懸振錐面選礦機(jī)處理某鎢礦細(xì)泥的試驗(yàn)研究

鐘能，賴振寧

大吉山鎢業(yè)有限公司 江西全南 341801

鎢礦物在自然界主要存在黑鎢礦和白鎢礦兩種。隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源需求的不斷擴(kuò)大，供需矛盾日趨加劇，加強(qiáng)對(duì)鎢資源有價(jià)組分的回收與利用具有重要的意義[1]。江西某鎢礦是 1952 年建成的我國第一座機(jī)械化鎢選廠，是國家“一五”計(jì)劃 156 個(gè)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一[2]。目前，該選礦廠日處理礦石約3 000 t，年產(chǎn)鎢精礦 3 160 t，每天處理原、次生細(xì)泥500 多 t[3]。

在選礦作業(yè)方面，粗砂部分可以再提升的空間已經(jīng)不大，細(xì)泥回收部分還有深挖的潛力，但難度很大。鎢礦性脆，在碎磨過程中容易產(chǎn)生大量細(xì)泥，細(xì)泥含泥雜質(zhì)多，導(dǎo)致鎢細(xì)泥回收一直是選礦界的一大難題[4-5]。

近年來，研究人員在鎢細(xì)?；厥辗矫嫒〉昧朔e極進(jìn)展。Xiong Tao 等人[6]采用大型 SLon-2400 離心機(jī)處理某微細(xì)粒鎢礦物，原礦 WO3含量為 0.22%、-40 μm 分布率為 81.85%，在最優(yōu)條件下可獲得 WO3含量為 1.65%、回收率為 77.83% 的鎢精礦。成鵬飛等人[7]采用懸振錐面選礦機(jī)對(duì)某搖床尾礦進(jìn)行了試驗(yàn)研究，給礦粒度和品位分別為 -0.074 μm 和 0.22% 時(shí)，一次選別可獲得品位為 3.28%、回收率為 43.85% 的鎢精礦，富集比高達(dá) 19，分選效果良好，說明該設(shè)備可有效解決細(xì)粒級(jí)黑鎢礦的回收難題。黃翔等人[8]運(yùn)用懸振錐面選礦機(jī)對(duì)某黑鎢細(xì)泥進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，在給礦品位為 2.4% 時(shí)，一次粗選可獲得 WO3含量為30.23%、回收率為 75.72%，錫含量為 4.97%、回收率為 67.90% 的黑鎢精礦，該結(jié)果表明懸振錐面選礦機(jī)一次粗選可以取代原工藝的重選作業(yè)和浮選作業(yè)，既能簡化流程，節(jié)約藥劑成本，又能解決細(xì)泥黑鎢難以回收的問題。

為進(jìn)一步回收細(xì)粒級(jí)鎢礦物，減少有用金屬流損，江西某鎢礦采用云南德商公司生產(chǎn)的懸振錐面選礦機(jī)對(duì)不同細(xì)泥礦樣開展了工業(yè)試驗(yàn)研究。懸振錐面選礦機(jī)是依據(jù)拜格諾理論和流膜分選理論，在復(fù)合力場(chǎng)下對(duì)細(xì)粒礦物進(jìn)行分選的一種新型錐面鋪展流膜重選設(shè)備，它在細(xì)粒重選中可以獲得較高的富集比[9-11]，在微細(xì)粒鎢、錫、鐵、鈾等礦物分選中具有明顯優(yōu)勢(shì)[12-13]，可為微細(xì)粒礦物的回收利用提供支持[14]。

1 鎢礦細(xì)泥性質(zhì)

該鎢礦屬巖漿期后熱液裂隙充填石英脈型黑鎢礦床，鎢細(xì)泥中主要金屬礦物有黑鎢礦、白鎢礦、自然鉍、輝鉍礦、輝鉬礦、綠柱石、磁黃鐵礦、黃鐵礦等，其中黑鎢礦與白鎢礦的比例為 (3～4)∶1；脈石礦物主要有石英、云母、長石及電氣石、螢石、綠泥石和方解石等；圍巖是變質(zhì)砂巖和千枚巖。鎢礦石密度為 2.7～2.8 g/cm3。鎢細(xì)泥多元素分析結(jié)果如表 1所列。

表1 鎢細(xì)泥多元素分析結(jié)果Tab.1 Results of chemical multi-element analysis of tungsten fine slime %

