振动高梯度磁选的扩展与应用.pdf

硝， 化 邈 7 ， 鼋 口 一 ／ 振动高梯度磁选的扩展与应用 河南省黄金管理局 【 摘要 l 文章对振动高梯度磁选技术的研究、 直用及 其在有色盎属硫化 矿方面的研究进行了 论 述．井就其分 离技果进行了特析 ，指 出了推动高梯窿磁分 离技术 的应用、 发展前景。 关麓词振动高梯度磁选 强化分散体 系硫化矿文峪金矿 l概 有色金属硫化矿的磁分离是近年来国内 外必起的一项新 的选矿工艺技术，早在4 0 年 代，国内就有人进行了硫化矿的 磁 分 离 研 究，但 由于磁选设备的原因，没有获得有意 义的结果，直到7 0 年代，琼斯型强磁选机和 萨拉高梯度磁选机的新型磁选设备相继问世 后，人们才重新 开始进行有色金属硫化矿磁 分离的研究，2 0 多年来，高梯度磁分离技术 在选别、分离等方面得到 了广 泛 的 研 究， 如氧化铁燧岩的富集，高锡钨 细 泥 的 分 选}钽铌细谣的回收；锑矿除尘；高岭土提 纯}铝粉际铁}滑石、矾土、玻璃砂、碳酸 钙和硬质粘土除杂，煤粉脱硫，钢厂 ．造纸 厂、电镀厂废水的高梯度磁分离处理等，医 学界曾利用高梯度磁分离技术成功地从人体 血液中分离出红血球。此外，高梯度磁分离 工艺还应用于石化工业、核燃料加工业等。 综上所 述，高梯度磁分离工艺的研究是 极为广 泛的，但 迄今为止，国外除了在高岭 土生产和废水处理方面已经应用外，其它方 面仍处于实验室研究阶段。国内高梯度磁分 离工业的应用刚刚起步；在高岭 土提纯、红 矿纽泥的回收、钽铌细泥的回收上采用了高 梯度磁分离工艺。面对于硫化矿 分 离 的研 究，仍然是一个较新的领域，且对于已经获 得的分离结果人们仍不满意。于是，在原有 高梯度磁分离的基础上，叉出现 了一个新 的 概念振动高梯度磁选技术。 2 机理 目前，随着矿产资源的不断开发，易选 硫化矿 日益减少，而复杂的硫化矿物，其天 然可浮性相近及金属离子 的相应活化，使混 合精矿的浮选分离非常困难，由于不同硫化 矿物之间存在着较大的磁性差异，故采用高 梯度磁分离技术可 较好地分离不同的硫化 矿物，但其分 离效果并非完全理想。 对硫化矿物的导磁率和比磁化系数的测 定表明硫化铜矿物是弱顺磁性矿物 ，其比 磁化系数随其分子中含铁量的增加而增加， 黄铜矿的 比磁化系数最高，斑铜矿次之，辉 铜矿最低，黄铁矿也是弱顺磁性矿物，其比 磁化系数略大于黄铜矿，闪锌矿通常为逆磁 性矿物，但含铁闪锌矿则具有弱磁性。方铅 矿、辉铝矿为逆磁性矿物。 由于复杂硫化矿物为紧密共生，分离粒 度很细，因而微细粒矿物 比表面大，表面能 及表面话性大，其表面行为对分 选有很大影 响。微细粒的悬浮液类似于胶体，有布朗运 动和扩散行为。研究表明，对于经过细磨后 的物料，表面产生与硅酸相似的 紊 乱 表 面 层，能使矿物表面力场饱和程度增加， 磨 可使矿物发生多晶质型变化。导致分选体系 的组分及其性质复杂化。同时置于外磁场 中 的悬浮微细粒，不仅受到流体拖曳力、磁方 的作用，还受到各种袭面力的作用。如范德 一1 9 0 7 ． 4 维普资讯 华分子作用力、取 电层静 电作用力、吸附分 散剂后细粒表面的吸附层引起 的作用 即位 阻效应等。 高梯度磁分 离体系的这两方 面 的 复 杂 性，使其分选过程困难化，使之体系中颗粒 之间无选择性的团聚，导致凝聚和分散的机 理复杂， 以至于夹带、夹杂现象严重，恶化 分选效果。 为了更有效地应用高梯度磁分离技术， 提高其分离效能，则要针对上述弱点，采取 强化措施，优化分选体系，改善分选条件， 措施之一是优化矿浆，改变选别环境，而另 一 个重要的措施则是强化分散，应 用综合力 场来强化高梯度磁选，即通过振动，在分 离 的外磁场 中增加一个振动力和由于振动使水 产生的脉动力 ，来达到有效分离的效果 。 根据D L V O理论，选别过程中颗粒 系统 总势能按下式计算。 VTVRV 1 式 t V 颗粒系统总势能j V R 双电层势能 V 范德华相互作用势能。 对于磁性颗粒之间的相互作用 S V O B O D A将D L VO 理论扩展 ， 建立了磁絮凝理论模 型，其总势能为t VTVBVAVM 2 式 中 V w 颗粒之间的磁吸收能。 