陳珺，吳杰

（云南錫業(yè)股份有限公司大屯錫礦, 云南個舊 661018）

選礦中水力分級設(shè)備種類繁多，常見的有螺旋分級機(jī)、水力旋流器、水力分級機(jī)、分泥斗、水力分級箱、角錐沉淀池等。20世紀(jì)中后期，由于螺旋分級機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)可靠，在中國和蘇聯(lián)被不少選礦廠使用，并有所發(fā)展。據(jù)報道，水力旋流器于20世紀(jì)早期成功應(yīng)用到化工行業(yè)中，但是發(fā)展較為緩慢，直到20世紀(jì)五六十年代才引進(jìn)到我國選礦領(lǐng)域，于20世紀(jì)90年代掀起對水力旋流器的研究和開發(fā)熱潮，在有色金屬、黑色金屬等選礦廠及選煤廠得到廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的效果［1-3］。螺旋分級機(jī)和水力旋流器是按礦粒在水介質(zhì)中沉降速度不同分級的，在沉砂中容易產(chǎn)生有用礦物的反富集；而細(xì)篩是完全按礦粒的幾何尺寸分級的，幾乎不受密度的影響，并且分級效率一般比較高。近年來，國內(nèi)外分級技術(shù)逐步成熟，細(xì)篩在磨礦循環(huán)中作為篩分分級設(shè)備日益受到重視，應(yīng)用日漸廣泛。

某錫銅礦選礦車間以處理錫銅多金屬硫化礦為主，主要回收的金屬為錫和銅。遵循“能收早收、能丟早丟”的原則，采用先浮選銅、再搖床重選錫的工藝流程，工藝特點(diǎn)為階段磨礦、階段選別、泥砂分選、次精礦集中復(fù)洗。磨礦分級作業(yè)是選礦過程中最重要的環(huán)節(jié)之一，它決定了入選物料細(xì)度及其單體解離程度，而分級篩分設(shè)備在一段磨礦分級作業(yè)中起著至關(guān)重要的作用，因此，選擇合適的分級篩分設(shè)備并充分發(fā)揮其作用，直接影響著選別指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。以下針對該車間流程中一段磨礦分級作業(yè)的主要分級篩分設(shè)備進(jìn)行介紹。

1 分級篩分設(shè)備的工作原理

1.1 螺旋分級機(jī)

螺旋分級機(jī)是根據(jù)礦物顆粒在礦漿體系中沉降速度不同進(jìn)行分級的設(shè)備，主要由螺旋軸、葉片、槽體、提升裝置及傳動機(jī)構(gòu)等組成。礦漿從槽體中部進(jìn)料口給入螺旋分級機(jī)，礦漿受到螺旋葉片攪拌作用，沉降速度較慢的輕細(xì)顆粒隨液流流到溢流邊堰，作為溢流排出；沉降速度較快的粗重顆粒則沉降到槽底，由旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片輸送到排料口，作為沉砂排出。

1.2 水力旋流器

水力旋流器主要由一個空心圓柱體和圓錐體連接而成。利用一定壓力把礦漿沿切向進(jìn)料口給入旋流器，礦漿在離心力、重力、摩擦力等復(fù)合力場的作用下［4］，粗而重的顆粒所受離心力大，沿器壁螺旋向下運(yùn)動，形成外旋流，最終由沉砂口排出，成為沉砂；粒度細(xì)的物料因所受離心力小，在錐體中心聚集形成自下而上的內(nèi)螺旋流，進(jìn)入中心溢流管，作為溢流排出。

1.3 德瑞克細(xì)篩

德瑞克細(xì)篩主要由礦漿分配器、篩箱、激振器、料斗及篩面等組成。待篩分礦漿經(jīng)分配器給入篩面，強(qiáng)力振動器產(chǎn)生的高頻低振幅的振動和篩面沖洗水的作用，把寬級別的物料分成若干窄粒級的物料［5］。

2 分級篩分設(shè)備在硫化錫銅礦一段磨礦分級中的生產(chǎn)應(yīng)用情況

2.1 礦石性質(zhì)

某硫化錫銅礦原礦屬于矽卡巖錫石多金屬硫化礦體，礦石性質(zhì)復(fù)雜，屬于中硬礦石。有用礦物主要有錫石、黃銅礦、毒砂、白鎢礦及磁黃鐵礦等，脈石礦物主要有石英、螢石、蛇紋石及方解石等。

