旋转螺旋溜槽选矿试验与实践.pdf
2 0 0 2年 8月 第 3 1卷第 4期 有 色 矿 山 No nf e r r o us M i ne s Aug. , 20 02 Vo1 . 31 No. 4 r ;选矿 { . .. .. √ 旋 转螺旋 溜槽选 矿试 验与 实践 封 国 富 新疆 有 色金 属研 究 所 ,新 疆 乌鲁 木 齐 8 3 0 0 0 0 [ 关键词】旋转螺旋溜槽 ;重选 ;试验 ;生产实践 [ 摘要 】总结 二十 多年 来 , 旋 转 螺旋 溜槽 在 钽 铌 、 钨 、 锡 、 黄金 、 海滨 沙 矿 、 钛铁 矿 等 重选 工 艺 中的 应用 , 并通 过 传统 重选 工 艺 、 常规 重 选设 备选 矿 效 果 的 比较 以及旋 转 螺旋 溜槽 操 作参 数 的选 择 与控 制 , 阐述其 选 矿 特点 。 [ 中图分 类 号 】TD 0 2 2 . 2 [ 文献 标识 码 】B [ 文章 编 号 】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 4 0 0 2 7 0 4 S e p ar a t i o n t e s t a nd pr a c t i c e of r o t a r y s pi r a l c hu t e FENG Gu o - f u Xi i a n g No n f e r r 0 “ s Me t a l s I n s t i t u t e ,W u l u mu q i 8 3 0 0 0 0 ,C h i n a Ke y wo r dsr o t a r y s pi r a l c hu t e;gr a vi t y s e pa r a t i o n;t e s t ;pr o du c t i o n pr a c t i c e Ab s t r ac t The u t i l i z a t i on of r o t a r y s p i r a l c hu t e i n t a n t a l um a nd ni ob i u m ,wol f r a m , t i n,go l d o r e , s e a be a c h pl a c . e r a nd i l me ni t e i n mor e t ha n t we n t y y e a r s a r e s umm a r i z e d.Ba s e d o n t he c o nc e nt r a t i o n e f f e c t c om p a r i s on of t r a di t i on a l g r a vi t y t e c hn ol o gy,n or m a l gr a v i t y c o nc e nt r a t i o n e q ui p m e n t s ,i nd e xe s s e l e c t i on a nd c on t r ol o f r ot a r y s pi r a l c hu t e , t he s e p a r a t i on c ha r a c t e r s o f r ot ar y s pi r a l c hu t e a r e e l a b or a t e d. 我 国 自行研 制的新 型高 效重选设备 旋转螺 旋溜 槽 , 8 0年 代 初 首 次 成 功 用 于稀 有 金 属 钽 铌 选 矿, 9 0年代 在 不 断 完 善 的 基 础 上, 研 制 出 4 0 0 mm 双 头 、 6 0 0 mm 双 头 、 9 4 0 mm 双 头 、 巾 1 2 0 0 mm 三头 , 楔 形压条或 刻槽 槽 面 系列 化粗砂 型 或细 泥 型设备 。