懸振錐面選礦機處理某鎢礦細泥的試驗研究

鐘能，賴振寧

大吉山鎢業有限公司 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。隨著社會發展對礦產資源需求的不斷擴大，供需矛盾日趨加劇，加強對鎢資源有價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械化鎢選廠，是國家“一五”計劃 156 個重點建設項目之一[2]。目前，該選礦廠日處理礦石約3 000 t，年產鎢精礦 3 160 t，每天處理原、次生細泥500 多 t[3]。

在選礦作業方面，粗砂部分可以再提升的空間已經不大，細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生大量細泥，細泥含泥雜質多，導致鎢細泥回收一直是選礦界的一大難題[4-5]。

近年來，研究人員在鎢細粒回收方面取得了積極進展。Xiong Tao 等人[6]采用大型 SLon-2400 離心機處理某微細粒鎢礦物，原礦 WO3含量為 0.22%、-40 μm 分布率為 81.85%，在最優條件下可獲得 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對某搖床尾礦進行了試驗研究，給礦粒度和品位分別為 -0.074 μm 和 0.22% 時，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 19，分選效果良好，說明該設備可有效解決細粒級黑鎢礦的回收難題。黃翔等人[8]運用懸振錐面選礦機對某黑鎢細泥進行了工業試驗，在給礦品位為 2.4% 時，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，該結果表明懸振錐面選礦機一次粗選可以取代原工藝的重選作業和浮選作業，既能簡化流程，節約藥劑成本，又能解決細泥黑鎢難以回收的問題。

為進一步回收細粒級鎢礦物，減少有用金屬流損，江西某鎢礦采用云南德商公司生產的懸振錐面選礦機對不同細泥礦樣開展了工業試驗研究。懸振錐面選礦機是依據拜格諾理論和流膜分選理論，在復合力場下對細粒礦物進行分選的一種新型錐面鋪展流膜重選設備，它在細粒重選中可以獲得較高的富集比[9-11]，在微細粒鎢、錫、鐵、鈾等礦物分選中具有明顯優勢[12-13]，可為微細粒礦物的回收利用提供支持[14]。

1 鎢礦細泥性質

該鎢礦屬巖漿期后熱液裂隙充填石英脈型黑鎢礦床，鎢細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；圍巖是變質砂巖和千枚巖。鎢礦石密度為 2.7～2.8 g/cm3。鎢細泥多元素分析結果如表 1所列。

表1 鎢細泥多元素分析結果Tab.1 Results of chemical multi-element analysis of tungsten fine slime %

2 鎢礦細泥分選流程

江西某鎢礦當前的鎢礦細泥處理流程為重選—浮選—重選聯合流程，如圖 1 所示。

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

在細泥處理流程中，原、次生細泥匯聚，混合經過φ15 m 和φ18 m 濃密機濃縮沉淀、歸隊處理。首先，原、次生細泥經過離心選礦機粗選預富集，脫除大部分細泥，現經過 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，混合精礦經過白鎢常溫浮選作業得到白鎢精礦，浮選尾礦用搖床回收黑鎢礦，黑白鎢精礦混合干燥出售。

當前，細泥選礦工藝存在的主要問題是：細泥回收效果差；在 -30 μm 級細泥尾礦中，金屬流損較大。筆者在現有原、次生細泥回收工藝的基礎上，利用懸振錐面選礦機回收粒度下限低的優勢進行工業試驗，研究如何改進細泥的處理工藝，達到降低細泥尾礦指標、提高精礦產量及回收率的目的。

3 懸振錐面選礦機

試驗所用懸振錐面選礦機直徑為 4 m，轉動電動機和振動電動機功率均為 0.55 kW，可使用變頻器調節。該選礦機安裝在選礦廠精選工段細泥車間原離心機的基礎上。

懸振錐面選礦機的結構如圖 2 所示。機床上帶有振動和旋轉機構，下層支架帶有電動機滾輪裝在圓環形軌道上，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機連接的偏心擺輪機構，床身的錐面坡度為 3°～10°。

圖2 懸振錐面選礦機的結構示意Fig.2 Structural sketch of suspended vibrating cone concentrator

懸振錐面選礦機的工作原理：當攪拌均勻的礦漿從給礦器進入盤面粗選區時，礦漿流隨即成扇形鋪展開并向周邊流動，在其流動過程中，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產生的剪切斥力的作用下，礦粒群在盤面上適度的松散、分層。圓錐盤的轉動將不同密度的礦物依次帶進尾礦槽、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構。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。由于流變層粒群的密集程度較高，又沒有較大的垂直介質流速干擾，故礦物分層能夠在接近安靜狀態條件下進行，所以流變層是按密度分層的較有效區域。隨著設備的轉動，部分礦物在中礦區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律是靠近圓錐頂上方粒度細，越向排礦端粒度越粗。沉積層的細粒、微細粒重礦物容易與分選面附著且較緊，不易被礦漿流帶走，當設備運轉到精礦區時，經沖洗水的作用即可得到精礦。

懸振錐面選礦機可回收粒度下限低的礦物，對細顆粒礦物進行有效回收。設備運行穩定，動力小，能耗低，材備料配件磨損少，維修維護成本低，精礦富集比高，在細顆粒重選方面具有廣泛的應用前景。缺點是占地面積大，處理量小，投資回報周期長。

