锡石多金属硫化矿沉降特性试验研究.pdf

第3 3 卷第乞期 矿碴工 程 V 0 1 ．3 3 №4 2 0 1 3 0 8 月 M I N I N GA N D - s M 阻A - L l - - L I m G I C A L ”E N G I N E E R I N G A u 二s t 菇磊 锡石多金属硫化矿沉降特性试验研究① 封金鹏，冯霞，马少健，莫伟，杨金林，苏秀娟，张敏 广西大学资源与冶金学院，广西南宁5 3 0 0 0 4 摘要针对锡石多金属硫化矿磨矿过程中出现的锡石“过磨”问题，从研究锡石多金属硫化矿沉降特性人手，考察了沉降时间、沉 降高度和矿浆浓度对沉砂产率的影响，获得不同粒级磨矿产品沉降规律，为提高分级效率和降低锡石“过磨”提供理论指导。 关键词锡石多金属硫化矿；过磨；沉降特性；沉砂产率 中图分类号T D 9 2 5文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 - 6 0 9 9 ．2 0 1 3 ．0 4 ．0 1 0 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 3 0 4 一0 0 4 6 一0 3 S t u d yo nS e t t l i n gP r o p e r t i e so fC a s s i t e r i t e P o l y m e t a l l i cS u l f i d eO r e F E N GJ i n p e n g ，F E N GX i a ，M AS h a o - j i a n ，M OW e i ，Y A N GJ i n - 1 i n ，S UX i u - j u a n ，Z H A N GM i n C o l l e g eo fR e s o u r c ea n dM e t a l l u r g y ，G u a n g x iU n i v e r s i t y ，N a n n i n g5 3 0 0 0 4 ，G u a n g x i ，C h i n a A b s t r a c t A i m i n ga tt h ep r o b l e mo fc a s s i t e r i t eo v e r g r i n d i n gd u r i n gt h eg r i n d i n gp r o c e s so fe a s s i t e r i t e p o l y m e t a l l i es u l f i d e o r e s ，t h ee f f e c t so fs e t t l i n gt i m e ，s e t t l i n gh e i g h ta n dp u l pc o n c e n t r a t i o no ns e d i m e n ty i e l dw e r ei n v e s t i g a t e di nt e r m so f t h es e t t l i n gp r o p e r t i e so fc a s s i t e r i t e p o l y m e t a l l i es u l f i d eo r e ．T h e r e w i t h ，t h es e t t l i n gl a w sf o rg r i n d i n gp r o d u c t sw i t h i n d i f f e r e n ts i z er a n g ew e r eo b t m n e d ，w h i c hc a np r o v i d eap r a c t i c a lt h e o r e t i c a lg u i d a n c ef o ri m p r o v i n gc l a s s i f i