2 鎢礦細(xì)泥分選流程

江西某鎢礦當(dāng)前的鎢礦細(xì)泥處理流程為重選—浮選—重選聯(lián)合流程，如圖 1 所示。

圖1 鎢細(xì)泥回收工藝流程Fig.1 Process flow of recovery of tungsten fine slime

在細(xì)泥處理流程中，原、次生細(xì)泥匯聚，混合經(jīng)過φ15 m 和φ18 m 濃密機(jī)濃縮沉淀、歸隊(duì)處理。首先，原、次生細(xì)泥經(jīng)過離心選礦機(jī)粗選預(yù)富集，脫除大部分細(xì)泥，現(xiàn)經(jīng)過 1 次粗選、1 次精選得到精選精礦；精選精礦再通過浮選分出硫化礦，然后采用黑白鎢混合浮選得到混合精礦；最后，混合精礦經(jīng)過白鎢常溫浮選作業(yè)得到白鎢精礦，浮選尾礦用搖床回收黑鎢礦，黑白鎢精礦混合干燥出售。

當(dāng)前，細(xì)泥選礦工藝存在的主要問題是：細(xì)泥回收效果差；在 -30 μm 級(jí)細(xì)泥尾礦中，金屬流損較大。筆者在現(xiàn)有原、次生細(xì)泥回收工藝的基礎(chǔ)上，利用懸振錐面選礦機(jī)回收粒度下限低的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，研究如何改進(jìn)細(xì)泥的處理工藝，達(dá)到降低細(xì)泥尾礦指標(biāo)、提高精礦產(chǎn)量及回收率的目的。

3 懸振錐面選礦機(jī)

試驗(yàn)所用懸振錐面選礦機(jī)直徑為 4 m，轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和振動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率均為 0.55 kW，可使用變頻器調(diào)節(jié)。該選礦機(jī)安裝在選礦廠精選工段細(xì)泥車間原離心機(jī)的基礎(chǔ)上。

懸振錐面選礦機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。機(jī)床上帶有振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，下層支架帶有電動(dòng)機(jī)滾輪裝在圓環(huán)形軌道上，下層支架固定有懸掛立柱，用懸掛鉤和掛繩懸掛上層支架，上層支架上又裝有與電動(dòng)機(jī)連接的偏心擺輪機(jī)構(gòu)，床身的錐面坡度為 3°～10°。

圖2 懸振錐面選礦機(jī)的結(jié)構(gòu)示意Fig.2 Structural sketch of suspended vibrating cone concentrator

懸振錐面選礦機(jī)的工作原理：當(dāng)攪拌均勻的礦漿從給礦器進(jìn)入盤面粗選區(qū)時(shí)，礦漿流隨即成扇形鋪展開并向周邊流動(dòng)，在其流動(dòng)過程中，流膜由厚逐漸變薄，流速也隨之逐漸降低。在自身重力和旋回振動(dòng)產(chǎn)生的剪切斥力的作用下，礦粒群在盤面上適度的松散、分層。圓錐盤的轉(zhuǎn)動(dòng)將不同密度的礦物依次帶進(jìn)尾礦槽、中礦槽和精礦槽。

分選錐面上，礦層的分布符合層流礦漿流膜的結(jié)構(gòu)。最上面的表流層主要是粒度小且密度小的輕礦物，該層的脈動(dòng)速度不大，其值大致決定了粒度回收的下限，大部分懸浮礦粒在粗選區(qū)即被排入尾礦槽。中間的流變層主要由粒度小而密度大的重礦物、粒度大而密度小的輕礦物組成，該層的厚度最大，拜格諾力也最強(qiáng)。由于流變層粒群的密集程度較高，又沒有較大的垂直介質(zhì)流速干擾，故礦物分層能夠在接近安靜狀態(tài)條件下進(jìn)行，所以流變層是按密度分層的較有效區(qū)域。隨著設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)，部分礦物在中礦區(qū)洗滌水的作用下被排入中礦槽。最下面的沉積層主要是密度大的重礦物，其顆粒粒度的分布規(guī)律是靠近圓錐頂上方粒度細(xì)，越向排礦端粒度越粗。沉積層的細(xì)粒、微細(xì)粒重礦物容易與分選面附著且較緊，不易被礦漿流帶走，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)到精礦區(qū)時(shí)，經(jīng)沖洗水的作用即可得到精礦。

