悬振锥面选矿机的开发及工业应用

时间：2024-09-03

孙欢，霍艳蓉，李天恩

（西安天宙矿业科技集团有限公司，陕西西安 710075）

随着矿石入选品位降低，尾矿产量逐年攀升。常规工艺受矿泥影响大，据报道[2]每年世界约1/5的含钨矿物、1/3的磷酸盐矿物、1/6的含铜矿物及1/10的铁（美国）、1/2的锡（玻利维亚）及其它数以亿t有价组分均因分离、富集过程难控制以原生和次生细粒或微细粒矿泥形式损失于尾矿中，不仅占用土地资源，在生产、排放和储存上也存在颇多安全和环境隐患。悬振锥面选矿机以铺展流膜重选细粒金属矿物技术为研发基础，是依据拜格诺剪切松散理论和斜面流分选原理研制的精选设备，在理论结构及控制系统上克服了传统流膜重选设备处理量低、能耗水耗高、细粒和微细粒矿物回收难等技术不足，实现微细粒矿物资源的有效回收[3]。整体运动机构设计和分选原理先进、分选粒度细（400目～800目）、床面抗结垢能力强、节能环保。

近年来，在工业生产锡、钨、钛、铅、锌、锑、氧化铅锌等尾矿，铁、锰、铬等黑色金属，铀、钽、铌、黄金等稀贵金属，重晶石、硫等细粒金属或非金属有价矿物的回收、冶炼烟囱灰中有价矿物的回收以及金属矿提质降尾技术和尾矿资源细粒级金属矿物清洁回收新技术上得到广泛应用，实现了矿企的降本增效。

1 悬振锥面选矿机的开发

悬振锥面选矿机（悬振选矿机）技术研发始于1995年，2006年首台Φ1.2m实验机诞生，经多次试验调试、改造，2009年在广西华锡集团完成工业试验，2010年在蒙自选厂Φ4m单机连选工业试验取得突破性进展，2011.10该厂首次投产获得较好的生产指标。

悬振选矿机有DSLXZ-1200实验机、DSLXZ-4000工业机两种机型(图1)，Φ1.2m实验机被国内外数家选矿科研院所作为微细粒矿物锡、钨、钛、钽、铌、铅锌、铁、锰等金属的选别研究。含昆明冶金研究院、攀钢集团矿业设计研究院、长沙矿冶研究院、吉林冶金研究院、北京矿冶研究总院、西北有色地质研究院、江西理工大工程研究院、玻利维亚达牙蒙达利亚矿业、新疆维吾尔自治区矿产实验研究所等多家科研单位和院所。迄今已被国内外数余家矿企用于细粒有价金属矿物的工业生产中。

图1 悬振选矿机实验机及其工业机的规模化应用

2 试验及工业应用

2.1 锡矿

现有细粒锡石浮选多含有毒、有害物且药剂成本高。悬振选矿机对细粒锡石的回收率达80%，富集比8～20。对云南蒙自、个旧宏盛、广西华锡凤凰山、江西会昌金龙锡业、缅甸佤邦、文山鼎基矿业、缅甸佤邦荣玲公司、玻利维亚达牙蒙达利亚矿业、内蒙林西力丰矿业等锡选企业带来较好的经济和社会效益。

蒙自矿冶对铅、锌、锡等多金属硫化矿采用高碱法浮选铅、锌，摇床再选锡。矿石中有价矿物结晶粒度细、铅锌分离时石灰耗量大，摇床床面结垢严重影响摇床作业，摇床尾矿中74.68%的-37μm细粒锡大量流失。据统计，2010年该厂原矿Sn品位0.302%，产出Sn精矿品位40.23%，回收率38.70%，高达60%锡金属跑尾。悬振选矿机宜选别0.1mm～0.01mm细粒矿，杨波[4]等对该厂-37μm约60%的二段细泥摇床尾矿一次选别，得到品位7.80%、回收率68%的锡精矿，锡富集13.61倍。2010.10该厂投产工业机构成尾矿再选系统，处理能力达矿泥摇床的8倍～10倍，-19um锡回收率高出摇床10%。2011年对处理量2.5万t/d，品位0.1%～0.3%的细粒锡尾矿再选后Sn品位3%，回收率超出70%，富集比高于10，企业增收锡300t/a，经济价值逾6千万。摇床尾矿再选后锡金属年回收率提高8%，多产锡金属216t，经济价值逾3千万。

广西大厂细泥尾矿中微细粒锡石用常规重选设备和浮选方法难以有效回收。该厂细泥多线摇床尾矿0.074mm～0.019mm锡分布55.52%，脉石以石英为主，Sn品位0.18%，比重差异大，宜用重选。秦广林[5]用悬振实验机探索研究，得到品位1.73%，回收率45.54%的锡精矿，0.074mm～0.019mm金属矿物得到回收。工业试验研究对象为大厂尾矿：脉石矿物是石英，占比40.95%，Sn品位0.30%，58.84%锡金属分布在0.074mm～0.019mm。采用悬振工业机处理量18t/d，得到品位2.04%，富集比6.78，回收率47.50%的锡精矿。精矿水析试验发现0.074mm～0.037mm粒级金属回收率76.72%。

