金陶公司關于尼爾森選金礦石應用條件的試驗研究與工業應用

畢顯才

（內蒙古金陶股份有限公司，內蒙古 赤峰 O24327）

尼爾森選礦機是一種高效的離心重選設備。它適用于從礦石中和其它的固體物料中回收金、銀、鉑族等貴金屬及其它較大比重的金屬礦物的選別，已成為世界黃金、貴金屬伴生的有色金屬選礦廠最受歡迎的重選設備，是一種選別高效、環保條件好的重選技術。在黃金工業中，它是替代混汞板、重選流槽、跳汰機的最好選擇，是綠色礦山選擇的趨勢。內蒙古金陶股份有限公司（以下簡稱金陶公司）以重力選礦+浮選替代混汞和氰化浸出工藝。金陶公司一選廠2008年9月建廠，2013年10月工藝改造為尼爾森重選+浮選工藝流程。二選廠2014年5月改造為尼爾森重選+浮選工藝流程。為探求尼爾森選礦機的最佳應用條件，金陶公司2016年11月16日-22日，同時處理2#礦石，進行生產對比。驗證兩廠不同工藝尼爾森回收效益，驗證結果，一選廠反推金原礦品位2.83g/t，二選廠反推金原礦品位3.19g/t，反推金原礦品位相差0.36g/t，一選廠重選回收率33.85%，二選廠重選回收率38.91%，兩廠重選回收率相差5.06%，金陶公司進行調試。①在一廠工藝中尋找金屬沉積。②兩廠調換尼爾森，調整生產尼爾森參數，來保證共同操作條件，均未能查明原因。為此，金陶公司一選廠進行尼爾森選金礦石應用條件的試驗研究與工業應用[1]。

1 研究內容及目的

表1 礦漿的檢測、篩析數據

通過對兩廠工藝流程進行考查，查明尼爾森回收率差異的原因。

通過尼爾森試驗，尋找對尼爾森最佳參數，指導現場生產，提高企業經濟效益。

1.1 金陶公司兩廠尼爾森重選篩析對比考查

首先，選礦工程技術人員截取兩廠尼爾森給礦礦漿，進行檢測、篩析，結果如表1。

由上述篩析數據質量粒級分布表明，+100目粒級二選廠占優。-100目粒級一選廠占優。二選廠粗粒級占優。

圖1 兩廠的金屬產率圖

由圖1表明，+140目粒級與-400目粒級金屬量，一選廠占優。-140目+400目粒級金屬量，二選廠占優。

圖2 兩廠篩析樣粒級金屬量正累計曲線圖

篩析結果：

（1）綜上所述，初步得出篩析結論，金屬量與質量粒級分布，一選廠粗粒級尼爾森給礦濃度二選廠（58%）低于一選廠（66%）。

（2）與細粒級占優。一選廠尼爾森給礦粒度特性，存在沒完全解離或過磨的粒級高于二選廠的可能性。沒完全解離的粗粒級與過磨的微細粒均不利于尼爾森選別。

（3）由圖2表明，一選廠的尼爾森給礦金屬分布離散度高，二選廠尼爾森給礦金屬重選分離偏移距更大，金屬分離效率更高，可選性更優，更有利于尼爾森重選。

1.2 兩廠流程考查

金陶公司聯合長春黃金研究院，于 2018年3月27日與3月31日，兩次三班24小時取樣，對兩廠共同處理6#礦石進行磨浮流程考查。在考查期間，供礦時，金陶公司調度室盡量保證兩廠礦石性質相同、穩定。

結論：

共同處理6#礦石，結合兩廠工藝流程與流程檢測化驗，一廠經過3245溢流球磨機進入尼爾森重選的礦石品位為3.327 g/t；二廠經過兩段磨礦進入尼爾森重選的礦石品位為4.674 g/t，相差1.347 g/t。

