尼爾森選礦機在某金選廠重選改造中的應(yīng)用

陳小輝 宋洪旺

(中國黃金集團內(nèi)蒙古金陶股份有限公司)

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，國家對環(huán)保工作的重視程度也越來越高。在此背景下，某金礦于2015年初決定對第二選礦廠原“混汞(在一段、二段球磨排礦端增設(shè)汞板床對單體顆粒金進行回收)+全泥氰化炭漿浸出”工藝進行技術(shù)改造，以取消混汞和氰化炭漿浸出工藝，消除對環(huán)境的污染。按照節(jié)約成本、充分利用原磨礦—分級系統(tǒng)設(shè)備的原則，在磨礦系統(tǒng)中采用KC-XD30尼爾森選礦機代替混汞工藝回收顆粒金，將原工藝改造為“尼爾森重選+混合浮選”工藝。

1 尼爾森選礦機

1.1 結(jié)構(gòu)組成

尼爾森選礦機分選機構(gòu)是一個內(nèi)壁帶有反沖水孔的雙壁錐，可視為由2個可一同旋轉(zhuǎn)的立式同心錐構(gòu)成。外錐與內(nèi)錐之間形成一個密封水腔，內(nèi)錐也稱富集錐，內(nèi)側(cè)有數(shù)圈溝槽，并有按一定設(shè)計排列的進水孔，稱流態(tài)化水孔。設(shè)備其余部分由給礦、排礦、供水(氣)裝置及驅(qū)動、自動控制系統(tǒng)和機架等組成[1]，見圖1。

1.2 分選原理

尼爾森選礦機是基于離心原理進行分選的強化重力選礦設(shè)備。在高倍的強化重力場內(nèi)，密度大和密度小的礦粒所受重力差被極大地放大，使其比在自然重力場內(nèi)更容易分離。特殊設(shè)計的物料床層保持結(jié)構(gòu)在流態(tài)化水和干涉沉降的相互作用下，能夠持續(xù)地保持松散狀態(tài)。在此條件下，密度大的礦粒能夠取代密度小的礦粒在選別床層中的位置，密度小的礦粒則作為尾礦排出，從而實現(xiàn)礦粒按密度分選。

生產(chǎn)運行時，尼爾森選礦機富集錐內(nèi)的離心加速度可達60倍(或更高)重力加速度。當(dāng)?shù)V漿給入到富集錐底部時，離心力的作用下被甩向富集錐的內(nèi)側(cè)壁，并沿內(nèi)壁向上運動。同時由富集錐的進水孔連續(xù)向錐內(nèi)注入水流使床層呈流態(tài)化。在離心力和反沖水力的共同作用下，單體金等密度大的礦粒能克服水的徑向阻力離心沉降或鉆隙沉降在精礦床內(nèi)，密度小的脈石因受離心力較小，難以克服反沖水力的作用，會在軸向水流沖力和離心力的軸向分力共同推動下被排出富集錐成為尾礦。尼爾森選礦機中礦漿流向(黑色箭頭)示意見圖2。

圖2 尼爾森選礦機中的礦漿流向示意

2 礦石性質(zhì)

某金礦石屬硫化礦多金屬金礦石，硫化礦主要為黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦，次生銅礦物和金屬氧化礦物主要為黝銅礦，輝銅礦、斑銅礦、赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等少量；脈石礦物主要為石英、長石、絹云母、綠泥石，碳酸鹽、黏土礦物少量，鋯石、石榴石等微量；貴金屬礦物主要為自然金，少量銀金礦，微量金銀礦；銀礦物主要為自然銀和少量的輝銀礦。金礦物在礦石中的嵌存狀態(tài)以裂隙金為主，占47.51%，其次為粒間金，占31.22%，包裹金占21.27%。金礦物粒度分析結(jié)果見表1[2]。