懸振錐面選礦機(jī)可回收粒度下限低的礦物，對(duì)細(xì)顆粒礦物進(jìn)行有效回收。設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，動(dòng)力小，能耗低，材備料配件磨損少，維修維護(hù)成本低，精礦富集比高，在細(xì)顆粒重選方面具有廣泛的應(yīng)用前景。缺點(diǎn)是占地面積大，處理量小，投資回報(bào)周期長。

4 工業(yè)試驗(yàn)

4.1 分選原、次生細(xì)泥

將原、次生細(xì)泥原礦通過砂泵揚(yáng)送到選礦廠精選工段細(xì)泥車間新傾斜斗上，經(jīng)濃縮沉降后，通過 PE管給入懸振錐面選礦機(jī)。工業(yè)試驗(yàn)期間，可以看見細(xì)泥礦漿流層沿著懸振錐面有序散開，尾礦、中礦、精礦區(qū)域界限清楚，各分礦區(qū)礦漿顏色逐漸變深，回收礦量依次減少。這些現(xiàn)象表明懸振錐面選礦機(jī)正發(fā)揮分選作用，精礦富集比高。懸振錐面選礦機(jī)分選原、次生細(xì)泥工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果如表 2 所列。

表2 懸振錐面選礦機(jī)處理原、次生細(xì)泥工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Results of industrial test for concentrating primary and secondary fine slime with suspended vibrating cone concentrator

由表 2 可知：當(dāng)錐面的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率在 6.60 Hz、振動(dòng)頻率在 11.20 Hz 左右時(shí)，懸振錐面選礦機(jī)處理細(xì)泥原礦得到的精礦富集比可達(dá) 30.5～ 57.5，品位為 13%～ 18%；回收率一般，平均回收率為 58.05%。在該條件下，處理量的大小對(duì)分選指標(biāo)有直接影響，在 200～ 300 kg/h 時(shí)，可獲得 WO3品位為 13.76%、回收率為77.397% 的選別指標(biāo)；大于 400 kg/h 時(shí)，回收率僅為38.138%，且尾礦品位達(dá) 0.19%，不能夠直接排尾。不足之處是：適宜的處理量偏小，僅為 200～ 300 kg/h，若增大處理量，則需要增加掃選作業(yè)以控制尾礦品位。

4.2 分選離心機(jī)粗選尾礦

在離心機(jī)粗選尾礦溝槽里放入潛水泵，通過鎧裝皮管將粗選尾礦給入懸振錐面選礦機(jī)。每班日常生產(chǎn)230 t 的離心機(jī)粗選尾礦。懸振錐面選礦機(jī)處理離心機(jī)粗選尾礦工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果如表 3 所列。

表3 懸振錐面選礦機(jī)處理離心機(jī)粗選尾礦工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Results of industrial test for concentrating tailing of centrifuge roughing with suspended vibrating cone concentrator

由表 3 可知：當(dāng)錐面的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為 10 Hz、振動(dòng)頻率為 11.60 Hz 左右時(shí)，懸振錐面選礦機(jī)處理粗選尾礦得到的精礦富集比可達(dá) 20 左右，品位在 2% 以上，尾礦指標(biāo)可控制在 0.09% 左右，平均回收率接近30%。經(jīng)離心機(jī)選別后，尾礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 17%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)低時(shí)對(duì)于微細(xì)粒級(jí)礦物的回收存在較大影響，微細(xì)粒級(jí)礦物懸浮于礦漿中在粗選區(qū)即被排入尾礦槽。缺點(diǎn)是：處理量小、回收率低，在最佳處理量為 200～ 300 kg/h 的條件下，回收率僅為 43.46%。

4.3 處理細(xì)泥尾礦

在懸振錐面選礦機(jī)試驗(yàn)場(chǎng)旁邊臨時(shí)設(shè)立一個(gè)存礦池，然后在離心機(jī)+搖床尾礦 (即細(xì)泥尾礦) 溝槽里放入潛水泵，通過鎧裝皮管將細(xì)泥尾礦揚(yáng)送進(jìn)入臨時(shí)存礦池，經(jīng)濃縮后再給入懸振錐面選礦機(jī)。每班日常生產(chǎn) 210～ 230 t 細(xì)泥尾礦。懸振錐面選礦機(jī)處理細(xì)泥尾礦工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果如表 4 所列。

