鐘能，賴振寧

大吉山鎢業(yè)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(fā)展對礦產(chǎn)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(shè)項目之一[2]。目前，該選礦廠日處理礦石約3 000 t，年產(chǎn)鎢精礦 3 160 t，每天處理原、次生細泥500 多 t[3]。

在選礦作業(yè)方面，粗砂部分可以再提升的空間已經(jīng)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(chǎn)生大量細泥，細泥含泥雜質(zhì)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?；厥辗矫嫒〉昧朔e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(yōu)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(shè)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(yè)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(jié)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(yè)和浮選作業(yè)，既能簡化流程，節(jié)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(chǎn)的懸振錐面選礦機對不同細泥礦樣開展了工業(yè)試驗研究。懸振錐面選礦機是依據(jù)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(shè)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(yōu)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(zhì)

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(zhì)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(jié)果如表 1所列。

表1 鎢細泥多元素分析結(jié)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(lián)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(jīng)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(jīng)過離心選礦機粗選預富集，脫除大部分細泥，現(xiàn)經(jīng)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(jīng)過白鎢常溫浮選作業(yè)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(xiàn)有原、次生細泥回收工藝的基礎(chǔ)上，利用懸振錐面選礦機回收粒度下限低的優(yōu)勢進行工業(yè)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(chǎn)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(zhuǎn)動電動機和振動電動機功率均為 0.55 kW，可使用變頻器調(diào)節(jié)。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(chǔ)上。

懸振錐面選礦機的結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。機床上帶有振動和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，下層支架帶有電動機滾輪裝在圓環(huán)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(gòu)，床身的錐面坡度為 3°～10°。

圖2 懸振錐面選礦機的結(jié)構(gòu)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(qū)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(chǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)。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(qū)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(zhì)流速干擾，故礦物分層能夠在接近安靜狀態(tài)條件下進行，所以流變層是按密度分層的較有效區(qū)域。隨著設(shè)備的轉(zhuǎn)動，部分礦物在中礦區(qū)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(guī)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(shè)備運轉(zhuǎn)到精礦區(qū)時，經(jīng)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(shè)備運行穩(wěn)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(yīng)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(yè)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(jīng)濃縮沉降后，通過 PE管給入懸振錐面選礦機。工業(yè)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(qū)域界限清楚，各分礦區(qū)礦漿顏色逐漸變深，回收礦量依次減少。這些現(xiàn)象表明懸振錐面選礦機正發(fā)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(yè)試驗結(jié)果如表 2 所列。

表2 懸振錐面選礦機處理原、次生細泥工業(yè)試驗結(jié)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(zhuǎn)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(yè)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(chǎn)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(yè)試驗結(jié)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(yè)試驗結(jié)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(zhuǎn)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(jīng)離心機選別后，尾礦質(zhì)量分數(shù)為 17%，質(zhì)量分數(shù)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(qū)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(shè)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(jīng)濃縮后再給入懸振錐面選礦機。每班日常生產(chǎn) 210～ 230 t 細泥尾礦。懸振錐面選礦機處理細泥尾礦工業(yè)試驗結(jié)果如表 4 所列。

表4 懸振錐面選礦機處理細泥尾礦工業(yè)試驗結(jié)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(zhuǎn)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(jīng)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(zhì)量分數(shù)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(chǎn) 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(yè)試驗結(jié)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(yè)試驗結(jié)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(zhuǎn)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%?，F(xiàn)場工業(yè)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(yè)增加經(jīng)濟效益。

4.5 分選離心機粗選傾斜斗溢流

日常生產(chǎn)，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(jīng)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(yè)試驗結(jié)果如表 6 所列。

由表 6 可知：當錐面的轉(zhuǎn)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(xù)掃選作業(yè)。

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

5 結(jié)論

根據(jù)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(yōu)，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(xù)掃選作業(yè)。但當精礦品位達到 20% 時，可以作為鎢細泥產(chǎn)品生產(chǎn)銷售。