c a t i o n e f f i c i e n c ya n dr e l e a s i n gt h ee x t e n to fe a s s i t e r i t eo v e r g r i n d i n g ． K e yw o r d s c a s s i t e r i t e - p o l y m e t a l l i cs u l f i d eo r e ；o v e r g r i n d i n g ；s e t t l i n gp r o p e r t i e s ；s e d i m e n ty i e l d 广西锡矿资源丰富，矿石类型为锡石多金属硫化 矿，其中有用矿物包括锡石、黄铁矿、脆硫锑铅矿、辉锑 锡铅矿、磁黄铁矿、毒砂、闪锌矿等，脉石矿物主要是石 英和方解石uJ 。不同矿物所采用的选别方法不同，对 入选粒度要求也不同，加之不同矿物间矿石性质差异 较大，所以常常会面临锡石“过磨”的问题旧。5 1 。针对 这一问题，对磨矿分级系统进行了一些积极的探索和 尝试，包括改变磨矿介质、采用阶段磨矿、采用新的分 级设备 高频振动细筛 等等，应当说，这些针对磨矿 分级系统所做的技术改进在一定程度上降低了锡石 “过磨”，磨矿效率也有所提高。但是，不可否认的是 目前仍有2 0 ％左右的细粒锡石由于无法有效回收而 进入尾矿，造成资源浪费M 1 。出现上述问题的根本原 因是过去只是针对磨矿工艺、磨矿条件、磨矿设备方面 的改进和研究，而忽略了对锡石多金属硫化矿沉降性 能的研究。由于锡石多金属硫化矿伴生矿物多，矿物 颗粒的形状和尺寸差异较大，致使磨矿和沉降过程十 分复杂。采用沉降实验方法来测定矿物的沉降特性， 可用来评价磨机和分级机的工作效率。本文研究了锡 石多金属硫化矿磨矿产品的沉降特性，旨在为降低锡 石“过磨”和提高分级效率提供理论指导。 1 实验部分 1 ．1 样品制备 实验原料取自广西华锡集团车河选厂3 。磨机排矿， 经烘干、混匀、筛分、分样，制得一0 ．0 7 4m m 、一0 ．1 2 5 0 ．0 7 4m m 、一0 ．1 8 0 ．1 2 5m m 和一0 ．2 5 - I - 0 ．1 8m m 4 种粒级的实验矿样。 1 ．2 沉降实验装置的设计 目前实验室进行矿浆沉降实验时普遍采用直接观 测沉降界面法，即将不同浓度的矿浆分别倒入量筒内， 搅拌均匀后，开始计时，观测量筒内物料群的沉降高度 和清水层的高度，记录不同沉降时问点的物料群沉降 高度，从而得出矿物颗粒的沉降规律。这种沉降方法 虽然操作简便，但当矿物颗粒很细时，矿浆浑浊，不易 观察物料群的高度，且矿物颗粒沉降缓慢，待矿物颗粒 完全沉降，所耗时间长。此外，矿物颗粒群悬浮在介质 中，也会造成沉降高度的观测误差。还有另一种方法， 是采用上清液含固量测试法进行矿浆沉降实验，即将 不同浓度矿浆倒入量筒内，搅拌均匀后，沉降到一定时 ①收稿日期2 0 1 3 - 0 3 1 0 基金项目国家自然科学基金资助 5 1 2 6 4 0 0 1 作者简介封金鹏 1 9 7 9 一 ，男，山东泰安人，博士，副教授。主要从事复杂矿产资源综合利用研究。 万方数据 第4 期封金鹏等锡石多金属硫化矿沉降特性试验研究 4 7 间，采用虹吸的方法将量筒上段一定高度的上清液吸 出，记录虹吸出的上清液体积，并将虹吸出的上清液过 滤、烘干、称量，得到上清液中悬浮物的质量，除以相应 体积，得到虹吸出的上清液单位体积固体物含量，从而 得出矿物颗粒的沉降特性。此方法和直接观测沉降界 面法相比，试验时间短，但是在虹吸的时间内，也会有 部分矿粒继续沉降，难以准确得出矿物颗粒在一定时 间的沉砂产率[ _ 7 。1 2J 。并且，这两种沉降实验方法都是 在量筒中进行的，量筒的容积一定，只适合进行较少量 矿物颗粒的沉降实验，实验的代表性不强。因此，本文 在总结前人沉降装置优缺点的基础上，自制了一种新 型沉降实验装置，其结构如图1 所示。