精礦沖洗水對螺旋溜槽提品效果影響試驗研究

初福棟，季安坤，姜程陽

威海市海王旋流器有限公司 山東威海 264200

選礦螺旋溜槽是一種最常用的重選設備，適用于細料的鐵礦、鈦鐵礦、錫礦、銻礦、鎢礦、鉭鈮礦，以及具有密度差異的其他有色金屬、稀有金屬和非金屬礦的分選。因其具有占地面積小、結構簡單、操作方便、易于維護、能耗低等優(yōu)勢，受到市場的青睞，目前選礦螺旋溜槽廣泛應用于重選領域[1-2]。

螺旋溜槽經(jīng)過多年的發(fā)展，在螺旋的斷面形狀、斷面曲線、螺距等方面取得了較好的成績[3]，但是目前市場上的螺旋溜槽仍然存在礦物顆粒分散分帶效果差的問題。礦漿中，無用礦物與精礦相互依附，而螺旋溜槽不能分離發(fā)生包裹現(xiàn)象的礦物[4]，從而導致有用礦物進入尾礦區(qū)，或者無用礦物進入精礦區(qū)，最終造成有用礦物流失、精礦品位低、尾礦品位高。

針對此情況，筆者在螺旋溜槽中心柱處增加精礦沖洗水裝置，并采用不同種類的礦漿物料進行試驗。通過向精礦帶噴水的方式對精礦區(qū)的礦物進行洗滌，從而將濃縮的重礦物打散，將脈石或礦泥等較輕的礦物釋放出來，沖刷到螺旋溜槽外側；同時，沖洗水也有助于礦物顆粒集中向下的螺旋和分離面上物料的流動，提高螺旋溜槽的分層分帶效果。

1 螺旋溜槽工作原理

礦漿自上端給入螺旋溜槽后，在重力作用下沿槽面向下流動，同時在慣性離心的作用下向螺旋槽外緣擴展，呈現(xiàn)外緣流層厚、流速高，內(nèi)緣流層薄、流速低的狀態(tài)特性[5]。漿流不僅沿槽的縱向流動，還存在內(nèi)緣流體與外緣流體間的橫向交換。受流體動力、離心力、摩擦力和重力等共同作用，密度大、粒度粗的物料顆粒向槽面內(nèi)緣移動，密度小、粒度細的物料顆粒向槽面外緣移動，最終在槽面上完成分層分帶。利用此特性，可在溜槽底部的不同位置分別截取不同密度的礦物，從而達到分選的目的。螺旋溜槽分選原理如圖1 所示。

圖1 螺旋溜槽分選原理Fig.1 Separation principle of spiral chute

2 試驗系統(tǒng)及方法

2.1 試驗系統(tǒng)

試驗系統(tǒng)主要由螺旋溜槽、渣漿泵、變頻電動機、流量計、混料桶、攪拌裝置、補水泵、精礦沖洗水裝置等組成，如圖2 所示。其中，主要設備螺旋溜槽如圖3 所示。

圖2 螺旋溜槽分選試驗系統(tǒng)Fig.2 Separation experiment system of spiral chute

圖3 螺旋溜槽Fig.3 Spiral chute

試驗用螺旋溜槽規(guī)格為 LXB700，1 頭共 5 圈；采用注塑工藝，材質(zhì)為尼龍，橫斷面為立方拋物線型；自身無運動部件，整體通過螺栓、焊接等方式固定在金屬支架上。其規(guī)格參數(shù)如表1 所列。

表1 LXB700 螺旋溜槽的規(guī)格參數(shù)Tab.1 Parameters of LXB700 spiral chute

精礦沖洗水裝置 (見圖4) 的具體工作方式：在螺旋溜槽的中心立柱上纏繞多段精礦沖洗水軟管，軟管與軟管處采用補水噴頭連接；考慮到溜槽第 1 圈的礦漿混合程度太高，礦漿還未初步分層，且溜槽第 5 圈(即最后 1 圈) 礦漿基本完成分層分帶，在第 1 圈和第5 圈增加沖洗水并無實際意義，因而僅在溜槽第 2、3、4 圈處各配置 2 個補水噴頭，進行精礦沖洗；補水軟管最上端采用堵頭密封，最下端連接小型隔膜泵進行清水輸送。

圖4 精礦沖洗水裝置Fig.4 Ore concentrate flushing water device

2.2 試驗方法

在混料桶配好一定質(zhì)量分數(shù)的礦漿物料后，攪拌使礦漿物料均勻混合，通過渣漿泵輸送至螺旋溜槽頂端進料處。同時，通過變頻器調(diào)整電動機轉速來控制流量大小，流量大小可在流量計上顯示。通過物料分層分帶情況，調(diào)整截取器的開口大小，以此來分選出精礦與尾礦產(chǎn)品。最后精礦與尾礦產(chǎn)品共同返回至混料桶，形成一個連續(xù)的整體閉路循環(huán)[6]。

待系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，根據(jù)礦漿分層分帶情況調(diào)整截取器開口，截取適量的精礦和尾礦；隨后，保持截取器開口大小不變，將補水噴頭對準精礦帶，開啟精礦沖洗水裝置對精礦帶進行沖洗；再次，截取適量的精礦和尾礦；最后，將所有產(chǎn)品進行稱重、抽濾、烘干、化驗，計算物料質(zhì)量分數(shù)、精礦產(chǎn)率和精礦回收率。