此类设备具 有处理量大 , 富集 比高, 结构 简 单 , 占地面 积小, 安 装操作方便 , 适应性强 , 可 不分级 入选或宽 级别 入 选 , 选 别过 程 稳 定, 便 于 管 理 等 特 点 , 为此 。 旋转 螺 旋溜 槽被 广泛 应 用于钽铌 、 钨 、 锡 、 黄金 、 钛铁矿 、 海滨砂矿选别 等。特别对 细泥选矿 的 突破, 旋转 螺旋溜槽 已成 为细 泥难选 矿 石及 钨 锡 尾 矿二次资源利 用的有效设备 。 l 选 别特 点 研 究 旋转螺旋溜槽 简称 旋螺 综 合 了螺 旋溜 槽 、 摇 [ 收 稿 日期 】2 0 0 2 0 5 . 3 1 [ 作 者 简介 】封 国 富 1 9 6 3一 , 男。 江 苏 泰 兴 人 , 选 矿 高 级 工程 师 , 新 疆 有色 金属 研 究所 所 长。 床 、 离心选 矿 等 选 别 机理 , 矿粒 在槽 面 上 受 流 体 动 力 、 离心 力 、 摩擦 力、 重 力等 复合 力场 作用 差 异达 到 分选 。矿流进 入槽 面呈较 强 的紊 流 态, 借 紊 动扩 散 作用使矿粒 按 比重 沉降 , 随 着螺 旋 槽 内外缘 之 间 的 横 向循 环运 动, 上 层水 流 和轻 矿 物 向外缘 运 动。外 缘 区的二 次环流 作用 比内缘 区强 , 附着 于槽 底 的重 矿物 则较好地 富集 于 内缘。 此外 , 矿流 沿槽 的 纵 向 回转运 动, 促使矿粒松散 和分层 , 悬浮在上 层的矿泥 和轻矿 物具 有很大 的 纵 向运 动速 度 , 加 上旋 转 离 心 力场作用使其 挤 向外缘 , 但 处于底 层 的重 矿 物 受摩 擦阻力 作用 , 纵 向运 动速度 较低。 离心力较 小而集于 内缘, 轻莆矿物在 溜槽面上 , 随纵 向发 展横 向分 带清 晰易截 。溜 槽 断面 沿 径 向 6 0 。 布设 刻 槽 或 楔 条 , 从 外缘 区至 内缘 区槽 沟或楔 条 逐渐 减 小 至尖灭 。 以改 善流体运动 , 增大槽底 重矿物 中心聚合力 , 外缘旋 涡 区呈近似干涉 沉降或分层 , 贴近槽 底重矿物 , 特别是 细粒重 矿物受机 械阻 力及 二 次 环流 作用 , 沿 槽 沟或 契条 向 内缘 移 动, 从而 提 高细 粒重 矿 物 回收率 。为 了提高精 矿质量 , 在 溜槽 上端 沿 轴 向设置 了恒 压恒 维普资讯 2 8 有 色 矿 山 2 0 0 2年 第 3 1卷 量 冲洗水 内螺旋 水 槽, 冲 洗水 沿槽 自旋及 设备 旋 转 自上 而下惯 性离 心 力不 断增 大 , 有效地 冲 洗 内缘 精 矿带 , 增 大选矿富集 比。旋螺特 殊的槽 沟或 楔条 , 加 宽 了入选粒级 , 避 免了摇床 、 离 心机 等设 备 严格 分级 入选的要求 。在复 合 力场 中, 不 同 比重或 不 同粒 度 矿物受力差 异显 著, 强 化分选 过 程, 提 高分 选效 能 , 降低矿物粒 度回收下 限, 对 一0 . 0 3 2 mm 粒级 回收率 达 2 0 %以上, 回收粒级 可 下 降到 0 . O 1 9 mm, 打破 了 原来认 为螺旋 溜 槽 只能 回收 0 . 0 3 7 mm 以上 粒级 的 结 论, 并 集粗粒与 细泥选别 于一体 , 粗扫选工 艺中效 能 尤 为突 出。将某钽铌 矿 磨至 一l mm做 对 比试验 , 结果 见表 1 本 文 资 料 系 9 4 0 mm 旋 螺 选 矿试 验 与 实 践 。 表 I 各种 旋 螺对 比 试验 结 果 由此可 见, 旋 转螺 旋 溜槽特 殊 的结 构 和选 别 机 理 , 使选 矿富集 比大 , 回收率高, 适 应性强 , 能较好地 实现能丢早 丢原 则。