跳汰选矿合理人工床层的分析与应用

文金磊，潘高产，欧阳超，陈慧芳

（湖南有色金属研究院，湖南 长沙 410100）

在跳汰选矿过程中，人工床层参数对跳汰分选指标的影响较大，当待选物料粒级宽、细粒含量多时表现尤为突出。结合钨矿跳汰选矿，对人工床层参数进行了分析、解释，并提出一些应对措施。

1 关于人工床层作用的解释

在有色金属跳汰选矿中（如钨矿跳汰选矿），中、细粒级跳汰机，一般都铺有人工床层，一般认为人工床层的作用［1，2］包括：（1）稳定床层和纵向脉动水流，使得筛下补加水流动平稳，流速分布均匀，跳汰室内各区域的水流位移、速度和加速度趋于一致；（2）人工床层和筛板组合使用，减少细粒堵塞筛孔；（3）对细粒跳汰而言，调节人工床层厚薄（或人工床层占总床层的比例），控制筛下精矿产品品位和金属分布率；（4）调节人工床层的粒度配比、比重配比，控制吸入作用强度。

跳汰选矿是物料在垂直交变介质流中按比重分选的过程，目前钨选厂应用较广泛的是上升下降交变水流。

在上升水流阶段，上升水流穿过人工床石孔隙进入中间层，松散中间层物料，使得大比重颗粒得到沉降分层，但不使大比重细颗粒升举太高过于松散，以致损失于尾矿中，该阶段人工床层具有一定的松散抖动效果。

在下降水流阶段，人工床层呈紧密状态，可以阻止小比重颗粒穿过床层，从而影响筛下精矿质量。故人工床层参数对中间层的松散度和筛下精矿质量都有较大影响。

2 人工床层性质对分选效果的影响

从床石比重、粒度、形状和厚度等4个方面［3～6］，论述人工床层参数对跳汰选矿分选效果的影响。

2.1 比重

人工床石必须在跳汰室内形成一个稳定层（人工床层），则床石比重必须介于轻重物料比重之间，但是必须大于物料的平均比重，否则容易被所处理物料挤掉至尾矿中。一般情况下，人工床石比重与精矿相对密度接近，最好接近或略低于筛下精矿的比重。

人工床石的材料有硅铁、钢球、大比重矿石（如赤铁矿、黄铁矿、重晶石等）。若人工床石比重过大，垂直交变水流使得处在悬浮松散状态的大比重颗粒沉降时停留在人工床层上部，较难钻隙透筛成为精矿，最后导致尾矿跑高，或上部自然床层板结形成“死床”；若人工床石比重过小，筛下垂直交变水和筛上横向水的鼓动冲洗会使得人工床石流失残缺，使得人工床层低洼不平，会破坏人工床层的整体功能，明显降低跳汰分选效果。

2.2 粒度

选取人工床石的一般原则为：床石粒度必须大于筛板孔径，一般为筛板孔径的1.5～2倍，或约为入选物料中大比重物料最大粒度的2.5～4倍，而入选物料中大比重物料的最大粒度一般选取D95。人工床层的粒度组成为：人工床层一般由粒级极窄的级别组成，粒级较宽床层孔隙减小，会造成孔隙阻塞，从而降低吸入作用

人工床石粒度作用，从人工床石过粗（床石粒度过大于筛孔孔径和人选物料中大比重物料的最大粒度）和过细（床石粒度与筛孔孔径相当）两方面进行分析：（1）人工床石过粗，使得物料颗粒未得到充分松散就分层，粗粒脉石混入筛下精矿可能性增大，增大了精矿产率，降低了精矿质量；（2）人工床石过细，物料颗粒间孔隙度较小，不利于大比重细颗粒的钻隙，大比重细粒矿物较难透过筛孔，使得筛下精矿产率降低，尾矿损失变大；此外，人工床石会堵塞部分筛孔，筛下补加水穿过筛孔时受到阻碍，引发跳汰室上表面大量水泡的产生，受水泡表面张力和跳汰给矿冲力的作用，尾矿流失变大。

2.3 形状

人工床石形状直接影响精矿品位和金属分布率，通常以不规则形状颗粒作人工床石时，分选效果比较理想。

用形状规则的球形颗粒作床石，其选择性最差。如用球形颗粒作人工床石，会增大孔隙，形状规则且通道圆滑，细粒大比重物料容易随上升水流上浮损失，细粒小比重容易混杂于下降水流，降低筛下精矿质量。