会昌金龙锡业用悬振工业机对0.1%～1.35%细泥尾矿一次选别，产出品位高于20%，回收率48.76%～72.9%的锡精矿，富集比达14。

缅甸佤邦何国清锡选厂细粒锡石含量高，传统矿泥摇床抛尾品位达1.2%，2015.05投产悬振选矿机后细粒锡回收率达60%，年累计新增销售收入6566.4万，因经济效益较好于2016.09再次投产。

佤邦锡选厂尾矿品位1.7%，尾矿量300t/d，-400目占总尾矿的85%，-1600目超细粒金属量30%。旋流器分级脱泥后，经悬振锥面选矿机一次选别获得锡精矿品位21%，回收率50%，多回收锡金属经济价值6300多万/a。2015.12个旧卡方红盛选厂采用悬振选矿机对锡尾矿再选，经济价值达90万～120万，2016.01-09累计新增销售收入583.20万。

2.2 钨矿

传统摇床、跳汰对微细粒钨矿分选难、跑尾高，细粒黑钨矿因浮选药剂价高，难以大规模应用，磁—重联合工艺由于设备不匹配，磁选所得的细粒黑钨矿易得而复失。悬振选矿机有效回收了损失的矿物，给湖南柿竹园多金属选厂、章源钨业、江钨集团等钨选厂带来了可观的经济效益。

湖南柿竹园钨锡多金属矿床地处南岭中段，规模大、矿体集中、矿种达143种、成矿条件和共生组分复杂。该厂黑钨细泥处理量100t/d，浓度24%，钨品位1%～2%，Sn品位0.3%，-400目占90%。原摇床-浮选工艺运行成本6千元/d，黑钨细泥回收率52.15%，综合钨精矿品位10.38%，锡基本未回收。采用分矿器-悬振工艺成本仅1千元/d，得到锡钨混合精矿钨品位25%、回收率45%，Sn品位高于6%、回收率40%，202t产值2000万/a的WO3，240万/a锡金属36t。

柿竹园多金属矿以钨、铋为主，是伴生有钼、锡石、萤石、石榴子石的复杂多金属矿床，黄翔[6]等用实验机对1500t/d的黑钨细泥浮选尾矿探索试验，一次粗选产出品位35.33%、回收率74.27%的黑钨精矿。2013.11该厂投产工业机，一次粗选矿石中的锡即可一同回收，产出品位30.23%、回收率75.72%的WO3精矿，Sn品位4.97%、回收率67.90%，较原重浮联选工艺WO3精矿品位、回收率分别高出15.15%、41.19%，Sn品位、回收率分别高出3.66%、51.29%。无药剂添加，生产工艺简单，年节约药剂成本近2百多万，对类似细泥黑钨选别有借鉴意义。

柿竹园多金属选厂细粒白钨加温精选尾矿含粒度极细的黑钨矿和锡石，钨1%～2%、锡0.3%，浮选和摇床工艺对残余钨分选指标差，谢加文[7]等用实验机探索试验后，用工业机代替原摇床工艺，单机试验获得钨锡混合精矿WO3品位10.50%、回收率51.84%，Sn品位2.96%，回收率41.80%。与摇床对比，WO3和Sn回收率分别提高了36.41%、17.06%。

实践表明，悬振选矿机可大幅度提高黑钨精矿质量，对细粒白钨加温精选尾矿的选别指标优于摇床，2014.08该厂投产后获得钨品位25%、回收率45%，含锡6%、回收率40%的精矿指标。

2.3 铁矿

传统磁浮联合或摇床工艺对-400目细粒赤铁矿和镜铁矿回收不甚理想。云南澜沧铅锌矿选厂硫铁回收、玉溪新平大红山矿业、攀钢选厂的细粒钛回收、玉溪中远矿业、云南东川因民镇铁选厂、首钢硼铁选厂、四川攀枝花新鼎圣建材厂高铁厂炉尘灰中铁回收等采用悬振选矿机作为回收手段，选别指标较好。

新平大红山矿业是昆钢铁矿石的主要资源基地，铁矿地质储量4.6亿t，矿体地质平均品位40%。日产2千t品位20%、-37um高于矿石量50%的铁粗精矿，悬振工业机一次选别铁精矿品位57%、回收率40%，产出精粉26万t/a，经济效益近亿元，二选厂200万t/a铁品位11.6%的尾矿，经选别获得铁精矿品位54%、回收率20%，多收铁精粉8.8万t/a，经济价值3千万。