表4 懸振錐面選礦機(jī)處理細(xì)泥尾礦工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Results of industrial test for concentrating tailing of fine slime with suspended vibrating cone concentrator

由表 4 可知：當(dāng)錐面的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為 10.20 Hz、振動(dòng)頻率為 11.50 Hz 左右時(shí)，懸振錐面選礦機(jī)處理細(xì)泥尾礦得到的精礦富集比為 14～ 39，而最大回收率僅為 25.571%。經(jīng)離心機(jī)和搖床選別后，細(xì)泥尾礦中難以回收的微細(xì)粒級(jí)有用礦物占比大幅增加，且此時(shí)的給礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)也很低 (10% 左右)，對(duì)于選別指標(biāo)有很大影響。缺點(diǎn)是：處理量小、回收率過低，在最佳處理量為 200～ 300 kg/h 條件下，回收率約為10%。

4.4 分選加溫?fù)u床尾礦

先用攪拌桶收集加溫?fù)u床尾礦，澄清濾水后裝入編織袋，通過斜坡卷揚(yáng)機(jī)和吊車運(yùn)到臨時(shí)存礦池。在臨時(shí)存礦池里放入潛水泵，通過鎧裝皮管將尾礦揚(yáng)送給入懸振錐面選礦機(jī)。每班日常生產(chǎn) 18 t 左右的加溫?fù)u床尾礦。懸振錐面選礦機(jī)處理加溫?fù)u床尾礦工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果如表 5 所列。

表5 懸振錐面選礦機(jī)處理加溫?fù)u床尾礦工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Results of industrial test for concentrating tailing of heated table concentrator with suspended vibrating cone concentrator

由表 5 可知：當(dāng)錐面的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為 10 Hz、振動(dòng)頻率為 11.65 Hz 左右時(shí)，懸振錐面選礦機(jī)處理加溫?fù)u床尾礦得到的精礦富集比為 9～ 15，處理量小于200 kg/h，精礦品位可達(dá) 15%～ 24%，回收率均高于63%?，F(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)獲得的精礦 WO3品位為 23.99%，回收率為 72.29%。由此可以看出，懸振錐面選礦機(jī)在處理細(xì)泥尾礦方面值得推廣，可以為企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益。

4.5 分選離心機(jī)粗選傾斜斗溢流

日常生產(chǎn)，原、次生細(xì)泥通過砂泵揚(yáng)送到選礦廠精選工段細(xì)泥車間新傾斜斗上，經(jīng)過濃縮沉降，底流給入離心選礦機(jī)粗選，傾斜斗溢流返回到廠外 18 m濃密機(jī)。通過 PE 管將離心機(jī)粗選傾斜斗溢流接入懸振錐面選礦機(jī)做試驗(yàn)。懸振錐面選礦機(jī)處理粗選傾斜斗溢流工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果如表 6 所列。

由表 6 可知：當(dāng)錐面的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為 10.60 Hz、振動(dòng)頻率為 11.16 Hz 左右時(shí)，懸振錐面選礦機(jī)處理離心機(jī)粗選傾斜斗溢流得到的精礦富集比為 8.5～ 22.8，精礦品位均高于 2%，平均回收率大于 51%。不足之處：處理量小，在小于最佳處理量 400 kg/h 時(shí)，尾礦品位達(dá) 0.15%，不能直接排尾，需要增加后續(xù)掃選作業(yè)。

表6 懸振錐面選礦機(jī)處理離心機(jī)粗選傾斜斗溢流工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Results of industrial test for concentrating overflow from inclined hopper of centrifuge roughing with suspended vibrating cone concentrator

5 結(jié)論

根據(jù)懸振錐面選礦機(jī)分選原次生細(xì)泥、離心機(jī)粗選尾礦、離心機(jī)+搖床尾礦、加溫?fù)u床尾礦和離心機(jī)粗選傾斜斗溢流，其中處理加溫?fù)u床尾礦方面最優(yōu)，各項(xiàng)指標(biāo)較理想，獲得 WO3品位為 23.99%、回收率達(dá)到 72.293% 精礦。雖然精礦富集比仍然比較高，但是尾礦品位比較低，可以直接排尾，不需要增加后續(xù)掃選作業(yè)。但當(dāng)精礦品位達(dá)到 20% 時(shí)，可以作為鎢細(xì)泥產(chǎn)品生產(chǎn)銷售。