共同處理6#礦石期間，因兩廠工藝差別，重選回收率相差5.24%，反推金礦原礦品位0.4g/t，金屬損失率17.09%。

重選給礦二選廠單體金含量高于一選廠8.24%。

尼爾森回收-0.15+0.045(mm)效果最佳。對-0.045（mm）回收效果較差。對+0.15(mm)回收較差的原因是沒有完全解離。

結合與兩廠篩析對比及流程考查，可以得出，兩廠尼爾森重選回收率差距產生的原因由兩廠工藝不同所致。階段磨礦更適合金陶公司金礦石的選別，同時更有利于尼爾森重選。

1.3 尼爾森應用條件的試驗研究

為研究影響尼爾森試驗選礦回收率的礦石性質及尼爾森最佳操作參數，金陶公司一選廠試驗室與河南省巖石礦物測試中心，做了金陶公司3#礦石關于尼爾森試驗應用條件的試驗研究。試驗采用單因素變量法。試驗內容：①磨礦細度變量試驗；②隔粗變量試驗（數據來源于河南省巖石礦物測試中心對金陶公司礦石的試驗）；③濃度變量試驗；④G值變量試驗（富集錐轉速）；⑤反沖洗水變量試驗；⑥富集時間變量試驗。

試驗準備：由一選廠技術人員取3#礦1000kg，破碎至3 mm以下，縮分成每份4 kg。首先通過磨礦試驗確定達到所需磨礦細度的時間，再為尼爾森重選提供所需磨礦細度的產品。

1.3.1 磨礦細度變量試驗（試驗單位金陶公司一選廠試驗室）

固定條件：給礦量為4Kg 、重力G 值為60、濃度65%、反沖洗水量定為3.0、給礦速度。

變化條件：不同磨礦細度的礦漿。

結論：

3#礦尼爾森回收率和富集比隨著磨礦細度的增加而提高，在65%達到最佳值。

本次試驗中，高細度能保證礦石充分解離，同時尼爾森給礦粒級窄，在重力選礦作業中，同等粒級，比重大的顆粒金優先富集，所以高細度回收率較高。但給礦粒級較寬時，細度過高，細顆粒金存在流失的風險。

因為本試驗磨礦為開路試驗，生產中為閉路，所以給礦粒級較寬，因此進行隔粗試驗。

生產中應提高分級效率，防止跑粗或過磨。

表2 尼爾森細度變量試驗結果

1.3.2 隔粗試驗（試驗單位河南省巖石礦物測試中心）

在生產工藝中進行試驗。利用濃度計算，取大致相同質量尼爾森給礦，利用不同篩孔進行隔粗，篩下物進行尼爾森選礦。根據前期試驗室研究結果，固定重力倍數為70G，給礦量設計固定為20kg，給礦速度在500g/min～1000g/min之間，反沖洗水量為3.5L/min～3.6L/min。

表3 尼爾森隔粗試驗結果

結論：

由表3可知，在試驗范圍內，當有過粗粒級物料進入尼爾森時，會導致物料在富集錐中堆積，干擾顆粒金的回收。

隨著隔篩尺寸逐漸減小，精礦產品粒度組成趨于均勻，金精礦的品位逐步上升的趨勢；回收率有先增加后下降趨勢。

隨著隔篩尺寸降低，有利于金精礦的富集比的增加，但當隔篩尺寸降低到一定程度后，再隔篩尺寸，富集比將趨于平緩，并且富集比還會有降低的風險。

試驗為開路，而生產中為閉路循環，給礦粒級較寬，細度過高會導致部分粗顆粒金過磨，微細粒級不利于尼爾森回收，反而降低回收率。細度過低，粗粒級脈石會干擾細粒級顆粒金富集。