3 試驗結果及分析

3.1 試驗 1

試驗 1 采用河北某現(xiàn)場鐵礦進行試驗，該礦樣的物料粒度組成如表2 所列。

試驗條件：配置物料的質(zhì)量分數(shù)約為 33%；精礦截取器開口為 100 mm；精礦沖洗水裝置的沖洗水量分為兩個條件，分別為 0.6 和 1.0 L/min。若沖洗水量再增加，則會破壞精礦帶的正常分層分帶。試驗結果如表3 所列。

表3 試樣 1 在螺旋溜槽補水前后的試驗結果Tab.3 Experimental results of sample 1 before and after water replenishment in spiral chute

由表3 可知，增加精礦沖洗水裝置后，F(xiàn)e 精礦品位有所提升。在原礦 Fe 品位為 30.87%、Si 品位為 16.10% 的情況下：無沖洗水時，精礦 Fe 品位為43.22%，精礦 Si 品位為 12.27%；沖洗水量為 0.6 L/min時，與無沖洗水相比，精礦 Fe 品位提升約 3 個百分點，精礦 Si 品位降低約 2 個百分點；沖洗水量為 1.0 L/min 時，與無沖洗水相比，精礦 Fe 品位提升約 4.5個百分點，精礦 Si 品位降低約 3 個百分點。

試驗結果表明，增加精礦沖洗水裝置后，可以在一定程度上提高精礦品位。但相應的，精礦產(chǎn)率會下降約 6.0～6.5 個百分點，精礦回收率會下降約 6 個百分點。

3.2 試驗 2

試樣 2 采用山西某礦現(xiàn)場赤泥物料進行赤泥選鐵試驗，該物料粒度較細，其物料粒度組成如表4 所列。

表4 山西某赤泥物料粒度組成Tab.4 Particle size composition of a red mud material in Shanxi

試驗條件：配置物料的質(zhì)量分數(shù)約為 24%，精礦截取器開口為 50 mm，精礦沖洗水裝置的沖洗水量為1.0 L/min。試驗結果如表5 所列。

表5 試樣 2 在螺旋溜槽補水前后的試驗結果Tab.5 Experimental results of sample 2 before and after water replenishment in spiral chute

由表5 可知，增加精礦沖洗水裝置后，赤泥選鐵的 Fe 精礦品位也較無沖洗裝置時有所提高。在原礦 Fe 品位為 40.49%、Si 品位為 3.29% 的前提下：無沖洗水時，精礦 Fe 品位為 51.23%，精礦 Si 品位為 2.26%；沖洗水量為 1.0 L/min 時，與無沖洗水相比，精礦 Fe 品位提升約 3 個百分點，精礦 Si 品位降低約 0.6 個百分點。伴隨上述結果，精礦產(chǎn)率下降約3.5 個百分點，精礦回收率下降約 4.0 個百分點。

3.3 試驗 3

試驗 3 采用四川某礦現(xiàn)場鐵礦進行試驗，其物料粒度組成如表6 所列。

表6 四川某鐵礦物料粒度組成Tab.6 Particle size composition of a certain iron ore in Sichuan

試驗條件：配置物料的質(zhì)量分數(shù)約為 30%，精礦截取器開口為 100 mm，精礦沖洗水裝置的沖洗水量為 1.0 L/min。試驗結果如表7 所列。

表7 試樣 3 在螺旋溜槽補水前后的試驗結果Tab.7 Experimental results of sample 3 before and after water replenishment in spiral chute

由表7 可知，增加精礦沖洗水裝置后，與無沖洗水裝置相比，精礦 Fe 品位有一定的提高。在原礦Fe 品位為 33.85%，Si 品位為 13.54% 的情況下：無沖洗水時，精礦 Fe 品位為 43.93%，精礦 Si 品位為8.93%；沖洗水量為 1.0 L/min 時，與無沖洗水相比，精礦 Fe 品位提升約 3.5 個百分點，精礦 Si 品位降低約 1.5 個百分點。與之相對應的，精礦產(chǎn)率下降約 6個百分點，精礦回收率下降約 3.5 個百分點。

4 結語

(1) 選礦螺旋溜槽作為最常用的重選設備，廣泛應用于重選領域。針對螺旋溜槽中礦漿會存在無用礦物與精礦相互依附，從而導致精礦品位低的問題，通過在螺旋溜槽中心柱處增加精礦沖洗水裝置，可以對精礦區(qū)進行洗滌，將發(fā)生包裹的礦物打散，脈石等較輕礦物沖刷到尾礦區(qū)，從而實現(xiàn)提高精礦品位的目的。

(2) 在實驗室中針對 3 種礦漿物料進行試驗研究，試驗結果表明，增加精礦沖洗裝置在一定程度上確實可以提高精礦品位。當精礦沖洗水量為 1.0 L/min 時，與無沖洗水相比：河北某現(xiàn)場鐵礦的精礦品位可提升約 4.5 個百分點；山西某現(xiàn)場赤泥選鐵的精礦品位可提升約 3.0 個百分點；四川某現(xiàn)場鐵礦的精礦品位可提升約 3.5 個百分點。

(3) 盡管增加精礦沖洗水裝置后，精礦品位有所提升，但精礦產(chǎn)率以及精礦回收率均在一定程度上有所降低。因此，螺旋溜槽配置精礦沖洗水裝置，更加適用于對精礦品位要求較高，且對精礦產(chǎn)率及回收率要求較低的分選現(xiàn)場。