某锡铜矿分级筛分设备的应用实践

2020-04-30陈珺吴杰

四川有色金属 2020年1期

陈珺，吴杰

（云南锡业股份有限公司大屯锡矿, 云南个旧 661018）

选矿中水力分级设备种类繁多，常见的有螺旋分级机、水力旋流器、水力分级机、分泥斗、水力分级箱、角锥沉淀池等。20世纪中后期，由于螺旋分级机运行平稳可靠，在中国和苏联被不少选矿厂使用，并有所发展。据报道，水力旋流器于20世纪早期成功应用到化工行业中，但是发展较为缓慢，直到20世纪五六十年代才引进到我国选矿领域，于20世纪90年代掀起对水力旋流器的研究和开发热潮，在有色金属、黑色金属等选矿厂及选煤厂得到广泛的应用，并取得了显著的效果［1-3］。螺旋分级机和水力旋流器是按矿粒在水介质中沉降速度不同分级的，在沉砂中容易产生有用矿物的反富集；而细筛是完全按矿粒的几何尺寸分级的，几乎不受密度的影响，并且分级效率一般比较高。近年来，国内外分级技术逐步成熟，细筛在磨矿循环中作为筛分分级设备日益受到重视，应用日渐广泛。

某锡铜矿选矿车间以处理锡铜多金属硫化矿为主，主要回收的金属为锡和铜。遵循“能收早收、能丢早丢”的原则，采用先浮选铜、再摇床重选锡的工艺流程，工艺特点为阶段磨矿、阶段选别、泥砂分选、次精矿集中复洗。磨矿分级作业是选矿过程中最重要的环节之一，它决定了入选物料细度及其单体解离程度，而分级筛分设备在一段磨矿分级作业中起着至关重要的作用，因此，选择合适的分级筛分设备并充分发挥其作用，直接影响着选别指标和经济效益。以下针对该车间流程中一段磨矿分级作业的主要分级筛分设备进行介绍。

1 分级筛分设备的工作原理

1.1 螺旋分级机

螺旋分级机是根据矿物颗粒在矿浆体系中沉降速度不同进行分级的设备，主要由螺旋轴、叶片、槽体、提升装置及传动机构等组成。矿浆从槽体中部进料口给入螺旋分级机，矿浆受到螺旋叶片搅拌作用，沉降速度较慢的轻细颗粒随液流流到溢流边堰，作为溢流排出；沉降速度较快的粗重颗粒则沉降到槽底，由旋转的螺旋叶片输送到排料口，作为沉砂排出。

1.2 水力旋流器

水力旋流器主要由一个空心圆柱体和圆锥体连接而成。利用一定压力把矿浆沿切向进料口给入旋流器，矿浆在离心力、重力、摩擦力等复合力场的作用下［4］，粗而重的颗粒所受离心力大，沿器壁螺旋向下运动，形成外旋流，最终由沉砂口排出，成为沉砂；粒度细的物料因所受离心力小，在锥体中心聚集形成自下而上的内螺旋流，进入中心溢流管，作为溢流排出。

1.3 德瑞克细筛

德瑞克细筛主要由矿浆分配器、筛箱、激振器、料斗及筛面等组成。待筛分矿浆经分配器给入筛面，强力振动器产生的高频低振幅的振动和筛面冲洗水的作用，把宽级别的物料分成若干窄粒级的物料［5］。

2 分级筛分设备在硫化锡铜矿一段磨矿分级中的生产应用情况

2.1 矿石性质

某硫化锡铜矿原矿属于矽卡岩锡石多金属硫化矿体，矿石性质复杂，属于中硬矿石。有用矿物主要有锡石、黄铜矿、毒砂、白钨矿及磁黄铁矿等，脉石矿物主要有石英、萤石、蛇纹石及方解石等。

锡主要以二氧化锡形式赋存，在黝锡矿、黄铁矿中含量较少。锡石与方解石、赤铁矿、褐铁矿、电气石、绿泥石等共生关系较为密切，最大单体粒度为0.2mm，最小粒度为-0.005mm，在0.037mm～0.074mm之间单体解离充分［6］。铜元素主要赋存于黄铜矿中，在黄铁矿、磁黄铁矿、砷黝铜矿等矿物中含有部分散态铜。黄铜矿与磁黄铁矿、黄铁矿等多种矿物致密共生，在0.019mm～0.037mm单体解离充分。

2.2 生产应用实践

2.2.1 螺旋分级机、旋流器、细筛在某锡铜矿一段磨矿分级中的应用

某锡铜矿选矿车间共有两个生产系列用于处理硫化锡铜矿，一段磨矿分级作业中的主要分级筛分设备分别为螺旋分级机、旋流器+细筛。其中，ⅠⅡ系列分级使用Φ1200高堰式单螺旋分级机，与一段棒磨机构成闭路循环，作检查分级用，分级机溢流进入浮选作业；新系列分级使用Φ500mm旋流器与德瑞克高频振动细筛的组合，与一段棒磨机组成闭路循环，利用筛孔尺寸为0.23mm的德瑞克细筛选出Φ500mm旋流器沉砂的细粒级部分，与旋流器溢流一起进入浮选作业，仅将筛上的粗粒级部分返回棒磨机再磨，以达到精确控制粒度进行分级、减少矿石过粉碎以及更高效地回收锡金属的目的。ⅠⅡ系列、新系列一段磨矿分级作业原则流程图分别见图1、图2。

