（周弘文，中南大学资源加工与生物工程学院 ）悬振选矿机是一种新型的细粒重选设备，该机是在拜格诺理论和流膜选矿原理的基础上设计而成的，其分选原理是在复合立场中通过矿物粒的密度和粒度的不同实现分选。矿浆刚由分选锥面中心的给矿器进入锥面的给矿区时，矿浆的流态为明显的紊流状态，在流动过程中矿浆流膜由厚逐渐变薄，流速也慢慢降低，矿物粒在自身重力和回旋振动产生的剪切斥力作用下在盘面上适度的松散、分层，此后分选锥面的低速转动将矿物依次带进有低速水流区域的精选区，并将不同密度和粒度的矿物带进尾矿槽、中矿槽和精矿槽。而在分层上，分选锥面最上面的表流层为密度和粒度小的轻矿物，这个表流层中的脉动速度大小决定了回收矿物粒度的下限，大部分悬浮矿粒在给矿区即被排入尾矿槽；矿浆中间的流变层由粒度小而但密度大的重矿物和粒度大但密度小的轻矿物组成，此层的矿浆厚度是最大的，拜格诺力也是最强的。在此层中矿物粒群较为集中，没有较大的垂直介质流速影响，分层可以看成是近似按静态条件进行的，所以该层是按密度分层的较为有效层，之后随着设备缓慢的转动，部分矿物在精选区洗涤水的作用下被分选出来流到中矿槽中。与分选锥面直接接触的沉积层中为密度大的重矿物，接近给矿器这端的为细粒重矿物，而靠近排矿端的为粗粒重矿物，由于细粒的重矿物会粘结在床面上不易被带走，所以在精矿槽末端布置了一水力较大的冲洗水管将粘结在床面的细粒重矿物冲洗进精矿槽。
1 悬振选矿机应用前景
1.1 悬振选矿机的应用优势
细粒矿物如金红石、锡石等由于在矿石中的嵌布粒度细、矿物组成与嵌布关系复杂，属于难选矿种。浮选工艺由于具有较高作业回收率，通常被用于处理细粒矿，但浮选工艺的药剂制度复杂，药剂种类繁多，对矿泥的适应性差，且对环境存在污染，因此，实际生产中难于应用。重选工艺在细粒矿特别是非金属矿选矿富集中经常使用，但普通的重选设备普遍存在对细粒矿回收率低的缺点。因此，探索细粒矿的绿色高效富集工艺，对细粒矿物开发利用、尾矿回收具有重要意义。
悬振锥面选矿机是依据拜格诺剪切松散理论和流膜选矿原理研制而成的新型微细粒重选设备，其设计独具匠心、结构简洁、适用性广，充分利用矿石颗粒粒度、密度的差异实现分选。该选矿机对-37+19微米的微细粒矿物如金红石、重晶石、锆石、锡石、钨、钽、铌、钛、铁等金属及非金属矿物有良好的回收效果。
悬振选矿机作为极具针对性的产品，其具有以下应用优势。1）环保指数高，它属于复合力场条件下的重力选矿设备，有别于浮选，不依赖于化学药剂，所以不会造成环境污染；2）应用空间广，可用于有比重差异的细粒矿物分离，尤其是氧化或部分氧化状态的矿物，应用空间广阔；3）能源消耗低，直径4m的工业机电力功率约为0.7KW，且分选洗涤用水量少，可大大降低选矿厂的能耗成本；4）处理能力大，悬振锥面选矿机的处理能力是传统矿泥摇床的10倍以上；5）入选粒级宽，-100微米（150目）可不分级全量入选，指标稳定；6）基建投资小，设备震动性小，且安装简单，可大幅度减少基建投资。
1.2 悬振选矿机的实验及应用前景
宋翔宇等人通过对细粒金红石矿重选富集工艺的研究表明，分别采用螺旋溜槽、普通矿泥摇床和新型双曲波摇床选别细粒金红石矿的粗精矿回收率均在 80% 左右，但品位较低，均低于6%，采用FALCON 离心选矿机选别时，粗精矿品位较高，在 8.5% 以上，但回收率较低，低于70%。而采用悬振选矿机选别该细粒金红石矿效果最好，精矿品位和回收率均较高，分别为9.13%和80.96%。
秦广林通过对广西大厂细粒锡石研究，发现实验室采用直径3m的试验用悬振选矿机处理广西大厂的多线细泥摇床尾矿，在试验过程中，通过调节重锤振动频率、分选面转动周期、给矿浓度、处理量和洗涤水用量五个因素,最终得到品位1.73%,回收率45.54%,富集比9.88倍的精矿产品。
目前，以68台直径为4米的悬振选矿机组构成的尾矿处理工艺的规模化工业应用已在云南蒙自矿冶选矿厂建成投产运营。投产以来取得了理想的效益，实际生产耗电小于0.7千瓦时；与矿泥摇床相比，直径4米的悬振选矿机其处理能力是矿泥摇床的8～10倍，-19微米（800目）粒级的锡矿石回收率比矿泥摇床高出10%以上。
我国矿产资源的特点是贫、细、杂，即共伴生和贫矿难选矿多、矿石自然品位较低、单一大型矿床少等。由于生产技术水平和管理机制，采选技术、加工技术及设备相对落后等原因，矿产资源回收率低、单位矿产品的废弃物产生量大，造成我国矿产资源开发利用浪费严重。国内外现有大量的尾矿，这些尾矿中大多含有数量可观的有用矿物，因此，悬振选矿机应用前景十分广阔。
2 悬振选矿机试验
2.1 云锡集团老厂尾矿回收锡石试验
表 1 试样粒度筛析
| 粒级/目 |
产率/% |
品位/% |
分布率/% |
| +200 |
8.39 |
0.32 |
11.22 |
| -200~+320 |
4.14 |
0.31 |
5.36 |
| -320~+400 |
