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(shè)備，適用于細(xì)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、易于維護(hù)、能耗低等優(yōu)勢(shì)，受到市場(chǎng)的青睞，目前選礦螺旋溜槽廣泛應(yīng)用于重選領(lǐng)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(jī)[3]，但是目前市場(chǎng)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(dǎo)致有用礦物進(jìn)入尾礦區(qū)，或者無用礦物進(jìn)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(duì)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(jìn)行試驗(yàn)。通過向精礦帶噴水的方式對(duì)精礦區(qū)的礦物進(jìn)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(cè)；同時(shí)，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(dòng)，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(dòng)，同時(shí)在慣性離心的作用下向螺旋槽外緣擴(kuò)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(dòng)，還存在內(nèi)緣流體與外緣流體間的橫向交換。受流體動(dòng)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(dòng)，密度小、粒度細(xì)的物料顆粒向槽面外緣移動(dòng)，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(dá)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(yàn)系統(tǒng)及方法

2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)

試驗(yàn)系統(tǒng)主要由螺旋溜槽、渣漿泵、變頻電動(dòng)機(jī)、流量計(jì)、混料桶、攪拌裝置、補(bǔ)水泵、精礦沖洗水裝置等組成，如圖2 所示。其中，主要設(shè)備螺旋溜槽如圖3 所示。

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

圖3 螺旋溜槽Fig.3 Spiral chute

試驗(yàn)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(yùn)動(dòng)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(bǔ)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(shí)際意義，因而僅在溜槽第 2、3、4 圈處各配置 2 個(gè)補(bǔ)水噴頭，進(jìn)行精礦沖洗；補(bǔ)水軟管最上端采用堵頭密封，最下端連接小型隔膜泵進(jìn)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(yàn)方法

在混料桶配好一定質(zhì)量分?jǐn)?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(jìn)料處。同時(shí)，通過變頻器調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制流量大小，流量大小可在流量計(jì)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(gè)連續(xù)的整體閉路循環(huán)[6]。

待系統(tǒng)運(yùn)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(bǔ)水噴頭對(duì)準(zhǔn)精礦帶，開啟精礦沖洗水裝置對(duì)精礦帶進(jìn)行沖洗；再次，截取適量的精礦和尾礦；最后，將所有產(chǎn)品進(jìn)行稱重、抽濾、烘干、化驗(yàn)，計(jì)算物料質(zhì)量分?jǐn)?shù)、精礦產(chǎn)率和精礦回收率。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 試驗(yàn) 1

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

試驗(yàn)條件：配置物料的質(zhì)量分?jǐn)?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(gè)條件，分別為 0.6 和 1.0 L/min。若沖洗水量再增加，則會(huì)破壞精礦帶的正常分層分帶。試驗(yàn)結(jié)果如表3 所列。

表3 試樣 1 在螺旋溜槽補(bǔ)水前后的試驗(yàn)結(jié)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(shí)，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(shí)，與無沖洗水相比，精礦 Fe 品位提升約 3 個(gè)百分點(diǎn)，精礦 Si 品位降低約 2 個(gè)百分點(diǎn)；沖洗水量為 1.0 L/min 時(shí)，與無沖洗水相比，精礦 Fe 品位提升約 4.5個(gè)百分點(diǎn)，精礦 Si 品位降低約 3 個(gè)百分點(diǎn)。

試驗(yàn)結(jié)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(yīng)的，精礦產(chǎn)率會(huì)下降約 6.0～6.5 個(gè)百分點(diǎn)，精礦回收率會(huì)下降約 6 個(gè)百分點(diǎn)。

3.2 試驗(yàn) 2

試樣 2 采用山西某礦現(xiàn)場(chǎng)赤泥物料進(jìn)行赤泥選鐵試驗(yàn)，該物料粒度較細(xì)，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(yàn)條件：配置物料的質(zhì)量分?jǐn)?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(yàn)結(jié)果如表5 所列。

表5 試樣 2 在螺旋溜槽補(bǔ)水前后的試驗(yàn)結(jié)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(shí)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(shí)，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(shí)，與無沖洗水相比，精礦 Fe 品位提升約 3 個(gè)百分點(diǎn)，精礦 Si 品位降低約 0.6 個(gè)百分點(diǎn)。伴隨上述結(jié)果，精礦產(chǎn)率下降約3.5 個(gè)百分點(diǎn)，精礦回收率下降約 4.0 個(gè)百分點(diǎn)。

3.3 試驗(yàn) 3

試驗(yàn) 3 采用四川某礦現(xiàn)場(chǎng)鐵礦進(jìn)行試驗(yàn)，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(yàn)條件：配置物料的質(zhì)量分?jǐn)?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(yàn)結(jié)果如表7 所列。

表7 試樣 3 在螺旋溜槽補(bǔ)水前后的試驗(yàn)結(jié)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(shí)，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(shí)，與無沖洗水相比，精礦 Fe 品位提升約 3.5 個(gè)百分點(diǎn)，精礦 Si 品位降低約 1.5 個(gè)百分點(diǎn)。與之相對(duì)應(yīng)的，精礦產(chǎn)率下降約 6個(gè)百分點(diǎn)，精礦回收率下降約 3.5 個(gè)百分點(diǎn)。

4 結(jié)語

(1) 選礦螺旋溜槽作為最常用的重選設(shè)備，廣泛應(yīng)用于重選領(lǐng)域。針對(duì)螺旋溜槽中礦漿會(huì)存在無用礦物與精礦相互依附，從而導(dǎo)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(duì)精礦區(qū)進(jìn)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(shí)現(xiàn)提高精礦品位的目的。

(2) 在實(shí)驗(yàn)室中針對(duì) 3 種礦漿物料進(jìn)行試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，增加精礦沖洗裝置在一定程度上確實(shí)可以提高精礦品位。當(dāng)精礦沖洗水量為 1.0 L/min 時(shí)，與無沖洗水相比：河北某現(xiàn)場(chǎng)鐵礦的精礦品位可提升約 4.5 個(gè)百分點(diǎn)；山西某現(xiàn)場(chǎng)赤泥選鐵的精礦品位可提升約 3.0 個(gè)百分點(diǎn)；四川某現(xiàn)場(chǎng)鐵礦的精礦品位可提升約 3.5 個(gè)百分點(diǎn)。

(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(duì)精礦品位要求較高，且對(duì)精礦產(chǎn)率及回收率要求較低的分選現(xiàn)場(chǎng)。