4 工業試驗

4.1 分選原、次生細泥

將原、次生細泥原礦通過砂泵揚送到選礦廠精選工段細泥車間新傾斜斗上，經濃縮沉降后，通過 PE管給入懸振錐面選礦機。工業試驗期間，可以看見細泥礦漿流層沿著懸振錐面有序散開，尾礦、中礦、精礦區域界限清楚，各分礦區礦漿顏色逐漸變深，回收礦量依次減少。這些現象表明懸振錐面選礦機正發揮分選作用，精礦富集比高。懸振錐面選礦機分選原、次生細泥工業試驗結果如表 2 所列。

表2 懸振錐面選礦機處理原、次生細泥工業試驗結果Tab.2 Results of industrial test for concentrating primary and secondary fine slime with suspended vibrating cone concentrator

由表 2 可知：當錐面的轉動頻率在 6.60 Hz、振動頻率在 11.20 Hz 左右時，懸振錐面選礦機處理細泥原礦得到的精礦富集比可達 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，處理量的大小對分選指標有直接影響，在 200～ 300 kg/h 時，可獲得 WO3品位為 13.76%、回收率為77.397% 的選別指標；大于 400 kg/h 時，回收率僅為38.138%，且尾礦品位達 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以控制尾礦品位。

4.2 分選離心機粗選尾礦

在離心機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。每班日常生產230 t 的離心機粗選尾礦。懸振錐面選礦機處理離心機粗選尾礦工業試驗結果如表 3 所列。

表3 懸振錐面選礦機處理離心機粗選尾礦工業試驗結果Tab.3 Results of industrial test for concentrating tailing of centrifuge roughing with suspended vibrating cone concentrator

由表 3 可知：當錐面的轉動頻率為 10 Hz、振動頻率為 11.60 Hz 左右時，懸振錐面選礦機處理粗選尾礦得到的精礦富集比可達 20 左右，品位在 2% 以上，尾礦指標可控制在 0.09% 左右，平均回收率接近30%。經離心機選別后，尾礦質量分數為 17%，質量分數低時對于微細粒級礦物的回收存在較大影響，微細粒級礦物懸浮于礦漿中在粗選區即被排入尾礦槽。缺點是：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 處理細泥尾礦

在懸振錐面選礦機試驗場旁邊臨時設立一個存礦池，然后在離心機+搖床尾礦 (即細泥尾礦) 溝槽里放入潛水泵，通過鎧裝皮管將細泥尾礦揚送進入臨時存礦池，經濃縮后再給入懸振錐面選礦機。每班日常生產 210～ 230 t 細泥尾礦。懸振錐面選礦機處理細泥尾礦工業試驗結果如表 4 所列。

表4 懸振錐面選礦機處理細泥尾礦工業試驗結果Tab.4 Results of industrial test for concentrating tailing of fine slime with suspended vibrating cone concentrator

由表 4 可知：當錐面的轉動頻率為 10.20 Hz、振動頻率為 11.50 Hz 左右時，懸振錐面選礦機處理細泥尾礦得到的精礦富集比為 14～ 39，而最大回收率僅為 25.571%。經離心機和搖床選別后，細泥尾礦中難以回收的微細粒級有用礦物占比大幅增加，且此時的給礦質量分數也很低 (10% 左右)，對于選別指標有很大影響。缺點是：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 分選加溫搖床尾礦

先用攪拌桶收集加溫搖床尾礦，澄清濾水后裝入編織袋，通過斜坡卷揚機和吊車運到臨時存礦池。在臨時存礦池里放入潛水泵，通過鎧裝皮管將尾礦揚送給入懸振錐面選礦機。每班日常生產 18 t 左右的加溫搖床尾礦。懸振錐面選礦機處理加溫搖床尾礦工業試驗結果如表 5 所列。

表5 懸振錐面選礦機處理加溫搖床尾礦工業試驗結果Tab.5 Results of industrial test for concentrating tailing of heated table concentrator with suspended vibrating cone concentrator

由表 5 可知：當錐面的轉動頻率為 10 Hz、振動頻率為 11.65 Hz 左右時，懸振錐面選礦機處理加溫搖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 15%～ 24%，回收率均高于63%。現場工業試驗獲得的精礦 WO3品位為 23.99%，回收率為 72.29%。由此可以看出，懸振錐面選礦機在處理細泥尾礦方面值得推廣，可以為企業增加經濟效益。

4.5 分選離心機粗選傾斜斗溢流

日常生產，原、次生細泥通過砂泵揚送到選礦廠精選工段細泥車間新傾斜斗上，經過濃縮沉降，底流給入離心選礦機粗選，傾斜斗溢流返回到廠外 18 m濃密機。通過 PE 管將離心機粗選傾斜斗溢流接入懸振錐面選礦機做試驗。懸振錐面選礦機處理粗選傾斜斗溢流工業試驗結果如表 6 所列。

由表 6 可知：當錐面的轉動頻率為 10.60 Hz、振動頻率為 11.16 Hz 左右時，懸振錐面選礦機處理離心機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，尾礦品位達 0.15%，不能直接排尾，需要增加后續掃選作業。

表6 懸振錐面選礦機處理離心機粗選傾斜斗溢流工業試驗結果Tab.6 Results of industrial test for concentrating overflow from inclined hopper of centrifuge roughing with suspended vibrating cone concentrator

5 結論

根據懸振錐面選礦機分選原次生細泥、離心機粗選尾礦、離心機+搖床尾礦、加溫搖床尾礦和離心機粗選傾斜斗溢流，其中處理加溫搖床尾礦方面最優，各項指標較理想，獲得 WO3品位為 23.99%、回收率達到 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，不需要增加后續掃選作業。但當精礦品位達到 20% 時，可以作為鎢細泥產品生產銷售。