2.60 |
0.35 |
3.80 |
| -400~+800 |
13.95 |
0.61 |
35.56 |
| -800~+1600 |
18.44 |
0.23 |
17.73 |
| -1600 |
52.48 |
0.12 |
26.33 |
| 合计 |
100.00 |
0.24 |
100.00 |
试验矿样来自云锡集团老厂尾矿库，该锡尾矿矿石总量约为2000万吨，含锡品位约为0.24%。测定样品细度为-200目占91.61%，通过在光学显微镜下观察发现：这部分细粒级的尾矿单体解离度较高，由于粒度较细，摇床没有办法回收。而-1600目粒级占53.48%，锡石分布率为26.33%，该矿石为细粒级难选锡石。试验粒度组成见表1。
通过用悬振选矿机对该尾矿进行分级（抛掉+200目粗砂）-粗选的初步试验，回收效果非常明显。在给矿浓度为20%时，粗选精矿产率为5.06%，品位可达1.82%，回收率为41.11%，尾矿品位为0.11%远低于选别前的0.22%。详见表2。
表 2 试验结果
| 产品名称 |
产率/% |
品位/% |
分布率/% |
| 锡精矿 |
8.39 |
1.82 |
41.11 |
| 中矿 |
4.14 |
0.22 |
9.96 |
| 尾矿 |
13.95 |
0.11 |
38.39 |
| +200目 |
2.60 |
0.36 |
10.55 |
| 给矿 |
100.00 |
0.22 |
100.00 |
2.2 钽铌尾矿试验
表 3 试样粒度筛析
| 粒级/目 |
产率/% |
Nb2O5品位/（g/t） |
Ta2O5品位/（g/t） |
| +150 |
40.76 |
86.60 |
89.20 |
| -150~+200 |
11.38 |
71.50 |
93.30 |
| -200~+320 |
16.31 |
92.10 |
116.80 |
| -320~+400 |
4.98 |
160.50 |
164.40 |
| -400~+800 |
15.84 |
315.60 |
318.00 |
| -800 |
10.72 |
86.40 |
91.00 |
| 合计 |
100.00 |
125.71 |
134.35 |
试验矿样来自金辉环保科技有限公司的钽铌尾矿，该矿样粒度在320目以上的产率较大为68.46%，钽、铌品位相对较低，尾矿单体解离度较低。另外，该矿样800目以下的产率为10.72%，钽品位为86.40g/t，金属分布率为7.37%；铌品位为91.00g/t，金属分布率为7.26%。由于该级别的钽铌矿属于过粉碎状态，粒级较细，目前的选矿设备难以回收，采用悬振锥面选矿机只能部分回收，大部分金属会损失在尾矿当中，从而影响整体回收效果。详见表3。
为探索悬振选矿机对细粒级矿物的分选效果，我们用320目标准筛筛取尾矿样2000g，取筛下细粒级尾矿通过用悬振选矿机进行一粗一精选别试验，回收效果非常明显。在给矿浓度为20%，Nb2O5品位为158.70g/t， Ta2O5品位为148.63g/t时，精矿产率为2.38%，Nb2O5品位可达5400.10g/t，回收率为81.14%，Ta2O5品位可达4774.50g/t，回收率为76.60%，富集比均在30倍以上。详见表４。
表 4 试验结果
| 产品名称 |
产率/% |
Nb2O5品位/（g/t） |
Ta2O5品位/（g/t） |
| 钽铌精矿 |
2.38 |
5400.10 |
4774.50 |
| 中矿1 |
3.63 |
33.50 |
79.10 |
| 尾矿1 |
4.87 |
69.70 |
81.20 |
| 中矿2 |
24.10 |
30.60 |
26.70 |
| 尾矿2 |
65.02 |
27.60 |
33.10 |
| 给矿 |
100.00 |
158.70 |
148.63 |
3 结语
悬振选矿机是一种新型流膜选矿设备,分选面上的矿浆流态包括紊流、弱紊流和层流三种形式。因分选面上多数分选区域以层流为主,所以拜格诺力是分选面分选的主要影响因素。在选矿机的工作过程中,偏心锤旋转使选矿机分选面一直处在回旋运动中,层流中的除了矿浆流动自身产生的速度梯度和分散压外,还产生了附加的速度梯度和分散压,这有助于增加分选面上矿物颗粒的有效分选,提高选矿指标。
细粒矿物如金红石、锡石等由于在矿石中的嵌布粒度细、矿物组成与嵌布关系复杂，属于难选矿种。研究表明悬振选矿机对-37+19微米的微细粒矿物如金红石、锡石等金属及非金属矿物有良好的回收效果。与摇床相比，悬振选矿机对微细粒矿物的回收效果明显提高。与浮选相比，悬振选矿机具有能耗低，绿色环保的特点。在对细粒矿物开发利用、尾矿回收上具有广阔的应用前景。
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