处理细级别选矿尾矿的新型分选设备.pdf

2 4 国 外 金 属 矿 选 矿 2 0 0 4 ． 8 理论 与 实 践 处理细级别选矿尾矿的新型分选设备 P H 马克 西姆夫等 摘 要 选矿尾矿一直是困扰矿山企业的问题之一。本文对细级别选矿尾矿的再回收进行了研究。试验结果表明， 新型螺旋液 流预选机、 离心重力分选机 、 离心振动分选机和磁流体离心振动分选机可以实现矿物混合物的分离。试验表明， 高效的 重选分离工艺是解决现代生产中主要问题的后备技术。 关键词 尾矿 螺旋液流预选机 离心重力分选机 离心振动分选机 离心磁流体分选机 选矿尾矿的堆积是矿 山企业 的一个 大问题 。米 祖尔斯克选矿厂的尾矿场尾矿储量为 3 0 0多万 t ， 菲 阿格顿斯克选矿厂尾矿场尾矿储量为 4 0 0 万 t ， 萨顿 斯克铅锌公司的老尾矿场尾矿储量为 3 0 0多万 t 。 在成为严重的化学污染发生源的同时， 尾矿场 也是新型加工工艺 的原料基地 。这 是因为它含有 多 种未 回收 的金 属， 其 中含 铁 6 ． 2 ％、 铝 5 ． 0 ％、 锰 0 ． 1 6 ％、钛0 ． 1 8 ％、铅0 ． 2 1 ％、锌0 ． 3 2 ％、铜 0 ． 1 0 ％、 银 4 ． 2 g ／ t 以及 微 量金 。主要 金 属 的 含量 变化范 围为 铜 0 ． 0 5 ％～0． 6 ％、 锌 0 ． 0 5 ％～1 ． 2 ％、 铅 0． 0 5 ％～0 ． 8 ％。 从选 矿尾矿 中可 以得 到以下商业 产 品 含锌 和 铅 3 ％～1 0 ％的工业产品、 含锌和铅 2 0 ％以上 的精 矿 、 含硫大 于 3 0 ％的黄铁矿精 矿 、 含二 氧化 钛 3 0 ％ 以上的钛镁精矿、 含锰 2 0 ％以上 的铁锰精矿、 含铜 0 ． 3 ％--2 ． 0 ％的石英熔剂 、 石英砂和石英 一长石砂等。 在生产过程中， 采用精确的分馏和高效的细粒 矿物重选设备， 可提高有价金属的回收率。新型结 构的离心重力分选 机 的分选 箱制成 螺 旋形 ， 实现 了 矿物混合料在上升水流中按密度的分离。 矿物混合物迎着作为分选介质的上升水流方向 给人槽 内 图 1 。此时 ， 轻 颗粒处 于悬 浮状态 ， 被 水 流带 出通道外 ， 形成上 层 轻 产物 。较 大密度 的颗 粒沉到通 道 的底 部 。变换 器 改 变 分离 介 质 的速 度 场 ， 形成循 环流 涡 流 。与分离介 质 运 动方 向相 反的物料在涡流 中下沉 ， 依 靠 离心力 和重 力 作用 得 到精选。此时， 在干扰沉降作用下沿着通道壁运动 的低密度颗粒被 “ 清洗 ” ， 并被 带 到上层 液 流 中。重 产 品颗粒逐渐在 涡流中下沉 ， 并从通 道 中排 出， 形成 下层产物 。 圈 1离 心 重 力 分 选 机 1 一原矿进料管； 2 一分选箱； 3一 流量变换器； 4 一轻产 品排出管； 5 一进水管 ； 6 一 重产品料仓； 7 一重产品排出管； 8 一振荡器； 9 一原矿仓； 1 0 一螺旋槽 为了研究 分选效率 ， 用样机对石英 p2 6 5 0 k g ／ m 和磁铁矿 p 5 2 0 0 k g ／ m 两种成份的混合 物料 粒度 为 一0 ． 40． 1 mm， 重 量 比为 3 1 进行 了 试验。在振动时 ， F e 3 O 在重产品中的回收率提高 6 ％， 品 位 提 高 2 ％。 在 重 产 品 中 ， 分 选 效 率 从 8 0 ． 5 7 ％提 高到了 8 4 ． 2 9 ％。 还用石 英 p 2 6 5 0 k g ／ m3 和重 晶石 p 4 4 5 0 k g ／ m3 的混合物料 粒度为 一0 ． 4 0 ． 