沉降装置分为 三部分沉降区、截流段和沉砂区。装置的长度既要保 证颗粒的沉降距离，还要方便操作，因此，最终确定该 装置的三部分长度分别为沉降区6 0c m 、截流段1 3c m 和沉砂区4 0e m 。由斯托克斯定律可知，当管径D 对 颗粒直径d 之比大于1 0 0 时，管壁对颗粒沉降速度几 乎没有影响3 | 。因此，管内径选取4 ．5c m 。这种新型 沉降实验装置的优点是结构简单、成本低廉、操作方 便、数据准确且代表性强。 矿浆 截流段 图1 新型沉降实验装置 1 ．3 数据处理 由于在该试验中，截流段以下属于沉砂区，颗粒沉 降前，沉砂区中摇匀的矿浆应直接归为沉砂，实际上， 真正沉降的矿浆只有沉降区的矿浆，因此在计算沉砂 产率时应按比例减去沉降前沉砂区中的固体量。 表观沉砂产率Y 为 n y 羔1 0 0 ％ 1 7 0 式中Q 为沉砂量，g ；Q 。为原矿量，g 。 修正沉砂产率Y 。为 6 5 0 一怎0 0 ％篇⋯％㈤ h 式中y 为表观沉砂产率，％；h 为矿浆体积 高度 ， m L ；6 5 0 为沉砂区的矿浆体积 高度 ，m L 。 修正沉降高度日为 ／4 h 一6 5 0 3 2 结果及分析 2 ．1 沉降时间对锡石多金属硫化矿沉降性能的影响 称取一定量的实验矿样，加入自制沉降管中，再向 沉降管中加入一定体积的水，配成质量浓度为3 0 ％、 体积为13 0 0m L 的矿浆。然后摇动沉降管，待管内矿 浆均匀后，静置沉降管的同时开始计时，分别在5 、1 0 、 1 5 、2 0 、2 5s 时，将自制沉降管从截流段对折，取出沉降 区和沉砂区中的矿浆，然后烘干、称量，计算得出不同 沉降时间条件下的沉砂产率。结果见图2 。 沉降时间／3 图2 沉降时间对沉砂产率的影响 l 一0 ．0 7 4n l l n ；2 一0 ．1 2 5 0 ．0 7 4m m ；3 3 。磨机排矿； 4 一0 ．1 8 0 ．1 2 5m m 5 一0 ．2 5 0 ．1 8t o n i 由图2 可以看出，在相同沉降条件下，随着沉降时 间延长，3 。磨机排矿产品及其筛分各粒级产品的沉砂 产率逐渐增大。颗粒越粗，沉砂产率受沉降时间的影 响越显著，如一0 ．2 5 0 ．1 8m m 粒级产品，当沉降时间 为5s 时，沉砂产率为6 0 ％，当沉降时间延长至2 5s 时，沉砂产率达到9 2 ％。对于细粒级产品而言，沉降 时间对沉砂产率的影响较小，如一0 ．0 7 4m m 粒级产 品，当沉降时间变化时，沉砂产率基本保持在1 0 ％左 右。这是由于不同粒级的颗粒在相同条件下沉降，矿 浆中固体颗粒的质量相同，颗粒越粗，颗粒数量就越 少，在介质中沉降时，颗粒之间相互干涉作用越小，沉 降速度就越快，沉砂产率则越高。细粒级产品沉降时， 颗粒数量多，沉降时颗粒之间的干涉作用增强，沉降速 度就减慢，沉砂产率则降低。这说明在相同沉降条件 下，矿物颗粒尺寸决定沉降时间对沉降效果的影响。 2 ．2 沉降高度对锡石多金属硫化矿沉降性能的影响 称取一定量的实验矿样，加入自制沉降管中，再向 沉降管中加入不同体积的水，配成质量浓度为3 0 ％， 体积分别为10 0 0 、11 5 0 、13 0 0 、14 5 0m L 和16 0 0m L 的矿浆，摇匀后静置的同时开始计时，沉降1 5s 时，将 自制沉降管从截流段对折，取出沉降区和沉砂区中的 矿浆，然后烘干、称量，计算得出不同沉降高度条件下 万方数据 矿冶工程第3 3 卷 的沉砂产率。结果见图3 。 沉降高度／m L 图3沉降高度对沉砂产率的影响 l 一0 ．0 7 4m m ；2 一0 ．1 2 5 0 ．0 7 4m m ；3 3 ’磨机排矿 4 一0 ．1 8 0 ．1 2 5m m 5 一0 ．2 5 0 ．1 8m m 由图3 可以看出，在相同沉降条件下，随着沉降高 度增加，3 。磨机排矿产品及其筛分各粒级产品的沉砂 产率逐渐减小。沉降高度对中间粒级产品的沉砂产率 影响较大，如一0 ．