由式 2可知，对于单个颗粒从颗粒 系统中分 离出来，必须破坏系统的总势能， 而在外磁场中增加的振动力 和脉动力 ，就是 通过单个作用成两者的协同效应 ，使体系中 单个颗粒的势能及动能发生变化，破坏原来 的能量平衡，提高膜粒之间的松散度，使被 央杂的非磁性颗粒从被捕收的磁性颗粒中分 离出来，从而大大地城少夹杂现象，提 高丁 分选效果 。 3 工艺技术的试验研究实例 文峪金矿矿石属含金多金属 难 选 疏 化 矿，主要矿物 为金、铅和铜矿物 ，银 ．硫矿 物扶之。原矿品位金为8 ． g g ／ t ， 银为3 5 g ／ t ， 铜为0 ． 4 ％左右．铅 ．硫均为 4 ％左右。金主 要呈自 然金及银金矿形式存在，铅矿物以方 铅矿为主，铜矿物 黄铜矿为主，银矿物以 辉银矿为主，硫 以黄铁矿为主，脉石矿物主 要为石英 。 金矿物多与金属硫化矿密切共生，主要 呈裂隙、晶隙及包裹体形式嵌布，嵌布粒度 不均，以粗中粒居多，大于0 ． 0 7 4 ram粒级含 量 占6 1 ． 4 3 ％．小于0 ． 0 1 1 1 1 1 1 1 粒级 含 量 仅 J 0 3 6 。方铅矿、黄铜矿及黄铁矿等金属硫化 矿共生关系密切。方铅矿、黄铁矿嵌布粒度 较细，一o ． 0 7 4 ram粒级含量近5 5 。铅矿物 中有2 O 的氧化铅矿物，铜矿物 中有近3 O ％ 的次生铜矿物。 分离试验结果见表 l。 场强1 ． 5 1 1 0 A ／ m， 振动电流0 ． 7 5 A、 水 玻璃耗量6 k g ／ t 精矿、矿浆流速 2 ． 6 5 c m／ 8 ， 试验包括一 次粗 选， 一次扫选， 粗、 扫 选 的试验条件相同。文峪金矿的原矿品位降低 后，又进行 了验证试验，结果见表 2。 袁l 浮选铜铅混合精矿磁分离结果 表2 磁选验证试验 结果 抵 功宣梯 度磁 逢的扩展与应 用 马巧坦 邮编4 5 0 0 0 3 ～ 31 维普资讯 出表 1， 2可见 ，文峪盘矿铜铅分离采 用振动高梯度磁分离是可行的，锕 、铅分离 指标理想，稳定。 某些难选复杂硫化矿浮选混合精矿 哥采 用振动高梯度磁选方法得到有效的分选，遮 一 点近年来逐渐为国内外选矿 界 认 可。 其 实，振动高梯度磁分离不仅能够处理某些掰 浮选方法难 以分离的硫亿矿混台精矿。它还 可麓对现场整个分选工艺产生重要影响，即 现场分选工艺会 由于振动高梯度磁选的采用 而产生根本性改革，从而使生产指标得到提 商，经济效益大幅度增 。振动高梯度磁选 在文峪金矿浮选一磁选一重选联合流程选矿 工艺中的应用便说明了这一点。 羔 l 铜铅硫盘浮选 _ _ { 墨 璧 ． 一 ； ； 言错饲帮矿 含金铅精矿 童精矿 慰矿 文峪金矿新工艺原则流程 程的闭路试验结果见表 3。 表 1、 3的结果综合起来，可得到整 个新工艺流程的分选指标。其 中，回收率为 文峪金矿新工艺原则流程见下图。该 溅 I A u 9 6 ． 9 1 、P b g 0 ． 5 9 、C u 1 ． 9 7 }比 袭3 浮重闭路试验结果 - 对浮量试验产出韵铜衢程合耩矿进行了振动高梯度磁遗分离锕铅的啦证试验。结果见表2 。 原有选矿指标均有大幅度地提 高，按 目前现 场处理量 0 C t ／ a ，每年可新增产值 9 6 2 ． 5 万 元 金价按来提之前计算 湖南某多金属矿试样 中主要金属矿物为 为方铅矿，次为黄锕矿，黄铁矿和铁闪锌矿 等，脉石矿物主要是石英。试样多元素分析 结果为 I P b 4 9 ． 3 2 、 2 1 ． 8 1 、 F e l 3 ． 1 4 、 Z n 6 ． 5 9 ，c u 5 ． 6 3 ，S i O 2 2 ． 3 6 。 试 样 粒度 一 蛐 m占7 7 ． O 5 ，其中铅和铜各占8 O 和 7 O 左右。试样经N a s 脱药后进行 高梯 度 撤选 试验结果列于袭 4。 由表 4 可见，具有组合力场商梯度磁选 为分离难选硫化矿开拓了硫化矿 选 矿 新 领 域，采用新型复合振动加脉动高梯度磁选试 验装置获得了良 好的分离效果，可脱除杂质 锕9 3 以上，杂质锕含量睁至0 ． 