多密度矿粒干法分选装置设计及试验研究.pdf

7 8 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第3 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 3 ．0 1 6 多密度矿粒干法分选装置设计及试验研究 李玉如1 ，一，柳忠彬1 一，谢君科1 ，2 1 ．四川理工学院，四川自贡6 4 3 0 0 02 ．四川省矿山尾渣资源化利用工程实验室，四川自贡6 4 3 0 0 0 摘要由于传统的重选法、浮选法和磁选法等选矿工艺技术的制约，尾矿中仍含有很多有价金属物质未被选出，且对 环境都造成了极大的污染。依据多密度矿物干法分选原理，自行设计制造一台多密度干法分选装置，通过试验研究得出，在 不同分布距离上，当风速为4 ．2m ／s 时金属铜风选富集效果最佳；在不同分布距离上，粒径越大，钨含量则越高，粒径为2 0 0 3 0 0 t z m 时组分含量达到最大值6 9 ．7 ％；本试验装置达到了结构简单、体积小、零污染且能高效分离不同矿物金属等特性。 关键词多密度矿；干法分选；设计制造 中图分类号T D 4 5 5 ．9 ；T D 9 5 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 0 3 - 0 0 7 8 - 0 4 D e s i g na n dE x p e r i m e n to ft h eS o r t i n gD e v i c eo ft h eM u l t iD e n s i t yM i n e r a l L IY u r u J ”、L I UZ h o n g b i n 卜| 、X l EJ u n k e 卜。 1 ．S i c h u a nU n i v e m i t yo fS c i e n c e E n g i n e e r i n g ，Z i g o n gS i c h u a n6 4 3 0 0 0 ，C h i n a ；2 ．S i c h u a nK e yL a b o r a t o r y o fM i n eT a i l i n g sR e s o u r c eU t i l i z a t i o n ，Z i g o n gS i c h u a n6 4 3 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t D u et ot h er e s t r i c t i o no ft h et r a d i t i o n a lt e c h n i q u eo fg r a v i t ys e p a r a t i o n ，f l o t a t i o na n dm a g n e t i c s e p a r a t i o n ，t h e r ea r es t i l l al o to fv a l u a b l em e t a l sa r en o ts o r t e di nt a i l i n g s ，a n dt h el o n g t e r ma c c u m u l a t i o no ft a i l i n g s c a u s e ds e r i o u sp o l l u t i o nt ot h ee n v i r o n m e n t ．B a s e dO f ft h em u l t id e n s i t yp a r t i c l ed r ys e p a r a t i o np r i n c i p l e ，w e o u r s e l v e sd e s i g n e dam u h id e n s i t yp a r t i c l ed r ys e p a r a t i o nd e v i c e ，a n dt h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o w e dt h a t i nd i f f e r e n t d i s t r i b u t i o nd i s t a n c e ．w h e nw i n ds p e e di S4 ．2 m ／s ，t h eM e t a lc o p p e rs e p a r a t i o na n de n r i c h m e n te f f e c ti St h eb e s t ； T h el a r g e rt h ep a r t i c l es i z e ，t h eh i g h e rt h ec o n t e n to fT u n g s t e na n dw h e nt h ep a r t i c l es i z ei s6 0 8 0m e s h ，t h e c o m p o n e n tc o n t e n to fT u n g s t e nr e a c h e sam a x i m u mv a l u eo f6 9 ．