1 m m， 重量比 为 3 1 进行了研究。第一种混合物料中的分离组 维普资讯 2 0 0 4 ． 8 国 外 金 属 矿 选 矿 2 5 分之间的密度差为 2 5 5 0 k g ／ m ， 第 二种混合 物料 的 分离组 分密 度差 为 1 8 0 0 k g ／ m ， 以此 来证 明 ， 当分 离组分之间的密度差变小时 ， 混合物料分离的可能 性 。 为了在上升水流中按密度分离矿物混合物， 设 计和研究 了新型结构 的预选 机。它依 靠螺旋形 上升 矿浆流的形成来提高矿物分离效率。 现有设备的缺点是细级别颗粒随轻产物一起损 失掉。这种损失与物料转移所需要的液流在通道内 高的速度有关 ， 当液流 沿着 分选 机通 道螺旋 轨迹 运 动时， 物料在分选室内处于悬浮状态决定了上述缺 点 。 分选机 的分选 室 的通道 的截面制 成 圆形 ， 在通 道内沿高度依次安装与竖轴成一定角度的液流变换 器 图 2 。其分离原理 与前面叙 述离心 重力分选 机 类似 。 } 图 2具有 螺旋 矿浆 j 匿流 的预选 机 1一分选 室 ； 2一原矿 料斗 3一重 产 品料斗 4 一进水管 ； 5 一轻产品排矿管 6 一液流变换器 在采用螺旋液流和直线液流进行混合物料分离 的分选机对 比试验 时 ， 采用粒度 为 一0 ． 40 ． 1 mm， 重量 比为 3 1石英和重 晶石 的混合物料。根据水的 耗量监测分选 室液流的速度 。根据在三 溴 甲烷 中的 分离结果来确定选矿 产 品的质量 。 随着液 流速度 的增 大 ， 轻产 品的产率 提 高。但 是 ， 液流速度对螺旋 液 流预选 机 的上层 产物 产率 的 影响较小 图 3 。 图 3 给矿■ 5 k g ／ t 时j 匿渡 速度对 上层 产品严 率 的影响 1 一螺旋液流； 2 一直线液流 随着 给矿量 Q 的增 大 ， 上层 产 品 的产率 在通 道 内颗粒 浓度达 到最 大值 之前 是增 加 的 图 4 ， 随 后 ， 产率减小 ， 在达 到最 小值 时 ， 可 以看 到颗粒 在分 选机通 道内发生堆 积。当直线液流和螺旋液流 的速 度为最佳值 时 ， 轻产 品中重 晶石 的损失 从 3 9 ． 5 ％减 少到 2 0 ． 5 ％。同时， 石英轻颗粒对重产品的污染减 少 ， 重 产 物 中 重 晶 石 的 含 量 从 6 5 ． 2 ％ 增 加 到 8 0． 0％ 术 ＼ 锝 Q， k g h 图 4 给矿 ■对 上层产 品产 率的影 响 1 一螺旋液流； 2 一直线液流 表 1 混合物料的分离结果 直线运动液流 重 产 品 2 3． 2 6 5． 2 6 5 ． 2 6 0 ． 5 2 0． 2 轻产品 7 6 。 8 1 2 。 9 7 8 ． 0 3 9 ． 5 7 9 。 8 原矿 1 0 0 ． 0 2 5． 0 7 5． 0 1 0 0 ． 0 1 0 0 ． 0 螺旋运动液流 重产 品 2 4 ． 9 8 0． 0 4 2． 0 7 9． 7 1 4 ． 0 轻产 品 7 5 ． 1 6． 8 8 6． 0 2 0 ． 3 8 6 ． 0 原矿 1 0 0． 0 2 5． 0 7 5． 0 1 0 0。 0 1 0 0 ． 0 由此 可知 ， 通过 在预 选机 通道 中创 造螺旋 状运 动的上 升液流 ， 可 以减少重矿 粒进入 轻产品 中的量 。 维普资讯 2 6 国 外 金 属 矿 选 矿 2 0 0 4 ． 8 在有用矿物选矿中， 可以采用在磁流体 中按密 度来分选物料 的方法 。在不 均匀 磁场 作用 下 ， 在磁 流体 中产 生 的推力 将 作 用 在具 有不 同密 度 的 矿粒 上 。 在含有大量水分的物料分选时， 颗粒会粘结为 团聚体 ， 因而降低了分选过程的效率。