选 别粗 粒 级物 料, 多选 用大 直 径旋螺, 而细泥物 料 宜选 用较 小 直径 旋螺 。表 2为 某原生细泥级 钽铌 矿以 b l 2 0 0 mm 与 9 4 0 mm 旋 螺 回收试验结果 。 表 2 1 2 0 0 mm与 寸 9 4 0 mm刻槽旋螺对比试验结果 2旋 螺选 矿 技术 参 数 的确 定 旋螺选 矿操 作 主要控 制 因素 有给 矿量 、 给 矿浓 度 、 转速等 , 调整截 矿 板 、 冲 洗水 量 可有 效 地控制 精 矿产量。一般 参数选择参 见表 3 。 表 3 操作参数选择 某 钨 矿 老 尾 矿WO3 品 位 为0 . 5 0%,在 一 0 . 2 mm粒 度应用旋 螺 二 次 资源 开发 利用 , 其参 数 选择试 验见表 4 、 表 5 、 表 6 。 表 4转速 影 响试 验 表 5 给 矿 浓 度试 验 维普资讯 第 4期 封 国 富 旋 转 螺 旋 溜 槽 选 矿试 验 与 实践 2 9 试验 表 明, 入选 浓度 太大 , 紊 动 扩散 作 用减 弱 , 不 利 于 矿 泥 分 散 ; 入 选 浓 度 太 低 , 扩 散 急 剧 , 阻 碍 细 重 矿物沉 降而 带入螺旋外缘 , 降低 回收率 。 3 应 用 试 验研 究 根据 旋螺选 矿 的特 殊性 , 重选 工 艺 中以旋 螺 代 替螺旋溜槽 、 摇床等设备 , 简化工艺流程 。大量试验 研究表 明旋螺选 矿工艺具有 广阔的应用前 景。 3 . 1 钽 、 铌 、 钨 、 锡 、 钛 等选 矿试验研 究 某钽铌矿 原生泥矿量 约 占原矿 1 5 %, 采用 原矿 与细泥分选工 艺。多 年来 , 国 内外 科研 院所 对细 泥 进行了多方案 工艺 研 究, 效果 均 不理 想。 某研 究所 分选 细泥试验结果 见表 7 。 表 7细泥 选 矿试 验结 果 该矿 细 泥 以 一0 . 0 5 mm 为 主, 金 属 占 有 率 为 6 6 . 4 3 %, 其 中 一0. 0 3 8 mm 占 3 9 . 6 6 %, 为难 选矿 石, 为此采 用 9 4 0 mm 刻 槽 旋 螺 分 别 对 矿泥 和 原 矿 试 验, 其 指标见表 8 。 表 8 P 9 4 0 mm 刻 槽旋 螺选 矿 试验 指 标 应 用旋 螺 对 广 西 栗木 锡 矿进 行 了钽 铌 回收 试 验 , 原矿钽铌嵌 布粒 度 细, 且粒 度 极不均 匀, 最 大 为 0 . 3 mm, 但大部分很 细, 为 0. 0 0 3 ~0 . O 0 6 mm。原 矿 钽铌 品位 低, 为 0 . 0 1 9 5 %, 属难选 矿 物, 生产 中采 用 两段 磨矿 、 两 段摇 床选 别, 工 艺 流程 复杂 , 精 选 回收 率 约 2 5%,采 用 旋 螺 作 粗 选 试 验 ,可 获 得 品 位 2 . 2 4 %的粗精矿 , 回收 率 为 4 7 . 5 1 %, 此 外, 表 9 、 表 1 0是钨 、 锡 、 稀土等矿 物重选 回收试 验。 表 9 钨 锡 钛选 矿 试验 结 果 表 l O海滨 砂 矿稀 土 回收试 验 结果 旋螺 一 段粗 选 试验 洗 煤 厂 一般 是 用 浮选 方 法 脱 除煤 泥 精选 精 煤 的。采用旋 螺 对 某洗 煤 厂 煤 泥 进 行 去泥 选 硫 试 验 原煤泥含 灰份 2 5 . 4 %, 含硫 2. 9 0% , 结果 不 仅可 获得合格精煤 , 并 可获得含 3 5 %以上 的硫 精 矿副 产 品 。 3 . 2黄金选 矿试验研 究 重选 工艺 选金 主要 为砂 金选 矿, 随着 岩金 矿石 性质 的贫 、 细、 杂 , 以重选 代替混 汞 、 重选优 先富集 除 杂等 工 艺 得 到 广 泛 应 用。 