窄粒級適宜于尼爾森選礦，對于現場尼爾森給礦物料，隔篩尺寸控制在1.5mm～2mm之間是合適的[2]。

1.3.3 尼爾森給礦濃度變量試驗（試驗單位金陶公司一選廠試驗室）

固定條件：給礦量為4Kg 、重力G 值為60、細度65%（-200目）。

反沖洗水量定為3.0、給礦速度4Kg/3min。

變化條件：不同濃度的礦漿。

表4 尼爾森給礦濃度變量試驗結果

結論：

由上述試驗結果可知，濃度由35%至65%，產率持平。回收率，遞減，富集比遞減。

說明，低濃度有利于尼爾森選別。

1.3.4 尼爾森G值（重力倍數）變量試驗（試驗單位金陶公司一選廠試驗室）

固定條件：給礦量為4Kg 、細度65%（-200目）、礦漿濃度50%、反沖洗水量定為3.0、給礦速度4Kg/3min。

變化條件：不同重力G 值。

表5 G值（重力倍數）變量 試驗結果

結論：

（1）由于當給礦細度和反沖洗水量一定時，隨著G40升至G60，物料受到的離心力逐漸增加，回收率和富集比均增加。

（2）隨著G60升至G120，不僅顆粒金受到的離心力逐漸增加，其它物料收到的離心力也逐漸增加，由于反沖洗量一定，因此很難實現顆粒金與其它粗顆粒物料的有效分離，導致顆粒金和其它物料均最大極限的富集至富集腔中，還可能會導致富集腔內的中細粒級顆粒金被其它物料取代從而排至尾礦中，進而導致金的品位和回收率均下降趨勢。

1.3.5 反沖洗水變量試驗（試驗單位金陶公司一選廠）

固定條件：給礦量為4Kg 、細度65%（-200目）、礦漿濃度50%、給礦速度4Kg/3min、重力G 值60。

變化條件：不同反沖洗水量。

表6 反沖洗水變量試驗結果

結論：

（1）在試驗范圍內，隨著尼爾森反沖洗水量由2.2L/min升至4.7L/min，金精礦的品位逐步增加。

（2）反沖洗水量由4.7L/min升至6.9L/min，尼爾森精礦品位降低，精礦中金的回收率降低。

（3）當給礦細度和重力倍數一定時，隨著反沖洗水量增加，物料受到的反向沖洗力逐漸增加，物料被沖散的程度也逐漸增加，因此能夠實現顆粒金與其它物料的有效分離，顆粒金最大極限的富集至富集錐，提高重選回收率；

（4）但當反沖洗水量增加到一定程度后，導致部分細顆粒金在收到反向沖洗力的作用下排至尾礦中，進而導致金回收率下降，富集錐中有效顆粒金數目將很難繼續增加，因此富集比也會趨于飽和后，甚至降低回收率。因此，在現場實際生產中，反沖洗水量需適中，生產中可以適當增加或者降低反沖洗水量進行指標對比，選擇合適的反沖洗水量以提高尼爾森重選回收率。

1.3.6 富集時間變量試驗（試驗單位金陶公司一選廠）

固定條件：細度65%（-200目）、礦漿濃度50%、給礦速度4Kg/3min、重力G 值60、反沖洗水量3.0。

變化條件：不同給礦量。

結論：

（1）隨著給礦量的增加，富集比與給礦量基本呈線性關系，說明再增加給礦量，可以繼續增大富集比。

（2）給礦量增加，回收率降低。

（3）尼爾森富集腔的體積一定，即富集腔所容納的精礦體積量基本確定，比重較小的顆粒必定收到較小的離心力，比重較大的顆粒必定收到較大的離心力，因此隨著給礦量增加，比重較小的顆粒必定被比重較大的顆粒所替代，即脈石顆粒盡可能的被顆粒金所取代，從而導致隨著給礦量增加，金精礦的品位逐步增加，但是，尼爾森富集腔的體積飽和后，必然會導致部分金精礦進入尼爾森尾礦，精礦中金的回收率卻逐漸降低。應該在保證重選回收率的前提下，合理控制給礦量，得到的重選精礦再進行搖床進而獲得高富集比的重砂產品。