此时， 不能够 分离粒度为一0 ． 5 mm的混合物料。颗粒团聚体的 破坏是有效磁流体分选的先决条件。分选室作成转 子的形式， 使颗粒移动到磁性液体的运动层中。 分选 机 图 5 由安装 在机 座 上 的 电磁 线 圈 组 成 ， 环形磁极靴安 装在 电磁 线 圈内部 。环形 磁极 靴 内表面为抛物线剖面 。转子与环形磁极靴 呈同心安 图 5 离心磁流体分选机 1 一转子 ； 2 一线圈； 3 一磁极靴； 4 一轴承 5 一支承辊 装。转子中充满铁磁流体。该铁磁流体受到带有磁 极 靴的电磁 系统 的磁场作用 。电磁 系统 沿转子 高度 方向安装。通过三角皮带传送装置， 电动机带动安 装 在轴 承中的轴 。 由不同密度 的颗粒组成 的矿物混合 物给入磁流 体层 中。在推力、 磁力 、 离心力和重力作用下 ， 混合 物料发生分层。较大密度的颗粒被推到转子壁上 ， 随着物料 的积累进 入底 部 ， 而较 小密 度 的颗粒积 累 在转子的中心部分 ， 沿磁性液体滑动， 经空心轴排 出 。 分选机 的工 艺试 验分 为两个 阶段 。首 先 ， 确 定 最大的分离精度， 接着评价分选机的工作效率。磁 流体分选矿物的效果取决于被分选组分的密度、 粒 度和分选介质 的黏度。 利用其他条件不 变时只改变一个参数 的高斯 一 赛德尔法 进行 试 验 设 计 。采用 小 的给矿 量进行 试 验 ， 以创造有利 的分选 条件 ， 减少被分选组分 的相互 干扰。用汉科 克公式评价分选效率。应用粒度为 一 0 ． 5 0 ． 1 mm 的两种组分的混合物料研究转子 的旋转速度对组合颗粒的分选效果的影响。 在下一 阶段 ， 用 粒 度 为 一0 ． 50 ． 1 mm 的石 英、 黄铁矿和方铅矿三种人工混合物料进行试验。 分选机 的给矿量 为 3 ～1 0 k g ／ h 。试验 结果列 于表 2 中。 表 2 三种矿物混合物料的分选结果 产率／ ％ 产品中组分的品位／ ％ 试验 号 下层 中 间 上层 下 层产 物 中间产物 上层产 物 产物 产 物 产 物 P b F e S P b F e S S i O2 F e S s i c h 1 1． 0 1 6． 0 83． 0 1 0 0 一 1 0 0 一 1 0 0 2 1． 5 4 6． 7 51． 8 1 0 0 一 一 95． 2 4． 8 1 0． 2 8 9． 8 3 1 ． 1 4 4． 3 5 4． 6 1 0 0 一 0． 8 9 3． 8 5． 4 1 5． 2 84． 8 4 0． 7 11． 5 87． 8 1 0 0 一 1 0 0 1 0 0 5 2． 0 4 6． 4 5 1． 6 7 0． 4 2 9． 6 0． 2 9 3． 3 6． 5 1 1． 6 88． 4 6 1 ． 5 3 2． 4 6 6． 1 1 00 一 0． 1 9 9． 7 0． 2 0． 6 1 98． 4 为了综合 回收矿 物组分 ， 采用 离心 振 动分选 机 组 图 6 ， 其处理 粒度 为 一2 ． 00 ． 0 3 7 mm， 给矿处 理 量为 5 0 0 k g ／ h 。分选 机 组 包 括 预 选 机 、 离心 重 力分选机 、 离心振 动分 选机 和磁 流体离 心 振 动分选 机 。 预选机可以分离出轻脉石矿物 ， 使物料量减少 4 ／ 5～7 ／ 8 。预选 机通道 内安装 有液 流 变换器 ， 它 可 为矿物混合物分选创造必需的流体力学条件。水给 入通道内， 水速依靠阀门调节 ， 采用膜传感器检验。 调节 预选 机的工作制度 主要 在于选 择最佳 的液 流速 度 。 用离 心重力分选机从预 选机 的轻产 品中再 回收 有价成份。