6 7 ．且铅 的回收率可达 8 5 以上， 铅 精 矿 品 位 I 扫 4 9 ． 2 9 ％提高到7 1 ． 6 6 袭4 锕铅分离试验结果 产 产率一 一- 1 塑 一 一 4 几点看法 1 高梯度磁分离技术，在国内外各 领域得到丁广泛的研究与应用，如细泥的分 选}非金属材料的提纯j硫化矿浮选混台精 矿的磁分离J煤的脱硫J废水处理J医学， 石油化工及核燃料的加工等。其中用于工业 一 32 有 矿 ～l 9 9 7 ．4 维普资讯 生产上有高峰土提纯；废水处理及妇 矿细泥 的回收。而硫化矿浮选混合精矿和磁分离， 即铜钼、铜铅、铜铁 ，铜锌 ，铜钴的分离， 业已开展 丁实验室试验，且具有应用前景。 2 高梯度磁选机的研制过程，首先 是周期式螺旋管高梯度磁选机l其次是连续 式平玮高梯度磁选机{再次是立环高梯度磁 选机}当前是振动、脉动高梯度磁选机，泼 机系很有发展前途的新型设备。但 目前 已有 的高梯度磁选机均不能适应有色金属硫化矿 磁分离的需要。从文峪金矿 的铜铅混合精矿 采用高岭土提纯用的振动高梯度磁选机扩试 结果表明，因场强不够 ，振动与脉冲强度不 适等故，导致扩试结果不理想，然而将该设 备，用于高岭土扩试，经三 次试验。高岭 士 Ii1 禽铁降至0 ． 3 8 效果非常理想。 针对硫化矿浮选混合精矿的高梯度磁分 离的特性，目前 已设计 C OD- 4 型往复式高 梯度磁选机。该机采用直体l 装鞍形线圈磁 系，应用丁 装鞍形线圈磁系设计的 予 估一 反算有限元法，并建立丁运动系统的运动学 方程，提高了确定最佳振动参数 激振电 流 I的方法，同时结合文峪金矿磁分离 具体 计算，求得激振电流I 的最佳范围为1 A I 3． 2 A。 3对于高梯度磁分 选工艺的强化， 主要采用优化矿浆，强化分散 、综台力场的 应用等，利用它们产生的协同效应强化] 二 艺 过程，试验结果表明，效果很 理想。 文峪金矿铜铅混合精矿采用振动高梯噬 磁选进行铜铅分离，所获得的试验结果优于 国内外己有的试验水平，该矿倘能实施研究 部门推荐的新工艺流程 ，必将使A u 、 P b 、c u 的回收率有个突破性的提高，使产值每年增 加 4万元以上，效果较为可观。 湖南某多金属矿用振动高梯度磁选技术 进行铜铅分离，同样获得较好 的指标 。 4高梯发磁选用于褐铁矿 、赤铁矿 含金矿石的富集，磁选精矿直接氰化姓理， 可代替某种金矿石全泥氰化过程，从而简化 工艺、降低资金投入。河南银洞坡金矿做了 探索试验，获得较好的试验结果。 5 结 语 高梯度磁分离技术已经逐步成熟起来， 特别是振动高梯度磁分离技术的发展，对复 杂硫化矿的有效分离带来丁希望，在环境问 题日益被重视的今天，出于磁选工艺一般不 存在环境污染问题，而具有更大的吸 f 力。 相信，振动高梯度磁选技术的发展和应用， 将会给我国黄金企业及有色金属企业带来更 大 的经济效益和社会效益。 加 纳塔库瓦金矿将进行堆浸作业 加纳金田公司的塔 库 瓦 T a r k wa 金矿包括两部分；露天堆浸作业和地 下 开 采。 目 前，该工程项 目按 计 划 进 度作业。据报道，露天矿于 1 9 9 8 年投产，生产能 力 为 l 0 万o z ／ a 1 。 z 3 1 ． 1 O 3 g ，到2 0 0 0 年预计可选2 5 o z ／ a 。 该工程计 4 投资1 ． 2 4 5 亿美元 ， 矿石储量为1 2 ． 8 5 亿 t ，品位为1 ． 2 6 g ／t ，开 采 年 限 为 2 0 年。这座矿山投产前 5 年的生产成本为2 0 3 美元／o z 。而在矿山的服 务 年限内，平均生产 成本为2 6 0 美元／o ，随着堆浸能力的提高和3 6 0 万t ／碳 浆厂的投 产， 其 生 产 能 力 玎 遗 5 0 万 O Z ／a 。 张焕臻摘 译 自Mi n ． j o u r ． ，1 9 9 7 ，3 2 8 8 1 1 9 {1 8 5 ． 摄动离梯摩磁逸的扩展与直甩 马巧投 自 编4 5 0 o O 3 一 3 3 维普资讯