表7 富集時間變量試驗結果

2 試驗總論

（1）經過大量的試驗室研究，基本摸清尼爾森重選機的影響金陶公司3#礦石規律，影響因子大小基本為：給礦細度＞富集時間＞給礦濃度＞G值＞液態化水量。

（2）給礦細度是決定尼爾森重選回收率的關鍵。給礦細度取決于隔篩尺寸和磨礦細度。不同礦石有不同嵌布粒度，決定了不同的磨礦細度。不同給礦細度決定不同的G值和反沖洗水和不同的富集時間，試驗證明高細度適合高G值，低反沖洗水和低富集時間；低細度適合低G值，高反沖洗水和高富集時間。

（3）高富集時間會增加精礦富集比，但會降低回收率，建議采用適宜的富集時間，通過搖床來提高富集比。低富集時間會使尼爾森精礦產率過高，搖床工作量加大。富集時間同時決定了反沖洗水的變化，建議隨時間增加，反沖洗水量同步增加。富集時間建議由尼爾森選礦比來設定。

（4）降低礦漿濃度均能增加回收率，但要考慮低濃度對浮選的影響。 建議增加濃密機，就可以適當降低尼爾森給礦濃度，防止低濃度影響浮選。

（5）建議現有尼爾森增加變頻器來改變G值。根據細度調整G值。

（6）根據礦漿細度和濃度調整反沖洗水，同樣要考慮低濃度對浮選的影響。采用低反沖洗水時，小心注意堵塞富集錐。

（7）G值與反沖洗水具有匹配性。因為反沖洗水量一定，給礦速度大小決定了給礦濃度的大小，所以其試驗原理等同于給礦濃度，生產中取決于尼爾森的處理能力和生產的過程礦石性質及現場操作，所以沒有單獨進行給礦速度試驗研究。

（8）對于工業實際生產中，為了提高重選精礦回收率，可以通過適當調整給礦細度、減少富集時間、降低給礦濃度、調整重力倍數、調整液態化水量中的一種或多種來實現。

本試驗僅針對金陶公司3#金礦石，不同礦石嵌布粒度不同，比重不同，回收率不同，反映規律敏感度不同。由于顆粒金的偶然性因素，導致個別數據的跳躍和紊亂，但從總體趨勢分析，依然存在規律，來指導生產。

3 研究結果在金陶公司一選廠的工業應用實踐

造成金陶公司兩廠尼爾森回收率的生產差距主要因素是工藝流程的不同。基于不改變工藝的前提下，一選廠進行如下調整。

（1）細度調整：

改善直線篩孔徑，2mm*30mm改為4mm*25mm。優化尼爾森入選細度。

加強生產檢測，調整鋼球配比，盡量使一選廠尼爾森給礦粒級特性趨向于二選廠。

（2）調整尼爾森入選濃度：

一選廠2017年12月9日至21日處理二礦礦石從12月12日四點班開始，降低尼爾森入選濃度，由65%～70%降低至55%～60%，20日下午出庫重砂到冶煉廠冶煉，試驗對比前后結果如下：

隨著濃度的改變，細度相應也發生變化。試驗結果回收率提高了1.57%。

（3）處理2#、6#礦石，調整富集時間為60分鐘。

（4）6#礦、2#礦均采用低反沖洗水量。

（5）工藝調整，KC30由KC40排礦時工作，改為處理旋流器沉沙，防止顆粒金重新進入球磨而過磨，但在生產中降低濃度過高帶來的影響。

（6）改善旋流器設備參數， 減少溢流管的長度，加強旋流器的壓力，提高旋流器的效率。

4 結語

2018年6 月至12月，金陶公司一選廠，改善尼爾森操作條件，處理6#礦石Au回收率由原來25.57%提高到32.34%提高了6.77%，處理2#礦石Au回收率由29.76%提高到37.50%，提高7.74%，大大提高了經濟效益，具有在同類礦山推廣的價值。