不 同密度的原矿给入料斗中， 再从这儿 进 入螺旋 状通道 中 ， 并被上升水 流推动 ， 沿 螺旋线 运 动 。密度较轻 的颗粒 被水 流带 出， 而密 度较 大 的物 料迎着水流 向下运 动 ， 进入通道 的下 部。在安装有 维普资讯 2 0 0 4 ． 8 国 外 金属 矿 选 矿 2 7 精矿 图 6 离 心振动 机组 流程 1 一预选 机 2一离 心重 力分选机 ； 3一离心 振动 分选机 ； 4一磁 流体 离 心振动 分选机 流量变换 器 的地 方 ， 涡流 区 的形 成 促进 颗 粒 分 选 。 密度较重 的颗粒作 为重 产品进入 料斗 中，经过排 料 管排 出 ， 轻产 品被水流带到螺旋通道 的上部 。 细粒重产品的分离在离心振动分选机中进行。 物料 给入转子 中 ， 在离心力 的作用下 ， 密度较大 的颗 粒进入转子 的表面 ， 形成物料层 ， 而密度较小 的物料 漂起来， 经管道排出， 成为轻产品。借助振动， 给入 的水通过圆锥体之间的孔 ， 分 出捕获在转子表面上 的颗粒。选择转子的转速和振动参数来调节分选过 程 。 磁流体静力离心振动分选机用于从非磁性组分 中最终分 离有价 颗粒 。因必须 先分 离 出磁性组 分 ， 所以在机组中安装了辊式磁选机。在磁流体分离过 程中， 在不均匀磁场作用下的铁磁性胶体中， 颗粒实 现了按密度的分离。这样在强铁磁性胶体中产生了 外加推力， 这等价于增大了胶体的密度。 将铁磁性胶体充满分选箱到一定水平 ， 使其保 持一定的磁感应强度。原料给入分选箱 中， 进入铁 磁性胶体中， 按密度分层 ， 形成轻密度颗粒流和中等 密度颗粒流 。颗粒 连续 地从工作 区中排出 。依靠 分 选箱 的振动 ， 颗粒 被分 离到相 应 的接收 箱 中。通 过 调节转子的转速和转子振动参数， 来优化分选过程。 尾矿的精确分馏和高效重选工艺是暂时未被利 用的解决现代矿业生产 中很多问题 的一项后备技 术 。 陈经华 ； 李长根 0 4 0 8 0 5 上接第 4 5页 续表 1 给矿量 铜精矿 铅精矿 锌精矿 铜精矿和铅精 年 代 ／ t a l 品位／ ％ 回收率／ ％ 品位／ ％ 回收率／ ％ 品位／ ％ 回收率／ ％ 矿银回收率／ ％ 1 9 93 8 00 1 8． 5 7 6． 9 6 9． 6 7 6． 2 5 3． 4 8 6． 4 7 7． 3 1 99 4 8 11 2 0． 5 6 8． 4 69． 6 78． 5 5 3． 3 8 5． 6 76． 1 1 9 9 5 7 5 0 2 2． O 6 6． 2 68． 7 77． 8 5 3． 3 8 6． 8 74． 1 1 9 9 6 8 4 2 21． 2 61 ． 6 69． 3 76． 4 5 4． 1 8 8． 7 74． 4 1 99 7 8 9 8 1 9． 8 6 2． 6 7 0． 2 76． 8 5 3． 3 8 9． 8 7 5． 8 1 9 9 8 9 5 6 21． 6 6 4． 6 7 1． O 77． 6 5 3． 6 8 7． 8 7 6． 0 1 9 9 9 9 7 6 2 1． 7 6 8． 8 7 0． 2 78． O 5 4． 2 8 8． O 7 6． O 2 0 0 0 9 7 6 2 3． 4 6 3． 7 6 9． 7 7 7． 3 5 5． 8 8 8． 4 7 7． 1 2 0 01 9 8 4 2 2． 4 6 4． 1 71． 9 7 5． 1 5 5． 8 8 9． 4 7 7． 6 20 0 2 1 0 5 8 20． 3 61． 3 7 2． 6 7 7． 4 5 5． 7 8 8． 9 7 6． 7 维普资讯