1 2 5 0 ．0 7 4m m 粒级产品，当沉降高 度为3 5 0m L 时，沉砂产率为5 7 ．4 3 ％，当沉降高度升 至9 5 0m L 时，沉砂产率仅为1 8 ．8 2 ％。对粗粒级和细 粒级产品而言，沉降高度对沉砂产率的影响较小，如 一0 ．0 7 4m m 细粒级产品和一0 ．2 5 0 ．1 8m m 粗粒级 产品，当沉降高度从3 5 0m L 升至9 5 0m L 时，沉砂产率 仅降低了1 0 ％左右。 2 ．3 矿浆浓度对锡石多金属硫化矿沉降性能的影响 称取一定量的实验矿样，加人自制沉降管中，再向 沉降管中加入不同体积的水，配成质量浓度为1 0 ％、 2 0 ％、3 0 ％、4 0 ％和5 0 ％，体积为13 0 0m L 的矿浆，摇 匀后静置的同时开始计时，沉降1 5s 时，将自制沉降 管从截流段对折，取出沉降区和沉砂区中的矿浆，然后 烘干、称量，计算得出不同矿浆浓度条件下的沉砂产 率。结果见图4 。 矿浆浓度／％ 图4 矿浆浓度对沉砂产率的影响 1 一0 ．0 7 4m m ；2 一0 ．1 2 5 O ．0 7 4m m ；3 3 。磨机排矿 4 一0 ．1 8 0 ．1 2 5m m 5 一0 ．2 5 0 ．1 8m m 由图4 可以看出，在相同沉降条件下，随着矿浆浓 度的增大，3 。磨机排矿产品及其筛分各粒级产品的沉 砂产率逐渐减小。矿浆浓度较小时，沉砂产率变化较 小；当矿浆浓度较大时，浓度对沉砂产率的影响较为显 著。对于粗粒级物料，浓度大于4 0 ％时，沉砂产率显 著降低，如一0 ．2 5 0 ．1 8m m 粒级产品，当浓度小于 4 0 ％时，沉砂产率为9 0 ％左右；当浓度为5 0 ％时，沉砂 产率降至6 8 ．2 0 ％。对于细粒级物料，浓度对其沉降 过程影响较小。如一0 ．0 7 4m i l l 粒级产品，当浓度变化 时，沉砂产率变化仅为9 ％左右。由此可见，颗粒尺寸 和矿浆浓度共同决定着颗粒的沉降规律。 3 结论 1 锡石多金属硫化矿伴生矿物种类多，矿石性质 差异大，沉降过程十分复杂。沉降时间、沉降高度和矿 浆浓度等因素均会对沉降过程产生影响，沉砂产率随 沉降时间的延长而增大，随沉降高度和矿浆浓度的增 加而降低。 2 矿物颗粒尺寸决定了上述三因素对沉降过程 的影响程度，其中，沉降高度对中间粒级产品的沉降过 程影响较为显著，而沉降时间和矿浆浓度对粗粒级产 品沉降过程影响较大，细粒级产品受三因素影响较小。 3 在选厂实际生产中，可通过降低液面高度或设 计浅箱沉降以及调节矿浆浓度等措施来降低锡石“过 磨”，提高锡石回收率。 参考文献 [ 1 ] 雷时益，张俞明，曾卫东，等．大厂锡石多金属硫化矿的合理选矿 工艺[ J ] ．国外金属矿选矿，2 0 0 8 1 2 2 6 ． [ 2 ]唐开科．锡石粗精矿两段磨选流程提高回收率的研究[ J ] ．有色 金属 选矿部分 ，1 9 8 8 5 6 1 7 ． [ 3 ]李启衡，段希祥，曾庆学，等．降低锡石磨矿过粉碎的研究报告 阶段 试验报告 [ J ] ．昆明理工大学学报 理工版 ，1 9 8 2 1 8 2 1 0 3 ． [ 4 ]胡真，王成行，童雄，等．多金属硫化矿中回收微细粒锡石的 选矿试验研究[ J ] ．矿山机械，2 0 1 2 1 8 l 一8 5 ． [ 5 ]张白菊．解决含锡多金属硫化矿一段磨矿过粉碎问题的意见 [ J ] ．有色金属 选矿部分 ，1 9 8 2 4 5 3 5 7 ． [ 6 ] 于学谦．锡石选矿厂磨矿分级设备选型的探讨[ J ] ．湖南冶金， 1 9 8 4 5 2 4 2 6 ． [ 7 ]徐继润，罗茜．水力旋流器内固体颗粒的沉降[ J ] ．化工矿山 技术，1 9 9 7 ，2 6 2 2 0 2 3 ． [ 8 ] X i a o l i n gT A N ，G u o - 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