玉溪中远矿业摇床排尾量500t/d，浓度13%，含铁20%、-43um占80%、-1600目超细泥占30%。2013.09投产悬振选矿机回收堆存的摇床铁尾矿，采用脱泥-悬振工艺脱除约100t矿泥，将尾矿浓度浓缩至25%后进入工业机，中矿泵送至浓密机形成闭路循环，设备单台处理量25t/d，一次选别产出品位55.87%、回收率60.88%的铁精矿，而同等给矿条件下单台13t/d处理量的摇床产出铁精矿品位55.64%、回收率仅13.73%，再次投产后产出铁精粉约3.3万t/a，产值1400余万。

二次资源冶金尘泥包含烧结尘泥、高炉瓦斯灰（泥）、转炉除尘灰等多种钢铁工业固废物，约占总钢量的10%，含铁、碳、锌等有价元素，铁约20%～50%。唐钢冶金尘泥含铁25.58%，多以0.05～0.08mm细粒单晶存在，-0.074mm占72.12%，常规工艺回收难。张晋霞[8]等用实验机一次选别得到铁精矿品位56.79%、回收率61.23%，富集效果表明悬振选矿机适宜冶金尘泥的开发。炼铁时含碳、铁等微细粒有价元素随煤气排出，经湿式除尘后得到泥浆状产物—瓦斯泥，王玲[9]等用实验机研究瓦斯泥浮选提碳后的尾矿，得到品位60.75%，回收率82.12%的铁精矿，其较摇床更宜处理类似矿种。

因民镇铁选厂对长丰源选厂铁品位26%的摇床尾矿展开单机工业试验，一次选别产出品位60%的铁精矿，台处理铁尾矿38t/d，可回收1.5t铁精矿。

鲕状铁矿具有多层包裹的特殊结构，细磨至充分解离会产出大量次生矿泥。牛福生[10]等用实验机对品位43.88%，-0.074 mm占91.01%的微细粒难选鲕状赤铁矿试验研究，产出品位60.21%、回收率50.52%的铁精矿，分选指标优于摇床和螺旋溜槽。

2.4 钛矿

细粒重选工艺集中应用在细粒金红石选矿富集中，常规设备对其回收率低。河南某矿区金红石嵌布粒度细，-0.038mm难以回收，宋翔宇[11]等对矿石性质及重选富集工艺研究后，采用螺旋溜槽、矿泥摇床、双曲波摇床、悬振选矿机和Falcon离心机对品位2.68%的细粒TiO2抛尾富集，螺旋溜槽、矿泥摇床和新型双曲波摇床的精矿回收率均约80%，品位均低于6%；Falcon的精矿品位高于8.5%、回收率低于70%；悬振对细粒金红石抛尾富集产出粗精矿品位9.13%、回收率80.96%，抛尾产率超出76%。

2.5 其他矿种

悬振选矿机在河北丰宁满族自治县王营金矿、云南木利锑业回收氧化锑、河北承德金选厂、金辉环保科技公司钽铌回收等得到应用。

云南澜沧兴锐贸易排出200t/d浓度28%的浮选尾矿，-200目占70%，含硫15%。原工艺所得铁品位42%、回收率35.07%，硫品位41%、回收率41.09%。2013.05投产悬振选矿机用隔粗-悬振工艺（旋流器隔离出约70t/d的粗砂尾矿，进入悬振机选别），铁品位18.27%、硫品位15.22%的溜槽尾矿可产出硫精矿品位42.30%、回收率50.09%，排尾铁品位13.41%，硫品位9.82%，年产硫精粉1万t，产值280多万。

云南永平阿古寨多金属矿区铜尾矿含泥量大，金主要赋存于微细粒黄铁矿中，约1.1g/t，脉石以石英为主，采用悬振粗选-浮选精选产出金精矿品位32.78g/t，回收率76.81%。首钢硼铁公司用悬振选矿机对细粒晶质铀矿一次选别，回收率和精矿品位达摇床的2倍多。

3 应用及开发前景

现今矿业形势严峻，矿产贫细杂化，去产能成为矿业低迷期的主旋律。悬振选矿机回收粒度下限低，处理能力是矿泥摇床的几十倍，回收率比同类技术高约10个百分点，有效保证了富集倍数，能在短期内开发大量残存于新老尾矿中的微细粒潜在宝藏，缓解尾矿库压力。设备运行平稳，无震动噪声污染，国土部数据表明现今我国矿石开采量约16亿t/a，适用悬振的矿物近亿t，应用空间广阔。

杨波[12]等用悬振粗选—摇床精选联合工艺选别细粒尾矿，无药剂添加，对含比重差的低品位细粒锡、钨、钛、铁、铅、锌、锰等重矿物或尾矿的分选效果显著，配套设备突破单一设备技术局限，综合了悬振处理量大和摇床高富集比的特性，形成一套特色的矿泥分选系统，产出高质量产品。云南大红山尾矿含品位14.56%的细粒赤铁矿，朱运凡[13]等采用强磁抛尾-悬振联合工艺产出品位54.02%、回收率34.68%的铁精矿，最终尾矿品位降至10.45%。实践证明，将高效低耗设备和与之匹配的传统选别工艺联合是贫、细、杂及新老尾矿中低品位细粒有价金属矿物开发和综合利用的有效途径。