7 ％T h et e s td e v i c eh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fs i m p l e s t r u c t u r e ．s m a l lv o l u m e ，z e r op o l l u t i o na n dh i g he f f i c i e n c yo fs e p a r a t i o no fd i f f e r e n tm e t a lm i n e r a l s ． K e yw o r d s m u l t id e n s i t yo r e ；d r ys o r t i n g ；d e s i g na n dm a n u f a c t u r e 选矿技术从远古的淘金开始，历经资本主义工 业革命，到如今的信息化时代，已经发展成为一门高 效的分离选矿技术。而应用最多的选矿技术是浮 选、电磁选和重选，采用浮选选矿方法对氧化铜、赤 铁矿、锰矿等多种贵金属采用新药剂对矿物进行分 离与富集，可明显提高总的浮选回收率。1 引；琼斯型 强磁机首先在英国问世，它处理能力大，是强磁场磁 选机的重要突破M 引；采用重选法回收的黄金产量占 全球总产量的1 2 ％～1 5 ％L 63 。目前我国的选矿厂基 本沿用传统的重选法、浮选法和磁选法提取精矿，虽 然精矿产率很高，但尾粉中还有很多有价金属物质 被排走，而且传统的选矿工艺离不开水和许多助选 药剂，这一切对环境都造成了极大的污染。基于以 上的问题，本文采用风力选矿技术，这是由于风力选 矿技术工艺流程简单，矿业生产不限规模，零污染， 同时能获得不同质量的干产品等优点。通过自行设 计制造一台多密度干法分选装置对矿物进行有效分 离，多密度矿粒干法分选技术，可以分选多密度有色 金属，实现轻重矿物分离，要求装置具有体积小，效 率高、无污染排放、便于移动、结构简单、易操作、成 本低等特性以便更好的推动干法选矿事业的发展。 1 装置的总体设计 1 ．1 系统设计的技术指标 本装置通过以下技术指标来设计1 对多密度 矿粒按矿物组分进行分离；2 多密度矿粒的粒径适 用范围达到7 4 ～3 0 0 m 气流速度不大于6m ／s ；3 装置具有体积小，效率高、零污染、便于移动、结构简 单、易操作、成本低。 1 ．2 多密度矿粒干法分选装置的工艺流程 基金项目四川省科技厅 2 0 1 4 G z 0 0 5 3 ；自贡市发改委 1 5 0 5 ；四川省教育厅 1 4 T D 0 0 2 2 收稿日期2 0 1 6 - l l - 0 1修回日期2 0 1 7 - 0 3 - 2 6 作者简介李玉如 1 9 8 7 一 ，男，河南郸城人，硕士，助理教师，主要从事矿物分离的研究工作。 万方数据 2 0 1 7 年第3 期李玉如等多密度矿粒干法分选装置设计及试验研究 7 9 根据技术指标和相关文献0 7 - 1 1 ] 并结合实际的工 程实例} 1 3J ，确定本试验的多密度矿粒干法分选装 置的工艺流程如图1 所示。采用轴流风机作为气流 动力产生装置，产生的风经储风箱体进入内部流场， 内部流场的气流通过内循环通道再次到达风机所在 区域，形成气流的循环利用。 2 4 1 一风机；2 一储风箱体；3 一下料装置； 4 一矿物分离装置；5 一内循环通道 图1多密度矿粒干法分选装置的工艺流程 F i g ．1T e c h n o l o g i c a lp r o c e s so ft h ed r ys o r t i n g d e v i c eo fm u l t id e n s i t ym i n e r a lp a r t i c l e s 1 ．3 多密度矿粒干法分选装置总体设计 多密度矿粒干法分选装置主要有轴流风机、储 风箱、风速调节装置、下料装置、流量调节装置、矿物 接收装置、风速内循环通道、支撑架和左右可拆卸挡 风板组成。多密度矿粒干法分选装置的总体结构示 意图如图2 所示。 } 1 一多密度矿粒干法粉分选装置；2 一轴流风机；3 储风箱； 4 一风速调节装置；5 一下料装置；6 一流量调节装置； 7 一矿物接收装置；8 一右挡风板；9 一内循环通道； 1 0 一支撑架；11 一左挡风板 图2多密度矿粒干法分选装置总体结构示意图 F i g ．2 S c h e m a t i cd i a g r a mo ft h eo v e r a l ls t r u c t u r eo f t h ed r ys o r t i n gd e v i c eo fm u h id e n s i t ym i n e r a lp a r t i c l e s 装置总体结构为长方形，采用有机玻璃制成，便 于观察内部流动情况。