM）相對于1號浮選柱（常規充氣式氣泡發生器）在品位與回收率方面有顯著提高，即鉬品位約從48.5%~49.5%增加到50%~51%，回收率增加約為3~4倍。

1號浮選柱中的平均鉬品位約為49%（典型的目標品位），而回收率在7%和8%之間變化。這些值與歷史統計數據相符，因此可將其認為是典型鉬浮選柱工作的特色。調查4和5的Microcel^TM結果不如調查1到3的明顯。然而前面已經論述，在給礦鉬品位很低時操作浮選柱（和常規的整個精選回路）變得更具挑戰性。

檢查數據表明氣泡尺寸[D₃₂和F₁(表征尺寸小于1mm氣泡的統計參數)]是改進浮選柱性能的關鍵因素。在所有情況中，增加F₁與減小D₃₂會獲得更好的浮選指標。特別令人感興趣的是，在調查1、2、4和5期間2號浮選柱中觀測到的指標改進，其中唯一的調節變量是氣泡尺寸（即循環泵轉速）。

浮選柱性能對整個回路浮選指標的影響

除了改善品位和回收率外，對精礦生產率的分析證明了Microcel^TM浮選柱比傳統浮選柱回收率高4至5倍。在表1中可以看出，調查1到3中2號浮選柱生產精礦的速率為550~710 kg/h，而1號浮選柱則為120~150 kg/h，非常接近典型生產率。隨著精礦生產率的提高，循環負荷降低，而回路中循環負荷的降低通常會導致整個回路回收率的提高。

表1：精礦固體流量（kg/h）

自2007年10月安裝Microcel^TM起就對轉換數據進行了評估。圖5說明了整個鉬回路回收率與最終精礦固體流量之間的相對轉換關系（基于12小時轉換的平均t/h）。

圖5：鉬回路最終精礦固體流量與回路回收率之間的相對關系（左）和數據統計處理（右）

圖5還指出，由于回路典型地在回歸線彎曲更明顯的區域（計算得出90%的鉬回收率）附近操作，因此整個回路回收率受到浮選柱性能非常大的影響。流程優化策略通過浮選柱精礦固體流量最佳化而實現鉬回收率最大化，同時遵守精礦滿足目標品位（>49%）的前提。根據圖5所示的生產數據，確保浮選柱的最終精礦固體流量高于500kg/h。表1證明了采用Microcel^TM系統的優化操作是可行的。在最好的情況中（調查2），Microcel^TM浮選柱僅用一臺柱子即可實現生產率710kg/h，并且精礦鉬品位約為51%。因此，重點是保持Microcel^TM系統在優化條件下運行，這將對整個回路性能產生顯著影響。

結論

●  控制（減小）氣泡尺寸可用作顯著改善浮選回路工藝性能的一項實用手段。

●  在已研究的情況中，控制鉬精選浮選柱中的氣泡尺寸可引起精礦品位提高（1%~2%絕對值）和精礦生產率（與典型操作相比）的明顯提高（4~5倍）。

●  采用Microcel^TM氣泡發生器改進浮選柱浮選操作產生的經濟收益評估為鉬回路回收率總體4%的增量，這代表HVC每月價值約$500,000的鉬。

●  為了提供數據的合理闡述，測試了Gorain等人（1997年；1998年；1999年）的模型。結果顯示模型預測明顯低估了試驗數據，這可能是由于模型不能描述流體動力因素對氣泡和顆粒的運動以及氣泡-顆粒碰撞和附著的機理的影響所致。