便捷快速筛析法的研究及在选厂矿浆细度测定中的应用

2020-09-03杨文忠胡建国廖家胜邱允武李玺

矿产综合利用 2020年3期

杨文忠，胡建国，廖家胜，邱允武，李玺

（1.四川西冶检测科技有限公司，四川成都 611743；2.江西铜业集团武山铜矿，江西瑞昌 332204）

国内外不论何种选矿厂，最终目的都是要把原料矿石中有用矿物的百分含量提高几倍、几十倍乃至几百倍，变成价值较高的精矿[1]。显然，这一连续而复杂的生产过程，磨矿就成为一项不可缺少的重要工作，而且磨矿产品的粒度是影响选矿这个复杂的，多变量的，多参数的综合工艺中最重要的因素之一[2]。因此，要保证磨矿细度满足选矿工艺技术要求，就必须对磨矿产品的矿浆细度进行测定，以便及时调整磨矿系统的操作条件。

目前，除了一些大型或有条件的选矿厂采用了磨矿浓、细度在线检测和自动控制外，很多选矿厂对球磨机产品的浓、细度测定仍是采用浓度壶-快速筛析法。众所周知，采用该法，一可测定矿浆浓度，二可测定矿浆细度。但是，后者与前者相比较，应用却没那么广泛。究其原因，主要是前者称重即可，而后者需要对壶中矿浆进行筛分、筛上物倒入壶中、称重等繁琐工作，没有前者便捷所致。

因此，如果能使常规快速筛析法（以下简称常规法）测定矿浆细度的过程变为便捷，无疑对快速筛析法的广为应用，节省操作人员时间，及时调整磨矿过程操作条件和提高选厂技术经济指标是非常有益的，具有十分重要的现实意义。

1 常规法存在的问题

常规快速筛析为许多选矿厂对球磨机矿浆细度的测定提供了一种方法。目前，该法是用容积为V（mL），壶重为P（g）的浓度壶盛满矿浆，称出壶总量W0（g），将矿浆筛分（例如0.074 mm）至终点，把筛上物洗入壶中，重新称量，得（筛上物+壶+水）重量W1（g），则筛上粒级产率г-0.074mm为：

鉴于矿石比重，浓度壶的V 和P 一定，可将不同W0和筛上物干重(W1-P-V)算出浓、细度值且制成表，称得W0和W1后即可得知浓、细度[3-4]。但是，常规法在求得 (W1-P-V) 时，存在二个问题：一是需要将壶中矿浆进行耗时的人工筛分；二是需要把筛上物很小心地洗入壶中。因此，如果有一种便捷快速筛析法（以下简称便捷法），能解决常规法存在的二个问题，则该法就会深受操作人员喜欢而广为应用。

2 便捷法的试验研究

2.1 Q 20 湿式标准筛旋振筛机简介

Q 20 湿式标准筛旋振筛机（以下简称Q 20 旋振筛机）是四川西冶检测科技有限公司研制的一种新型湿式振筛机（专利号201721203285.5）。

2.2 Q 20 旋振筛机与人工筛分的比较

江铜武山铜矿选矿车间进行了旋振筛机与人工筛分的对比试验。试验方法是，在旋流器溢流口处截取矿浆样品若干，然后烘干和缩分，称得两份各400 g 试样。

Q 20 旋振筛机筛分试验是启动该机后，将400 g 试样冲入200 目筛子内，直至排出的水清净时停机，然后将筛上物烘干和称重，得重量百分数。筛分计时以试样被冲入筛内开始，筛停时止。

人工筛分试验是将400 g 试样在同一个0.074 mm筛子中进行，直到盆中水清净时止，然后将筛上物料烘干和称重，得重量百分数。筛分计时与机筛相同。

机筛与人筛的对比筛分试验结果见表1。

表 1 400 g 试样Q 20 旋振筛机与人工筛分对比试验结果Table 1 Results of comparison of Q20 vibrating machine screen and labor screen for 400 g samples

从表1 中可见，人工筛分需要28.9 min，机筛仅需要7 min，可节省21.9 min。

电机运转时垂直安放在工作台上的振动机构产生一种平旋垂直复合旋转振动，使筛内物料产生旋转，呈现粗粒级物料向上，细料物料向下的翻滚，可极大地提高筛分效率。

多家科研院所实验室的应用表明，该机可替代人工筛分进行磨矿细度试验，以及在水析试验中替代常规水析法，进行≥15 微米的多个粒级的粒度分析。它具有结构合理、操作方便、数据准确、筛分快捷、噪音低和操作人员不接触冷水等优点，它是进行粒度分析的好帮手[5]。

根据常规法存在的两个问题，江铜武山铜矿选矿车间在现场进行了一次很有意义的试验，即对Q 20 旋振筛机进行了筛分时间与筛上物湿重、干重及水份关系的试验。

本次试验进行了四次，第一次试验的方法是，用容积为865 mL 的浓度壶在现场旋流器溢流口截取矿浆（以下均相同），用Q 20 旋振筛机筛分。筛分计时以矿样冲入筛内（0.074 mm 标准筛）开始，停机时止，筛分时间为6 min。筛分完毕，称（筛子+筛上物）重量、減去筛子重量、得筛上物湿重，将筛上物烘干，计算出水份。后续三次试验的方法与第一次相同，仅是筛分时间不同，分别为7、8、9 min，其结果见表2。