从总体上看装置主要分为左 右腔室和储风箱体，左腔室实现悬浮矿物的再次沉 降，储风箱体主要用于储存轴流风机的风量以及增 加风压，以及悬浮矿物二次沉降的目的，右腔室是实 现多密度矿粒分离回收的场所，储风箱体底部是风 速内循环通道，可以实现风的循环利用与维系矿粒 沉降，同时杜绝矿物粉尘气体外排所造成的环境污 染。风速调节装置由两块矩形板组成，下矩形板固 定不动，上矩形板可上下移动板，通过上下移动改变 储风箱体出风口大小，实现风速的可控调节；下料装 置是V 型结构，可以实现多密度矿粒的均匀下落，下 料装置底部是一流量调节滑块，通过滑块的伸缩控 制多密度矿粒流量大小，实现矿物流量可调。 具体的工作流程是首先启动多密度矿粒干法分 选装置轴流风机2 ，产生的气流进入储风箱体内3 ，储 风箱内气流经风速调节装置4 进入风选流场，下料装 置中的多密度矿粒经流量调节装置6 自由下落，通过 控制风速使各类矿物因密度、质量的不同，呈现远近 距离不同的分层次沉降，进而实现矿物分离，矿物接 料装置7 接收下落的矿粒。风速内循环通道9 即实现 装置内压强的平衡又实现风的循环利用。 2 关键零部件的设计 2 ．1 储风箱 储风箱的作用，一是将风机产生的剧烈不规则 的风充满储风箱再经过箱体出风口均匀可控的吹 出，二是经过内循环通道的气流经过轴流风机进入 储风箱使气体中含有的微小颗粒能实现二次沉降。 储风箱左右各有一个开口，左侧开口连接轴流风机， 右侧开口连接风速调节装置。左侧开口在箱体中 部，右侧开口在箱体上部，这样可以使进入箱体的气 体在风机的作用下自下向上经右侧开口以一定的速 度均匀吹出。储风箱尺寸结构示意图如图3 所示。 2 ．2 风速调节装置 风速调节装置如图4 所示。风速调节装置是改 变风速大小的一种风动力调节装置。风速调节装置 以储风箱体为支撑，由两块L 型矩形板和两个导向 块组成，下L 形矩形板固定在储风箱体上，上L 形矩 形板可以沿着两导向块上下移动，上矩形板上下移 动时箱体的出风口大小发生改变从而使风速大小和 多密度矿粒的受风面积发生改变，改变矿粒所受作 用力的大小。可调节的风速开口高度h ≤6 0m m ，随 着调节的高度增大，风速随之变小，风速的大小可以 万方数据 8 0 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第3 期 通过风速检测仪器进行测量。 图3储风箱尺寸结构示意图 F i g ．3 S c h e m a t i cd i a g r a mo fr e s e r v o i r s i z es t r u c t u r eo fb e l l o w s 2 ．3 流量调节装置 流量调节装置主要用于调节多密度矿粒下料流 量大小 下料多密度矿粒厚度 ，主要由流量调节板 和下料装置组成，下料装置为流量调节板起着导向 作用，保证流量调节宽度的一致性，调节范围为0 ～ 1 0m m 。其结构如图5 所示。 图4 风速调节装置 F i g ．4 w i n ds p e e dr e g u l a t i n gd e v i c e 图5 流量调节装置 F i g ．5 H o wr e g u l a t i n gd e v i c e 2 ．4 风机选型设计 风机在选型时需遵循以下几点 1 满足装置系统所需要的风量与风压。 2 具有较高的工作效率，风机的实际效率不应 低于最大效率的9 0 ％。 3 根据选用的气体属性选择不同的风机。 基于本试验要求，多密度矿粒干法分选装置所 采用的风机为轴流风机，其型号为1 5 0 F Z Y 2 - D ，频率 为5 0H z ，电压2 2 0 V ，功率3 0w ，电容1 ／5 5 0V 。 3 结果与讨论 试验所用的多密度矿粒是以腾冲矿为研究对 象。腾冲矿多以硅酸盐二氧化硅为主，其组分为钨 0 ．2 5 ％、铜2 ％、锰8 ％、其它8 9 ．7 5 ％，密度分别为 1 9 ．2 6g ／c m 。、8 ．9 2g ／c m 3 、7 ．4 4g ／c m ’、2 ．2g ／c m ’，其 中加入金属钨、铜、锰之前腾冲矿中不含有这三种金 属元素。 3 ．1 风速对金属铜分布的影响 风速是影响干法选矿的一个重要因素，实验所 采用的风速调节装置通过调节风速开口的大小进而 改变所作用多密度矿粒的风速大小。流量调节装置 的开口宽度为4n q ／n ，风速大小分别为3 、3 ．3 、3 ．6 、4 ．2 、 4 ．5m ／s ，通过风速变化研究风速对多密度矿粒在不 同分布距离上组分含量的影响，探讨单一组分在不同 万方数据 2 0 1 7 年第3 期李玉如等多密度矿粒干法分选装置设计及试验研究 8 1 分布距离上含量随风速的变化。图6 为金属铜随风 速变化在不同分布距离上与组分含量对应关系。 7 0 6 0 5 0 零4 0 d 丑】j 把3 0 寰2 0 1 0 0 1 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 0 分布距离／m m 图6 金属铜随风速变化在不同距离上的含量 F i g ．