表1 金礦物粒度分析結(jié)果

從表1可以看出，金礦物以中、細粒(0.01～0.074 mm)嵌布為主，占75.65%，其次為粗粒金(+0.074 mm)，占19.40%，微粒金(-0.01 mm)僅4.85%，其中+0.053 mm的中、粗粒金占33.74%。從金礦物嵌布粒度與嵌布特征來看，中、粗粒金占比較大，考慮到尼爾森選礦機選金時+0.037 mm為極易回收粒級、0.010～0.037 mm為可回收粒級，回收粒級很寬，因此該金礦石中、粗粒金適宜采用尼爾森選礦機進行重選回收，細粒級金可采用浮選回收[3]。

3 探索試驗

二選廠磨礦系統(tǒng)使用常規(guī)的直線振動篩進行預(yù)先分級，探索試驗將尼爾森選礦機設(shè)置在1#φ2.4 m×3.0 m格子型球磨機磨礦分級后，溢流進入1#φ2.5 m×2.5 m砂泵池，由D30-4/6型給礦泵輸送至-2 mm直線振動篩分級，篩下合格產(chǎn)品給入尼爾森選礦機，篩上不合格產(chǎn)品同尼爾森尾礦進入φ2.0 m螺旋分級機，沉砂返回1#球磨機。分級機溢流進入2#砂泵池(φ2.5 m×2.0 m)，由2#砂泵泵入φ350 mm水力旋流器，旋流器沉砂進入2#φ2.1 m×3.0 m溢流型球磨機，再磨后進入1#砂泵池，溢流經(jīng)除屑篩進入φ18 m濃密機，底流進入浮選作業(yè)。直線振動篩原置于電解車間3樓底板上，振動引起的共振和1#給礦砂泵存在的“喘氣抽空”現(xiàn)象，造成進入分級機的篩上產(chǎn)品中殘留不合格粒級，影響球磨機磨礦效率，放粗排礦粒度。同時進入尼爾森選礦機的篩下產(chǎn)品量少而不均，直線振動篩沖洗水匯流至尼爾森選礦機，降低其給礦濃度。在上述因素的影響下，尼爾森選礦機探索試驗(流程見圖3)金重選回收率僅19%左右，選別效果不理想。

圖3 尼爾森選礦機探索試驗流程

4 改造方案

4.1 流程配置分析[4]

綜合考慮礦石性質(zhì)、磨礦細度、重選實際情況等，尼爾森選礦機尾礦含有未被回收的包裹金，φ350 mm水力旋流器沉砂經(jīng)過2#球磨機再磨后，磨礦細度提高，未被回收的包裹金得到單體解離。旋流器分級時，該部分金多富集在沉砂中，返回尼爾森選礦機再選有利于提高金回收率。旋流器溢流經(jīng)φ18 m濃密機濃縮后，溢流水可作為1#球磨機給礦水，以減少流程用水量。

4.2 改造流程

改造流程磨礦作業(yè)采用兩段兩閉路流程。礦石經(jīng)8#皮帶給入1#球磨機，經(jīng)篩孔直徑3 mm的圓筒篩篩分，篩下進入1#砂泵池，篩上和破碎段濃密機底流一同進入φ2.0 m螺旋分級機；沉砂進入1#球磨機再磨，溢流進入1#砂泵池，泵送至KC-XD30尼爾森選礦機進行重選。重選精礦進入搖床分選出重砂、中礦和尾礦，尾礦自流進入2#砂泵池，泵送至φ350 mm水力旋流器進行分級。溢流經(jīng)除屑振動篩進入φ18 m濃密機，沉砂進入2#球磨機，磨礦礦漿返回1#砂泵池。技術(shù)改造后，磨礦—重選(尼爾森重選系統(tǒng))流程見圖4。

圖4 二選廠磨礦—重選技術(shù)改造流程

4.3 技改特點

(1)1#、2#砂泵池輸送泵選型合理，磨礦—重選流程平穩(wěn)性好，二段旋流器的分級效果較為理想，提高了二段磨礦效率。

(2)為穩(wěn)定尼爾森選礦機給礦，采用超聲波液位計+變頻器控制φ350 mm水力旋流器給礦壓力為0.2 MPa，避免砂泵喘氣和砂泵池礦漿溢出。

(3)合理調(diào)整兩段球磨機的負荷比，最終磨礦細度-0.074 mm 60%～65%，日礦石處理量提高200 t。兩段磨礦溢流礦漿均進入尼爾森選礦機進行重選，提高尼爾森選礦機金重選回收率。