用形状规则的方形（柱形、台形），经过一段时间的松散分层后，在跳汰筛板上构成一个密实少隙的人工床层，不利于重矿物的钻隙，对细粒大比重物料的回收效果较差。

2.4 厚度

床层总厚度指从筛面至尾矿堰板的高度，从下到上为：大比重层、人工床层、中间层、小比重流动层，床层厚度尤其是人工床层厚度直接影响床层的松散度、矿粒的分选时间和选矿指标。一般床层厚度以不小于给矿中最大颗粒的5～10倍为标准，一般为100～200 mm之间，人工床层厚约占床层总厚度的65%。

人工床层的厚度决定着轻重矿物透过床石的难易程度。人工床层太厚，致密性越好，则矿粒松散所需要的时间长，相对密度大的矿粒往下沉降遇到阻力增加，分层速度慢，筛下精矿品位高，但此时若人工床石的粒度相对密度越大，细重矿物通过越困难，精矿作业产率越小，作业回收率越低。人工床层太薄，致密性差，矿粒钻透性好，穿过床石的速度增大，即矿粒来不及松散就透筛进入精矿中，则精矿质量明显下降。

一般情况下，轻重矿物比重差小，床石宜用厚些；给矿品位低，床石宜稍厚；给矿品位高，床层宜稍薄。通常钨矿选厂的细粒跳汰床石厚度，一般是30～50 mm。

3 人工床层参数的优化和钨矿跳汰选矿

矿样中WO3含量为0.180%，粒度分析结果见表1。

表1 粒度分析结果

采用锯齿波跳汰机进行跳汰试验，工艺流程如图1所示，试验结果见表2。

图1 跳汰试验工艺流程图

表2 跳汰试验结果 %

跳汰制度1：设备型号锯齿波跳汰机，1个跳汰室，跳汰室面积0.126 m2，机械冲程10 mm，冲次80次／min，筛板孔径3 mm，3号床石体积3 600 mL（2.5～3.5 mm、3.5～4.5 mm、4.5～5.5 mm、5.5～6.5 mm质量比为1∶1∶4∶4），给矿量240 kg／h，给矿浓度65%，筛下补加水8 m3／t矿，尾矿堰板高度为100 mm。

跳汰制度2：3号床石体积3 600 mL（2.5～3.5 mm、3.5～4.5 mm、4.5～5.5 mm、5.5～6.5 mm质量比为3∶3∶2∶2），其它同跳汰制度1。

跳汰制度3：3号床石体积5 000 mL（2.5～3.5 mm、3.5～4.5 mm、4.5～5.5 mm、5.5～6.5 mm质量比为1∶1∶4∶4），其它同跳汰制度1。

由表2试验结果可知，跳汰制度2的人工床石过细，不利于重细颗粒的钻隙运动，重细颗粒较难透过，跳汰精矿产率降低为3.66%，WO3含量为3.367%，回收率为68.46%；跳汰尾矿产率为96.34%，WO3含量为0.059%，回收率为31.54%。跳汰制度3的人工床石厚度增加，致密性增加，相对密度大的矿粒往下沉降遇到阻力增加，分层速度慢，跳汰精矿产率降低为4.08%，WO3含量为2.835%，回收率为64.26%；跳汰尾矿产率为95.92%，WO3含量为0.067%，回收率位35.74%。

4 结 语

1.人工床石的选择标准：相对密度接近或略低于高品位的跳汰精矿颗粒；粒度为筛下精矿最大颗粒的3～5倍；通常以不规则形状颗粒作人工床石时，分选效果比较理想。

2.床层厚度尤其是人工床层厚度直接影响床层的松散度、矿粒的分选时间和选矿指标，一般床层厚度以不小于给矿中最大颗粒的5～10倍为标准，一般为100～200 mm之间，人工床层厚约占床层总厚度的65%。

3.人工床石比重、粒度、形状、厚度等因素对跳汰选矿效果的影响，有的是直接影响吸入作用，有的是通过影响冲程和冲次间接影响跳汰选矿。根据给矿性质和生产实际情况，合理调节对人工床石特性有影响的各种参数，非常关键。