錫主要以二氧化錫形式賦存，在黝錫礦、黃鐵礦中含量較少。錫石與方解石、赤鐵礦、褐鐵礦、電氣石、綠泥石等共生關(guān)系較為密切，最大單體粒度為0.2mm，最小粒度為-0.005mm，在0.037mm～0.074mm之間單體解離充分［6］。銅元素主要賦存于黃銅礦中，在黃鐵礦、磁黃鐵礦、砷黝銅礦等礦物中含有部分散態(tài)銅。黃銅礦與磁黃鐵礦、黃鐵礦等多種礦物致密共生，在0.019mm～0.037mm單體解離充分。

2.2 生產(chǎn)應(yīng)用實踐

2.2.1 螺旋分級機(jī)、旋流器、細(xì)篩在某錫銅礦一段磨礦分級中的應(yīng)用

某錫銅礦選礦車間共有兩個生產(chǎn)系列用于處理硫化錫銅礦，一段磨礦分級作業(yè)中的主要分級篩分設(shè)備分別為螺旋分級機(jī)、旋流器+細(xì)篩。其中，ⅠⅡ系列分級使用Φ1200高堰式單螺旋分級機(jī)，與一段棒磨機(jī)構(gòu)成閉路循環(huán)，作檢查分級用，分級機(jī)溢流進(jìn)入浮選作業(yè)；新系列分級使用Φ500mm旋流器與德瑞克高頻振動細(xì)篩的組合，與一段棒磨機(jī)組成閉路循環(huán)，利用篩孔尺寸為0.23mm的德瑞克細(xì)篩選出Φ500mm旋流器沉砂的細(xì)粒級部分，與旋流器溢流一起進(jìn)入浮選作業(yè)，僅將篩上的粗粒級部分返回棒磨機(jī)再磨，以達(dá)到精確控制粒度進(jìn)行分級、減少礦石過粉碎以及更高效地回收錫金屬的目的。ⅠⅡ系列、新系列一段磨礦分級作業(yè)原則流程圖分別見圖1、圖2。

圖1 ⅠⅡ系列原則流程圖

圖2 新系列原則流程圖

ⅠⅡ系列自1965年投產(chǎn)至今，一段磨礦分級設(shè)備一直沿用設(shè)計時的螺旋分級機(jī)，磨礦分級作業(yè)較穩(wěn)定。新系列于2015年建成投產(chǎn)，并首次將海王FX500-CT-S2旋流器組及德瑞克高頻振動細(xì)篩用于該硫化錫銅礦的分級中。投產(chǎn)初期，車間對其工藝流程、設(shè)備設(shè)施等方面展開了一系列的優(yōu)化，以不斷適應(yīng)礦石性質(zhì)的變化，提高生產(chǎn)指標(biāo)。由于分級篩分設(shè)備的一些參數(shù)不合理，Φ500mm旋流器排礦口、中心溢流管以及德瑞克細(xì)篩篩孔尺寸難以適應(yīng)我礦礦石性質(zhì)、給礦壓力波動大、給礦均衡率變化大等原因，致使旋流器溢流跑粗、沉砂夾帶大量細(xì)粒級、細(xì)篩篩面跑渾、篩上產(chǎn)品粒度偏粗，導(dǎo)致分級、篩分效率低，無法為后續(xù)浮選工藝提供良好的濃粒度等條件。經(jīng)過一段時間的生產(chǎn)調(diào)試之后，旋流器、細(xì)篩工作逐步穩(wěn)定，生產(chǎn)也逐漸趨于正常。

