細粒礦物重選技術探討

秦廣林

（山東黃金礦業科技有限公司選冶實驗室分公司，山東 煙臺 264000）

隨著礦產資源的不斷開發和利用，現代礦山不得不面臨礦石日益難選的局面。同時，由于以前選礦工藝較為落后等原因，我國目前積累有大量的老尾礦，若采用合理的工藝將這些尾礦加以開發利用，可以使之變為巨大的社會財富；若廢棄不用，不僅污染環境，還占用大量的耕地，更是對資源的極大浪費。重選作為一種古老的選礦技術，以選別過程簡單，處理粒度范圍寬，環境污染小等優點，在選礦中占有重要地位。在學者不斷的探索和研究下，我國細粒礦物重選技術獲得了長足的進步，主要表現為細粒重選設備及理論的不斷涌現。

1 細粒重選理論評述

在重選過程中，隨著礦物顆粒的減小，其表面積增大，礦物表面特性的影響明顯增強，礦物顆粒的行為表現為凝聚或分散。同時，細顆粒礦物在介質中運動時，物理分選力相對于粘滯阻力而言，其影響較弱，這使得在分選區域內，脈石礦物與目的礦物不能產生足夠的位移差，從而較難甚至不能達到有效分離的目的。根據拜格諾1954年的研究發現，懸浮體在層流狀態下運動時，固體顆粒

到連續剪切作用足夠大時，分散壓力與礦粒在介質中的重力達到平衡，顆粒呈懸浮狀態。如圖1所示。

圖1 拜格諾的層間切力和層間斥力示意圖

在上層水流的作用下，首先達到平衡狀態的輕質礦物容易發生位移。在此原理基礎上，一些有軌道剪切力的流膜選礦設備應運而生。常用的流膜選礦設備有懸振錐面選礦機、橫流皮帶溜槽、BM選礦機等。

離心力選礦是目前細顆粒重選的一種有效的分選方法。由于微細顆粒其本身質量小的原因，在單一的重力場中實現分離是很難的，甚至是難以實現的。為了加強重選分離效果，采用離心力代替重力是一種有效的方法。常見的離心力選礦設備有：Falcon和Knelson選礦機、云錫式選礦機等。

研究證明，適當的垂向連續或脈動水流可以使粒群松散。所以若礦物顆粒“深水層”中產生垂直振動和離心力場中的“徑向”運動，既可以保證粒群的有效松散，又可實現脈石礦物與目的礦物的有效分離。

2 細粒重選設備新進展

自20世紀60年代以來，國內外學者對處理微細粒礦物重選設備進行大量的研制工作。其原理主要以流膜重力分選、離心力場作為基礎、附加單向、往復、振擺及軌道剪切等作用力來強化分選效果。

3 流膜重選設備

（1）橫流皮帶溜槽。橫流皮帶溜槽克服了在分選過程中缺乏使礦粒松散力的缺點，使選別的富集比大為提高。該設備較皮帶溜槽在處理能力和選礦粒度下限上均有較大突破。據資料顯示，該設備對10～100μm的錫石有較高的富集能力，富集比高達20～40倍。

（2）懸振錐面選礦機。懸振錐面選礦機是昆明理工大學經新開發出的處理微細粒礦物的重選設備。該設備所采用的技術原理是：在固定斜面鋪展流膜的分選基礎上，引入機械剪切作用，加強拜格諾力的作用，使礦粒群充分松散，并按比重分層。在摩擦阻力的作用下，實現輕礦物與重礦物的運動差異，從而達到到不同比重礦物的分離。據試驗數據顯示，該設備處理細粒錫尾礦可達到6～10倍的富集比和60%以上的回收率。

3.1 離心選礦設備

云錫公司首次將離心力引入礦泥選礦設備中，有效地降低了礦泥的回收粒度下限，是鐵、錫、鎢等礦種礦泥的良好粗選設備。典型設備有單轉鼓、雙轉鼓離心選礦機，雙層及三層離心選礦機，串聯離心選礦機等。這類設備對細粒重礦石回收指標高，但存在著不能連續選別，處理量小，富集比低，水電耗量大，操作管理要求嚴格等缺點。

（1）SL射流離心機是一種連續排礦的細顆粒重選設備，其力場特征是以離心力、拜格諾力和高壓水射流強沖擊力所組成的瞬變聯合力場。該設備通過在廣西大廠的選礦試驗研究表明，可對-10μm的礦物顆粒進行有效分選。多重力分選機是離心力場和斜面流力場相結合的可連續分選設備，其原理是將普通搖床的水平面卷成圓筒形沿軸線轉動，同時在轉動的滾筒上再附加正弦波的擺動，整臺設備平衡性好，不產生振動。

（2）尼爾森（Knelson）選礦機是采用離心作用強化分選的離心選礦設備，可以提供60倍于普通重力場的離心力場。在此力場所受的密度差也相應放大，這樣使得分選更容易。目前，該設備對金礦的富集比可達1000倍或更高，在我國許多大型黃金生產企業廣泛應用，并取得較好的經濟效益，如中國黃金、山東黃金、紫金集團、招金集團等。

尼爾森選礦機在分選過程中，流態化水使床層松散，輕礦物不斷被沖洗水帶走，新給入的重顆粒礦物不斷填補輕礦物離開后所留下的空間，從而使精礦品位不斷提高，可獲得更高的富集比和分選效率。

（3）MGS多重力分選機。是最早由英國研制的，除引入離心力外，還附加可軸向振動，以改善流膜垂直松散作用，用刮板和沖洗水實現了連續排礦。該設備同樣存在處理量小、富集比不高等問題。該設備在英國WhealJean錫選廠中處理-75μm占83.54%含錫1.53%的細粒搖床給礦時，工業試驗結果表明，可獲得品位45%的錫精礦，回收率為83%。

（4）Kelsey離心跳汰選礦機。澳大利亞Geogics公司的細粒重選設備Kelsey離心跳汰選礦機可對比重差為1～1.5的礦石進行有效富集，粒度下限可達到20μm。它的特點是分選深度深，屬于“深水層”細粒級重選設備。該設備在加拿大RioKemptville錫選廠進行的試驗研究中表明，在處理粒級為75～200μm，品位為13.5%的錫礦時，得到品位為61.2%的精礦，回收率為97.5%。

4 結語

（1）細粒重選設備不斷發展，使物料的可回收粒級下限不斷降低，但細顆粒重選理論研究相對滯后。

（2）在細粒礦物重選中，復合力場的應用是一個重要的發展方向，也具有更廣闊的應用前景。

（3）在流膜選礦設備中，軌道剪切理論的應用是目前最令人滿意也是最成功的剪切方式；研制富集比高及連續排礦能力好的離心選礦機是離心選礦機的主要發展方向；“深水層”理論的應用為細顆粒礦物重選提供了新的發展途徑。