6 T h ec o n t e n to fc o p p e ri nd i f f e r e n t d i s t a n c ew i t ht h ew i n ds p e e dc h a n g e 由图6 可知，随着分布距离的增加金属铜的组 分含量逐渐增加，在分布距离为1 7 0m m 时达到最大 值后随着距离的继续增加含量逐渐减小之至达到稳 定的状态；在分布距离为1 0 0 ～2 7 0m m 随着风速的 增加，金属铜的组分含量变化最为明显，在风速为 4 ．2m ／s 时分选富集的组分含量达到最大值 6 4 ．8 2 ％，风速为4 ．5r n ／s 时，铜组分含量达到最小 值9 ．8 0 ％；在风速为3m ／s 时，组分含量为1 2 ．3 ％， 通过观察对比分析可得风速为4 ．2r n ／s 时分选富集 效果最好。 3 ．2 分布距离对多密度矿粒的影响 当风速为4 ．2m ／s ，分布距离1 7 0m m 开口大小 对多密度矿粒组分钨、铜、锰含量的影响。图7 为开 口大小对多密度矿粒组分含量的影响变化图。 图7 可得知，在分布距离为1 7 0m m 时金属钨及 金属锰随着开口的增大，组分含量呈现出先增加后 减少的趋势，在开口达到4m m 时达到最大值，这是 由于开口由小到大增加的过程中，风对矿物作用力 大小是不变的，但由于开口增大矿物质量随之增加 使矿物产生的初速度也随之降低，则分离系数将降 低，在开口4m m 以后，风对矿物作用效果降低导致 1 7 0m m 区间的矿物组分含量逐步减少。然而金属 铜的组分含量随着开口的增加而逐步减小，在开口1 m m 与2m m 的富集含量几乎持平，其富集含量高达 7 7 ．9 7 ％，在开口4m m 时铜的富集含量下降最为明 显，这可能因为在风速为4 ．2 m ／s 时，由于铜自身的 密度属性，存在较大的分离系数，铜富集的组分呈现 这一不同的变化趋势。 图7 开口大小对多密度矿粒组分含量的影响 F i g ．7 E f f e c to fo p e n i n gs i z eo nt h ec o n t e n to f m i n e r a lc o m p o n e n t si nm u h id e n s i t ym i n e r a l 3 ．3 粒径对矿物组分含量分布的影响 多密度矿粒粒径作为干法选矿的另一重要影响 因素，不同的矿粒粒径会影响多密度矿粒重金属的 分选效果，多密度矿粒粒径作为风选实验的可变因 素，其它为不变因素，试验在风速为4 ．2m ／s ，下料装 置的开口为3m m 的前提下进行，多密度矿粒的粒径 分为三种，分别为2 0 0 ～3 0 0I x m ，1 5 0 2 0 0 斗m 以及 1 2 5 1 5 0 斗m 。研究在不同的粒径下，金属钨在不同 分布距离的组分含量，结果见图8 。 图8 不同粒径下钨在不同分布距离上的组分含量 F i g ．8 T h ec o n t e n to ft u n g s t e ni nd i f f e r e n td i s t r i b u t i o n d i s t a n c e sw i t hd i f f e r e n tp a r t i c l es i z e s 图8 可知，当粒径不同时，不同的分布距离上的 组分含量呈现出先增加后减少的分布规律，且均在 分布距离为1 7 0m m 处达到最大值，在分布距离为 1 0 0 2 7 0m m 这一区问金属钨的组分含量随着粒径 的增大而增大，在平均粒径为2 0 0 ～3 0 0t x m 时组分 含量达到最大值6 9 ．7 ％，表明了粒径越大，钨含量则 越高。 下转第9 0 页 万方数据 9 0 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第3 期 6结论 浮选设备的选择确定与矿石性质、设备性能、生 产规模和流程结构等因素有关。三期新建浮选柱系 统在试生产期间存在若干问题，该选矿厂经过研究 讨论，结合浮选柱和浮选机的设备特点，将全浮选柱 流程优化为“浮选柱 浮选机联合流程”，并及时调 整浮选药剂，使浮选工艺及设备与铜镍分离作业性 质相适应，铜镍互含指标基本合格。实践证明，浮选 柱在该选矿厂铜镍分离作业中的应用是比较成功 的，体现出了浮选柱能耗低、易维护、操作简单、可高 度自动化的优势。 三期浮选柱系统的投用，较大程度改良了该选 矿厂浮选生产工艺，为一、二期浮选系统的改造提供 了可靠依据，也为逐步建成低能耗、高效率、指标优、 高度自动化的浮选系统提供了技术支撑。 参考文献 [ 1 ] 选矿设计手册编委会．选矿设计手册[ M ] ．北京冶金 工业出版社，2 0 0 7 2 1 7 ，7 4 6 ． [ 2 ] 王资．浮游选矿技术[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 0 7 9 1 ． [ 3 ] 龚明光．泡沫浮选[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 1 8 0 - 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