新 疆 某 金 矿 含 金 品 位 5 . 6 5 g / t , 含 砷 0. 1 6 %, 属 含 砷 硫难 浸 金矿 , 应 用 旋 螺一摇床 工艺, 预先 除砷 , 重 砂焙 烧 , 取 得 了较 好 的 技术指 标, 见表 1 1 。 维普资讯 有 色 矿 山 2 0 0 2年 第 3 l卷 表 1 1 重选 试验 结 果 经鉴定, 重选精矿中与金紧密共生的黄铁矿、 毒 砂等 影响金浸 出的矿 物得 到 了充分 富集, 重 砂焙 烧 后浸金率达 9 5 %以上, 除砷 脱 硫后 的尾 矿, 经 浮 选 富集直接 氰 化, 浸 出率 达 8 5 %以上 , 从 而 使 金的 选 冶总 回收率 由过去 的 7 5 %提高 8 5%以上。 4 应 用 实践 1 9 7 9年 第一 台旋 螺 在 新疆 可可 托 海矿 务 局 试 生产到 1 9 8 0年全厂改造推 广旋螺 , 从表 l 2可看 出, 其 钽铌选 矿指 标一 直居 国内外先进 水平 。 表 l 2 可可托海选厂生产技术指标 指标 1 9 9 2年1 9 9 3年1 9 9 4年1 9 9 5年 原矿 品位/ T aNb 2 O5 %0. 0 2 2 5 0 . 0 2 0 5 7 0 . 0 1 6 4 4 0 . 0 1 9 9 精矿 品位/ T a十Nb 2 O5 % 5 4. 9 9 6 2. 8 4 5 8. 7 7 6 5. 9 4 回收 率/ % 6 7. 3 8 6 5. 1 1 5 7. 0 7 5 6. 3 7 随着材料技 术革命 , 旋螺槽体经 历了轮胎螺旋 、 铝合金螺旋 、 玻璃 钢 螺旋 的变 革 。玻 璃钢 槽体 价 廉 耐磨, 质轻节能, 选 别效果好 , 使旋 螺在钨 、 锡、 钽铌 、 黄 金等矿 山得到推 广。 羊 坝 底 选 厂 砂 锡 尾 矿 含 锡0. 3 %,含 铁 2 3 . 1 8 %, 铁锡 结 合 致 密 , 铁 中选 锡 困 难, 含 铅 高 达 3 . 0 %, 锡铅 相 混难 分 离 ; 锰 含 量 7 . 6 4 %, 影 响 锡 的 分选效果 。该厂 以旋 螺 回收尾 矿, 一 次选 别 可产 出 锡 品位 3 . 5 %以上 的富 中矿 , 回收率 为 2 0 %左右, 年 产 富中矿锡含量近 6 0 t 。 某含砷硫复杂难 以处理金矿 , 地处高寒 风区, 因 浮选 富砷金精矿粒 度细, 产率大, 水份多, 结块 难干 , 焙烧 困难, 浸金率较低 。采用旋螺一摇床 新工艺, 使 砷 硫优先 富集于重砂 中, 既减少 了焙烧量 , 又改善 了 焙烧条 件, 并且焙 烧 效果 好, 生产工 艺 可靠 易行 , 使 金 的选 冶 回收率显 著提 高。重选脱 砷除硫生产技术 指标 见表 1 3 。 江 西 宜 春 钽 铌 矿 原 生 泥 工 段 原 回 收 钽 铌 工 艺 流 程为 牵 l 2 m 浓密机底流 , 经水 力分 级箱 分 5个粒 级, 溢流丢弃 , 五级物料 分别进摇床粗选 、 中矿摇床再 表 l 3 生产技术指标 % *因生 产 磨矿粒 度较 粗 , 脱砷 除硫 指标 不佳 。 选 、 摇床精 选 。1 9 9 1年 该 工段 引入 旋 螺技 术改 造, 浓密机底流直接 经 旋 螺一 粗 一扫 , 摇 床 精选 。其 改 造前 后生产技 术指标 见表 l 4 。 表 l 4改造 前 后技 术指 标 对 比 % 旋螺选矿技 术的应 用, 简 化了该工段工 艺流程, 整个新 工艺流程 调试 仅 用 4 5天, 生 产稳 定 , 操 作 管 理方 便, 结 构紧凑 , 厂房面 积 节省 5 0 %, 原工 艺耗 水 量为 9 . 