安徽某铜矿山设计处理量为 400万 t/a，原矿铜品位为 1.01%，设计铜精矿铜品位为 20%[6]。矿石中主要有用矿物有黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿以及金和银，主要脉石矿物有石英、石榴石、滑石、蛇纹石及硅镁石等。黄铜矿呈粗细极不均匀嵌布，黄铁矿嵌布粒度相对较粗，磁铁矿与磁黄铁矿嵌布粒度较细[7]。目前，现场采用优先浮铜—选铜尾矿磁选回收磁铁矿及磁黄铁矿—磁选尾矿浮选回收黄铁矿的工艺流程。现场浮选作业均采用常规浮选机，当原矿性质发生变化，特别是原矿品位降低时，精矿铜品位难以达到设计指标。因此，该矿拟采用富集比相对较高的 CCF 型浮选柱和旋流-静态微泡浮选柱进行现场铜精选作业的半工业试验研究，为今后用浮选柱替代浮选机进行铜精选作业的可行性提供技术参考。
1 浮选柱的工作原理及特点
1. 1 CCF逆流接触充气式浮选柱
CCF 逆流接触充气式浮选柱(图 1)系长沙有色冶金设计研究院自主研制。矿浆由柱体中上部给入，经分配器均匀分散后向下运动，与由喷枪式微孔发泡器产生的微气泡发生逆流碰撞，有用矿物随气泡上浮到泡沫区，经精矿淋洗水冲洗发生二次富集后从泡沫槽排出;脉石矿物则向下运动由底部尾矿口排出。该设备具有如下特点：采用新型喷枪式微孔发泡器，气泡微细均匀、不易堵塞、气体流量易调节;采用阶梯状布局并设置消能板使气体与矿浆充分混合后快速分散，有效避免发生“翻花”现象，也降低了柱体高度;采用智能尾矿调节阀，减压耐磨、维修方便、调节速度快[8-9]。
1. 2 旋流-静态微泡浮选柱
旋流-静态微泡浮选柱是中国矿业大学自主研发的一种新型细粒高效分选设备。该设备由位于上部的柱分选段、下部的旋流分选段以及外部的管流矿化段 3 部分组成。矿浆由柱分选段的中上部给入，矿物在柱分选段内与气泡发生逆流碰撞，可浮性好的矿物随气泡上浮从顶部精矿槽排出;可浮性差的矿物向下运动至旋流分选段，在此进行按密度的重力分选和旋流浮选，粒度较粗、可浮性较差的矿物沿径向外侧运动，最终由底部的尾矿管排出;粒度较细的中矿则进入带有气泡发生器的管流矿化段，经高度紊流矿化后切向返回旋流分选段，形成中矿循环[10]。该设备有以下特点：气泡发生器采用耐磨蚀的氧化铝微晶陶瓷，以射流发泡方式产生大量微小活性气泡，非常有利于细粒矿物的分选;将管流矿化和旋流分选相结合不仅实现了高效矿化，还有效降低分选粒度下限，提高浮选速率，减少柱体高度;通过控制尾矿阀门，实现液面自动稳定调控。
2 原料性质
试验原料取自生产现场的铜浮选粗精矿，其化学多元素分析、铜物相分析以及粒级筛(水)析结果为铜粗精矿主要可回收元素为铜、金、银，其中铜品位为 11.50%，铜矿物主要以原生硫化铜的形式存在;铜粗精矿中+0.074 mm的粗粒级铜品位高达 17.89%，而-0.023 mm的细粒级铜品位仅有9.45%，但其铜分布率却高达 49.40%。因此，要想获得高品位、高回收率的铜精矿，关键在于强化细粒级的分选。
3 实验室浮选试验
为了弄清现场品位不达标是否因精选次数不足导致，在半工业试验之前采用铜粗精矿分别按现场生产流程及多次精选流程进行实验室闭路浮选对比试验。实验表明：现场流程试验的精矿铜品位只有17.35%，该指标与现场生产指标基本一致;而经多次精选后的精矿铜品位可达到大于 20%的目标。由此可见，在不改变磨矿细度的前提下，通过增加精选次数或采用高“富集比”的浮选柱取代常规浮选机以获得合格精矿是完全有可能的。
4 浮选柱半工业试验
考虑到现场场地及原有设备情况，决定采用浮选柱与浮选机相结合的方式进行半工业试验，即采用 1台浮选柱进行精选，1台浮选机进行扫选，其中 CCF型浮选柱型号为ϕ700 mm×8 000 mm，射流浮选柱型号为ϕ400 mm×4 000 mm，浮选机为容积 1.1 m3 的机械充气式浮选机。由于浮选柱的工艺参数(矿浆浓度、充气压力、泡沫层厚度、处理量等)对浮选指标影响较大，因此首先进行实验室工艺条件试验，然后在较优的条件下进行了 7 d的半工业试验。
4. 1 CCF型浮选柱条件试验
4. 1. 1 矿浆浓度试验
当充气压力为 0.35 MPa、泡沫层厚度为 1 200mm、处理量为 0.8 t/h时，矿浆浓度对精矿指标的影响为矿浆浓度越大，精矿品位越低，回收率越高。在保证精矿品位达标的前提下，为提高设备处理量，应尽可能选择较高的矿浆浓度，因此适宜的矿浆浓度为 25%。
4. 1. 2 充气压力试验
当矿浆浓度为 25%、泡沫层厚度为 1 200 mm、处理量为 0.8 t/h时，充气压力对精矿指标影响为充气压力越大，精矿品位越低，回收率越高。为保证精矿品位，选择充气压力为 0.35MPa。
4. 1. 3 泡沫层厚试验
当矿浆浓度为 25%，充气压力为 0.35 MPa、处理量为 0.8 t/h时，泡沫层厚度对精矿指标的影响为泡沫层厚度越大，精矿品位越高，回收率越低。为保证精矿品位，选择泡沫层厚度为1 000 mm。
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