2.2.2 幾種設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)分析

近期對生產(chǎn)過程中螺旋分級機(jī)、旋流器、細(xì)篩進(jìn)行的分級篩分技術(shù)指標(biāo)分析見表1。

從表1可知，ⅠⅡ系列螺旋分級機(jī)溢流濃度為39.17%，-0.2mm粒級含量為91.67%，-0.074mm粒級含量為60.71%；但返砂比僅為53.07%，偏?。ㄒ话汩]路磨礦的返砂比以200%～350%為宜）。新系列Φ500mm旋流器溢流-0.2mm粒級占95.30%，-0.074mm粒級占62.20%，濃度為38.73%，沉砂中夾帶-0.074mm粒級為12.83%；德瑞克細(xì)篩篩下產(chǎn)品-0.2mm粒級占80.58%，-0.074mm粒級占30.61%，濃度為38.89%，篩上產(chǎn)品中夾帶-0.074mm粒級為2.94%。在處理同種硫化錫銅礦時，作為一段磨礦分級設(shè)備，不論是螺旋分級機(jī)還是旋流器+細(xì)篩的組合，分級產(chǎn)品基本滿足進(jìn)入浮選作業(yè)的濃粒度要求。

比較三種分級篩分設(shè)備，德瑞克細(xì)篩的篩分效率較高，旋流器的分級效率次之，螺旋分級機(jī)分級性能較差。

在新系列中，為了保證礦石充分單體解離，就要求較細(xì)的磨礦粒度；同時，由于錫石在碎磨過程中易產(chǎn)生過粉碎，過細(xì)的粒度不利于錫的回收。因此，在一段磨礦分級過程中，應(yīng)把握好磨礦分級粒度，在確保浮選的入選濃粒度的同時，還要減少錫礦物的過粉碎及次生礦泥的產(chǎn)生。由表1可知，Φ500mm旋流器沉砂仍含有部分細(xì)粒級，若直接返回一段磨再磨，會增加過粉碎率，使用德瑞克細(xì)篩對其進(jìn)行檢查篩分，不僅可以有效減輕礦石的過磨、提前篩選出沉砂中的細(xì)粒級，還可以減少一段棒磨的負(fù)荷、降低磨礦成本。

2.3 三種分級篩分設(shè)備的特點(diǎn)

（1）螺旋分級機(jī)優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，易于操作，便于觀察，分級機(jī)返砂連續(xù)穩(wěn)定，適用于0.4mm～0.15mm粗粒級的分離，較旋流器電耗低等。缺點(diǎn)是設(shè)備占地面積大，處理能力低，基建投資較大，分級效率比旋流器低，只有20%～40%，處理密度大的物料時，分級機(jī)返砂易夾雜合格粒級，葉片對礦漿擾流較大，溢流容易跑粗，存在分級機(jī)溢流粒度不均勻現(xiàn)象。

（2）水力旋流器適宜分級粒度為0.3mm～0.01mm。旋流器具有處理能力大、基建費(fèi)用少、可以集中配置、結(jié)構(gòu)簡單、容易安裝及維護(hù)、分級效率比分級機(jī)高、易實現(xiàn)自動控制及用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)，相對傳統(tǒng)的螺旋分級機(jī)而言，水力旋流器的應(yīng)用對減少磨礦成本、提高分級效率具有顯著成效。缺點(diǎn)是需要用砂泵給礦、電耗大、泵殼葉輪及管道易磨損，對礦漿流量及給礦壓力較敏感，要求精細(xì)操作。

（3）德瑞克高頻振動細(xì)篩是嚴(yán)格按照幾何粒度進(jìn)行篩分分級的篩分設(shè)備，篩分粒度通常為0.3mm～0.074mm，最細(xì)分級和脫水粒度達(dá)到0.037mm，具有單機(jī)處理能力大、篩分精度高、篩分效率高、運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小、振動力較一般振動篩強(qiáng)、篩網(wǎng)使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)［7］。其主要缺點(diǎn)是供貨周期長，篩網(wǎng)單價較高。

3 結(jié)語

（1）從篩分和分級效率看，效率較高的設(shè)備是旋流器和細(xì)篩，效率較低的設(shè)備是螺旋分級機(jī)；從處理礦石粒度來看，適合處理粗粒級的是分級機(jī)和細(xì)篩，而旋流器適宜的分級粒度范圍較廣。

表1 三種設(shè)備分級篩分技術(shù)指標(biāo)/%

（2）在一段磨礦分級流程中，采用螺旋分級機(jī)容易造成錫石過粉碎，需控制好磨礦分級作業(yè)的濃粒度。

（3）從發(fā)展趨勢來看，螺旋分級機(jī)因其分級效率低，在國內(nèi)外選礦廠中有逐漸被淘汰的趨勢，細(xì)篩+旋流器的組合將成為磨礦分級過程中的主要分級設(shè)備。