8 m I t 原矿 , 新工 艺耗水量 为 2 . 8 m I t 原矿, 节约水耗 7 1 . 4 5 %, 年 节约水 费十 多万 元, 年 增 产钽 铌精 矿近 4 t , 年 新增 效 益 8 0多 万元 , 实 现 了当年 改 造 。 当年 见效 , 当年 收 回技改投 资。根据半工 业试验 结果及细 泥选矿 改造 的成 功 实践 , 该 矿 全工 艺 实现 旋螺技 术改造后, 不仅选 矿 技术 指 标 可上一 个 新 台 阶, 年增经 济效 益可达数 百万元 。 旋 螺试 验设 备即 为生产 型设备 , 在 实验 室 尽量 模拟 生产参数进行各 类试验, 多年 的实践表 明, 旋螺 选矿 生产指标均优于 或接近于试验 指标 。 5 结 论 1 旋 转 螺旋 溜 槽 是 一 种 高 效理 想 的重 选 设 备, 处理量大 如牵 l 2 0 0 mm型达 3 . 0 t / 台 h 以上 , 功耗低 , 电机功 率 为 0 . 7 5~1 . 0 k W, 对 钨 矿 、 锡石 、 钽铌矿 、 金红石 、 海 滨砂 矿 、 黄金 等选 别有 广 泛 的适 应 性 。 2 旋螺 结 构及 选 别 机 理 的特 殊性 , 使入 选 物 料粒级宽 , 富集 比高 , 降低 了 回收粒 度 下 限, 为某 些 尾矿的再 次利用开辟 了新途径,粗 砂或细泥选 别可 下 转 第 3 7页 维普资讯 第 4期 刘百平 等 铜 矿峪矿选 矿厂工艺流 程变革 实践 3 7 一 个 月就停 止使用 。2 0 0 0年, 选 矿厂 在一段 系统 磨 浮车间 的南 墙 外建 了 一个 面 积 2 0 5 m2 , 深 1 . 5 m 的 沉淀池 , 把两个 系统 的碎矿 除尘水集 中于沉淀池 , 经 过 4次沉淀后 澄清 水返 回主供 水管 路 循环 再 利用 , 第一 次 和 第二 次 沉 砂 定期 打 入 二段 系统 6 2 . 7 m x 3 . 6 m 球磨机 备用的浮选 系列进行选 别 回收 ; 第三次 和第 四次沉砂 由于粒级较 细, 回收效果 差, 定期 将其 排放入尾矿 流槽 。从该 流 程运 行 两年 来 的实践 看 , 每年 可 回收水 8 4万 m3 , 每年 可 回收 金 属铜 含 量 约 l O t , 较好 的解决 了碎矿 除尘水 回收问题 。 3 . 8尾矿 中磁性铁 的回收 铜矿峪矿 原矿 中含 全铁 4 %左 右 , 其 中有 部分 磁性铁 , 再 加 上 破 碎 、 磨矿 过 程 中衬 板 和 钢 球 的 消 耗, 尾矿 中磁性铁含量 在 0 . 3 % ~0 . 4 %。经过 试验 研 究. 1 9 9 6年铜 矿峪矿 在选 矿 厂西侧 建立 了一 个磁 选 厂 回收尾矿 中的磁性 铁 , 回收采用一 次粗选 、 一次 精选 、 精选 作业产 品进 行 再磨 再选 的 流程 。通过 再 磨再 选, 铁 精 矿 品 位 可 达 6 O%左 右 , 每 年 可 回收 1 4 O 0 0 t ~ 1 7 O 0 0 t 铁 精 矿 粉 , 产 生 了 较 好 的 经 济 效 益 。 4存在 问题及应采取 的措 施 目前 生 产作业 成 本 已经 降到 了一定 的限度 , 如 果没有新的技 术投 入 , 再 降 低生 产作 业成 本 的可 能 性 已不大 , 为此 , 要 想进 一步提高铜矿 峪矿选矿 厂的 经济效益 , 必须从 选 矿工 艺方 面做 以 下几 个 方面 的 工 作 。 4 . 