(4)通過借鑒、優(yōu)化原圓孔式圓筒篩，采用內(nèi)部為螺旋篩面格網(wǎng)式圓筒篩一段磨礦產(chǎn)品進行分級，并借助1#球磨機旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)自轉(zhuǎn)，實現(xiàn)“無驅(qū)動”運行。格網(wǎng)式圓筒篩可使礦漿流在內(nèi)部有充分的篩分路徑，自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力有助于合格產(chǎn)品的分級，并撥離側(cè)向旋出不合格產(chǎn)品，并通過反沖洗壓力水實時凈化篩面，篩分效果好，能耗低。

4.4 工藝流程優(yōu)化

此次技術(shù)改造采用的尼爾森選礦機工作參數(shù)見表2。

表2 尼爾森選礦機參數(shù)

在保證尼爾森選礦機給礦量、給礦濃度、給礦品位和液態(tài)化水供水壓力的前提下，對液態(tài)化水流量、循環(huán)時間進行優(yōu)化。首先通過考察不同液態(tài)化水量對尼爾森重選精礦回收率的影響關(guān)系，確定最佳液態(tài)化水量為21.12～22.26 m3/h，然后根據(jù)每次卸礦排出的精礦量，設(shè)定合適的循環(huán)時間。優(yōu)化后的3個富集階段的液態(tài)化水量和循環(huán)時間見表3。

表3 KC-XD30尼爾森選礦機參數(shù)優(yōu)化

多次生產(chǎn)實踐表明尼爾森選礦機適宜的給礦粒度為-3 mm，磨礦細度-0.074 mm(65±2)%，給礦濃度(60±2)%。

5 改造效果

2015年5月尼爾森重選系統(tǒng)正式投入調(diào)試使用，經(jīng)多次調(diào)試，2016年4月生產(chǎn)指標(biāo)達到穩(wěn)定，并最終達到設(shè)計要求。2016年4月至2017年3月重選生產(chǎn)指標(biāo)見表4。

相比原重選流程，尼爾森重選系統(tǒng)在使用原磨礦、分級設(shè)備的基礎(chǔ)上，僅在重選部分新增加4臺變頻器、4臺砂泵、2臺攪拌系統(tǒng)、2套超聲波液位計，設(shè)備投入成本低。技術(shù)改造后，重選系統(tǒng)增加處理礦量200 t/d。按金品位5.30 g/t、綜合回收率95.1%計算，每年可增加產(chǎn)金量327.62 kg，其中重選增加產(chǎn)金量171.29 kg，經(jīng)濟效益較好。

表4 重選生產(chǎn)指標(biāo)

6 結(jié) 論

尼爾森選礦機是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的離心重選設(shè)備，尼爾森選礦機+搖床組合的重選工藝回收中、粗粒金效果較好。某金礦二選廠工藝使用KC-XD30尼爾森選礦機代替?zhèn)鹘y(tǒng)混汞作業(yè)進行技術(shù)改造，實現(xiàn)原礦處理能力由500t/d到700t/d的提升，同時降低了重選成本，重選—浮選選礦工藝流程產(chǎn)金量顯著增加，金回收率高達95.10%，相比原混汞+氰化法的回收率提高了0.5個百分點，對保障職工作業(yè)環(huán)境和環(huán)境保護具有重要意義，取得了較好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

[1] 張金忠，姜良友，吳振祥，等.尼爾森選礦機及其應(yīng)用[J].有色礦山，2003，32(3):28-31.

[2] 長春黃金研究院.內(nèi)蒙古金陶股份有限公司多金屬含金礦石選礦試驗報告[R].長春：長春黃金研究院,2007.

[3] 長春黃金研究院.中國黃金集團內(nèi)蒙古金陶股份有限公司第一選礦廠生產(chǎn)工藝流程考察報告[R].長春：長春黃金研究院，2014.

[4] 楊思軍.尼爾森重選在兩段磨礦中的配置研究及實踐[J].有色金屬：選礦部分，2017(2):67-71.