表2 筛分时间与筛上物(+0.074 mm)湿重、干重和水份关系试验结果Table 2 Results of relation between the screen time and the green-weight dry-weight and water content of oversize products(+0.074 mm)

由表2 可知，当筛分时间为7 min 时，已为筛分终点的筛上物的水份已趋于稳定。当为8 min和9 min 时，水份几乎没有变化。试验结果表明，当采用Q 20 旋振筛机将物料筛分到终点后，再延长筛分时间1 min，筛上物的水份会稳定在一个窄小范围内，且该水份误差对查表得矿浆细度而言影响甚小。值得一提的是，机筛获得的水份，排除了人筛的许多不确定因素，例如，筛分的时间、方式、频率和力量等。因此，研究的便捷法，用人工筛分替代Q 20 旋振筛机也是难以进行的。

于是，采用Q 20 旋振筛机可得到含水份一定的筛上物湿重W2。通过几次水份测定，得筛上物平均水份C%，则筛上物干重为：

由于筛子重量（S1）一定，将装有筛上物的筛子称重，得筛子和筛上物湿重的总量（S），减去筛子重量（S1），再减去筛上物中水份，则公式3 为公式4, 公式1 为公式5 。

鉴于矿石比重一定，浓度壶一定（V 和P 一定）；筛子重和水份一定（S1和C%一定），可以根据编制浓度表的方法，及公式(5)和公式(2)，将不同的W0和S 计算出相对应的矿浆浓、细度，并制成表[3-4]。称得W0（壶+矿浆重）和S（筛+筛上物湿重），即可查表得г-0.074mm。

2.3 矿浆浓细度表的编制

武山铜矿选矿车间用便捷法编制的矿浆浓细度表见表3。在编制中仅在矿浆细度列中，用筛重+筛上物湿重替代了常规法中的壶重+2 次矿浆重（壶截取的矿浆筛分后倒入壶中后的重量）。编表参数是：矿石比重3.35，Q20 旋振筛机筛分时间8 min，平均水份24.09，浓度壶容积865 mL，浓度壶重量680 g，0.074 mm 标准筛重量249 g。

表3 江铜武山铜矿选矿车间浓、细度对照＊Table 3 comparison of thickness and fineness in WuShan copper processing plant of Jiangxi copper company

2.4 可靠性试验

为了检验便捷法的可靠性，武山铜矿选矿车间对该法进行了验证试验，其方法是首先用浓度壶法测得矿浆浓度；用便捷法测定矿浆细度；将筛上物烘干、得干重，除以从表3 中已查得的浓度行中的矿重，得验证细度；然后比较便捷法细度与验证细度。可靠性试验进行了三次。

表4 中第1 件试样的测定过程是，用浓度壶盛满矿浆，称壶+矿浆的重量为1855 g，查表3得矿浆浓度为38%；将壶中矿浆用Q 20 旋振筛筛分8.0 min，称筛子+筛上物为465 g，在浓度为38%行里查表得矿浆细度为-0.074 mm 64%。

验证试验是便捷法测定完毕后，将筛上物烘干，得干重165.2 g，除以表3 浓度为38%行里的干矿量448 g，得矿浆细度为-0.074 mm 63.1%。

表4 便捷快速筛析法可靠性试验结果(-0.074 mm)Table 4 Reliability results of the convenient and speedy screen method for -200 mesh

第2、3 件试样的测定方法同上。三件试样的可靠性试验结果见表4。从表中可见，便捷法结果与验正结果比较，细度相差＜1.0 个百分点。可靠性试验结果表明，用便捷法测定的矿浆细度不但可靠，且能够满足现场工艺技术要求。

3 便捷法在选矿厂中的应用

江铜武山铜矿选矿车间有两个生产系列，以前测定矿浆细度均采用常规法。为了減轻操作人员劳动强度，稳定和提高磨矿系统的浓细度合格率，该车间采用新设备和新方法，使磨矿工段受益匪浅。由使用Q 20 旋振筛替代人工筛分，到采用便捷法替代常规法，由一个系列试用到二个系列全部应用，车间感受度高、便捷效果明显。

生产应用表明，便捷法检测矿浆细度时，如果按每次用机筛替代人筛节省时间21 min；用筛上物重量替代常规法中要将筛上物倒入壶中、称重、查表等所节省时间3 min 计，则每次检测可节省时间24 min。按武山铜矿生产技术管理部门要求，磨矿工段在正常情况下，每班(8 h)至少需要检测矿浆浓细度4 次。如果按此计，可节省时间96 min。武山铜矿选矿车间采用便捷法已一年有余，它具有的快捷、方便、误差小和操作人员不接触冷水等优点，深受磨矿工段操作人员的喜爱。

生产实践表明，球磨机作为选矿厂关键的生产设备，其材科和能源消耗的比例常占选矿厂总成本的45%以上，且其磨矿效率直接影响选矿厂的生产指标[6]。广东大宝山铜选厂对磨矿流程各环节浓、细度进行科学监控，磨矿细度和黄铜矿解离度大幅度提高，为铜的浮选提供了更好的条件[7]。然而无论是提高磨矿效率还是科学监控浓、细度，都需要操作人员有时间来精心操作。显而易见，采用便捷法使操作人员有更多时间关注磨矿系统的矿浆浓细度合格率、磨机生产率和分级机分级效率等，将有助于及时调整磨矿系统操作条件和提高选厂技术经济指标。