1 确定最佳工艺 流程 6 9 0 m 水 平 的 矿 石 较 易 选 别 , 精 矿 品 位 可 达 2 6 %, 回收 率可 达 9 2 %, 现 在应 根据 公 司的 整体 效 益情 况研究精矿 品 位和 回收 率 的最 佳结 合 点, 确 定 是 以提高精矿 品位 为重 点, 或是 以提 高 回收率 为重 点进 行生产, 从 而确 定 磨矿 浮选 作业 的最 佳工 艺流 程 。 4 . 2 回收金 属钼 铜矿峪 矿 矿 石 中含 有 微 量 钼, 主 要 为 硫 化 矿 。 近 几年钼 的原 矿品 位在 0. 0 0 4 % ~0 . 0 0 7%, 尾 矿 品 位在 0. 0 0 1 % 左 右 , 铜 精 矿 中 钼 品 位 在 0 . 1 2 % ~ 0 . 3 6 %, 大约 有 7 5 %~8 6%的 金属钼 被 回收 在铜精 矿中。 回收 钼的关键是 如何进 行铜 、 钼分离 。对 此, 过 去曾做过大 量 的试验 研 究 , 现 在 应进 一 步做 这方 面 的工作 , 争取早 日使金属 钼得到经 济有效的 回收 。 4 . 3加 强对金 、 银回收 的研究 铜 矿峪矿 矿石 中伴 有 金 、 银 , 含量 比较 低 , 每年 铜精 矿中可 回收金约 1 4 0 k g 、 银 9 0 0 k g 。过 去对如何 提 高金、 银 的 回收 研 究 比较 少, 随 着现 在 回收 金 、 银 技术 的进 步和各 种新 药剂 的 出现, 应 在 回收 铜 的 同 时研 究如 何提高 金 、 银 的 回收率 。 4 . 4加强对尾矿 中回收铁 的研 究 现 在尾 矿 中的 磁性 铁 基 本上 被 回收, 但 磁性铁 仅 占全铁 的 1 O %左右 , 尚有 9 O %左右 的非磁性铁 没 有被 回收 , 应研 究此部分 非磁性铁 的 回收 问题 。 4 . 5加强对尾矿 综合 利用的研究 如何 对尾 矿 进行综 合 利 用, 中条 山有色 金属公 司设计 院也 曾进 行 过这 方 面 的工 作, 应 进 一步 加强 对 尾矿综合利 用的研 究, 以便 对尾矿综 合利用 。 5 结 语 铜 矿峪 矿 选 矿 厂 自投产 以来 根 据 矿 石性 质 变 化, 不 断对破碎磨 矿流程 、 浮选 流程和精矿脱 水流程 进行改造 , 并对 尾 矿 中的 磁性铁 和 碎 矿 除尘 水进 行 回收利 用, 使选 矿作业 成本不 断降低 , 取得 了显著的 经济效 益。但其 产 品 比较单 一 主要 为铜 精 矿及 其 中伴生的 硫 和 少 量 的 金、 银 , 为进 一 步 提 高 经 济 效 益 , 应加强对伴 生 有益 元 素的综 合 回收研 究 和对尾 矿 的综 合利用研 究。 上 接 第 3 O页 分别选用楔 条槽 面或刻 槽 槽 面旋 螺, 效 果均 显著 优 于螺 旋溜槽。 3 该设 备 是较 理 想 的预 选 抛 尾重 选设 备 , 多 用作粗 、 扫选, 一次丢尾量 5 O %以上 , 并 具有 一定 的 脱 泥 效 果,从 矿 泥 带 产 品 测 定 , 其 细 泥 含 量 与 1 2 5 mm 水力旋流器脱泥效 果相近 。 4 该设 备 适 宜于 不 同 规模 选 厂 的配 置, 安 装 操作 方便 , 技 术改 造 易行 , 占地 少 , 投 资 省, 见效快 , 经济可行 , 对移动 式选 厂 老 厂矿 技 术改 造 更有特 殊 意 义 。 [ 参考 文献 ] [ 1 ] 孙 玉波 . 重力 选 矿 [ M] . [ 2 ] 侯柱山. 旋转螺旋溜槽[ J ] . 新疆有色金属, 1 9 8 3 , 2 . [ 3 ] 宜 春 钽 铌 矿 细 泥 选 矿 新 工 艺 研 究 试 验 报 告 [ R] . 江 西 有 色 金 属 , 1 9 8 3 . [ 4 ] 畅才 顺 . 旋 转 螺旋 溜 槽选 锡 工业 实 践 [ J ] . 云南 锡业 维普资讯