图1 ⅠⅡ系列原则流程图

图2 新系列原则流程图

ⅠⅡ系列自1965年投产至今，一段磨矿分级设备一直沿用设计时的螺旋分级机，磨矿分级作业较稳定。新系列于2015年建成投产，并首次将海王FX500-CT-S2旋流器组及德瑞克高频振动细筛用于该硫化锡铜矿的分级中。投产初期，车间对其工艺流程、设备设施等方面展开了一系列的优化，以不断适应矿石性质的变化，提高生产指标。由于分级筛分设备的一些参数不合理，Φ500mm旋流器排矿口、中心溢流管以及德瑞克细筛筛孔尺寸难以适应我矿矿石性质、给矿压力波动大、给矿均衡率变化大等原因，致使旋流器溢流跑粗、沉砂夹带大量细粒级、细筛筛面跑浑、筛上产品粒度偏粗，导致分级、筛分效率低，无法为后续浮选工艺提供良好的浓粒度等条件。经过一段时间的生产调试之后，旋流器、细筛工作逐步稳定，生产也逐渐趋于正常。

2.2.2 几种设备生产技术指标分析

近期对生产过程中螺旋分级机、旋流器、细筛进行的分级筛分技术指标分析见表1。

从表1可知，ⅠⅡ系列螺旋分级机溢流浓度为39.17%，-0.2mm粒级含量为91.67%，-0.074mm粒级含量为60.71%；但返砂比仅为53.07%，偏小（一般闭路磨矿的返砂比以200%～350%为宜）。新系列Φ500mm旋流器溢流-0.2mm粒级占95.30%，-0.074mm粒级占62.20%，浓度为38.73%，沉砂中夹带-0.074mm粒级为12.83%；德瑞克细筛筛下产品-0.2mm粒级占80.58%，-0.074mm粒级占30.61%，浓度为38.89%，筛上产品中夹带-0.074mm粒级为2.94%。在处理同种硫化锡铜矿时，作为一段磨矿分级设备，不论是螺旋分级机还是旋流器+细筛的组合，分级产品基本满足进入浮选作业的浓粒度要求。

比较三种分级筛分设备，德瑞克细筛的筛分效率较高，旋流器的分级效率次之，螺旋分级机分级性能较差。

在新系列中，为了保证矿石充分单体解离，就要求较细的磨矿粒度；同时，由于锡石在碎磨过程中易产生过粉碎，过细的粒度不利于锡的回收。因此，在一段磨矿分级过程中，应把握好磨矿分级粒度，在确保浮选的入选浓粒度的同时，还要减少锡矿物的过粉碎及次生矿泥的产生。由表1可知，Φ500mm旋流器沉砂仍含有部分细粒级，若直接返回一段磨再磨，会增加过粉碎率，使用德瑞克细筛对其进行检查筛分，不仅可以有效减轻矿石的过磨、提前筛选出沉砂中的细粒级，还可以减少一段棒磨的负荷、降低磨矿成本。

2.3 三种分级筛分设备的特点

（1）螺旋分级机优点是设备结构简单，工作可靠，易于操作，便于观察，分级机返砂连续稳定，适用于0.4mm～0.15mm粗粒级的分离，较旋流器电耗低等。缺点是设备占地面积大，处理能力低，基建投资较大，分级效率比旋流器低，只有20%～40%，处理密度大的物料时，分级机返砂易夹杂合格粒级，叶片对矿浆扰流较大，溢流容易跑粗，存在分级机溢流粒度不均匀现象。

（2）水力旋流器适宜分级粒度为0.3mm～0.01mm。旋流器具有处理能力大、基建费用少、可以集中配置、结构简单、容易安装及维护、分级效率比分级机高、易实现自动控制及用途广泛等优点，相对传统的螺旋分级机而言，水力旋流器的应用对减少磨矿成本、提高分级效率具有显著成效。缺点是需要用砂泵给矿、电耗大、泵壳叶轮及管道易磨损，对矿浆流量及给矿压力较敏感，要求精细操作。

（3）德瑞克高频振动细筛是严格按照几何粒度进行筛分分级的筛分设备，筛分粒度通常为0.3mm～0.074mm，最细分级和脱水粒度达到0.037mm，具有单机处理能力大、筛分精度高、筛分效率高、运行平稳、噪音小、振动力较一般振动筛强、筛网使用寿命长等优点［7］。其主要缺点是供货周期长，筛网单价较高。